CN107839672A - 一种气压制动能量回收系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压制动能量回收系统及其控制方法，克服了现有技术存在电磁阀调节会使部分气压损耗掉、控制难度大与使用寿命缩短的问题；回收系统包括高压气源装置、气压调节装置、制动执行装置与制动能量回收装置。制动能量回收装置安装在前桥与后桥上。高压气源装置、气压调节装置与制动执行装置之间采用气压管路连接。该系统的控制方法：1)检测车辆是否处于滑行状态，若处于滑行状态则进入滑行制动模式；2)检测车辆是否处于制动状态；3)检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式；)判断是否进入驻车制动模式或解除驻车制动模式；5)对驾驶员制动意图进行识别；6)对前后轴制动力进行分配；7)对电、气制动力进行分配。

Description

一种气压制动能量回收系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及属于汽车制动能量回收技术领域的一种回收装置，更确切地说,本发明涉及一种气压制动能量回收系统及其控制方法。

背景技术

汽车在工作过程中会接收到来自驾驶员的频繁的制动指令。在汽车执行制动指令的过程中，需要制动器对汽车施加一个与运动方向相反的力矩以尽快抵消汽车前进的惯性，而汽车对制动器做的功就化为了热能而流失掉。为了提高能量的利用率以节约能源，对汽车制动时损耗掉的能量加以回收和利用就显得尤为必要。目前较为通用的方法是通过固定的装置将汽车制动时本应损失的能量储存起来，再在汽车行驶时将这部分能量用于汽车的驱动，而这种技术就是制动能量回收技术。

对于现有的气压制动能量回收系统来说，普遍采用ABS(防抱死制动系统)电磁阀实现对各个制动气室的压力控制，但是该种方式却存在着以下问题：

(1)ABS电磁阀对制动压力进行线性控制的难度较大，并且ABS电磁阀的调节会使部分气压损耗掉；

(2)制动能量回收系统的搭载不能影响到原车的ABS功能，这就需要与ABS厂商进行联合开发，并且控制难度大；

(3)ABS电磁阀本身并不适应频繁工作，当其应用于制动能量回收时，会由于频繁的开闭需求导致其使用寿命缩短。

中国专利公告(布)号为106627535A，公告(布)日为2017-05-10，发明名称为一种气压制动能量回收系统的发明专利提出了一种具有主动制动功能的气压制动系统及控制方法，其通过加装牵引力控制系统实现了主动制动功能，然而其必须通过ABS系统对制动压力进行控制，控制策略复杂且实现难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的气压制动能量回收系统协调控制难度大、结构过于复杂以及压力控制过于依赖ABS系统的问题，提供了一种气压制动能量回收系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种气压制动能量回收系统包括高压气源装置、气压调节装置、制动执行装置与制动能量回收装置；

所述的高压气源装置包括四回路保护阀、后轴干储气筒与前轴干储气筒；

所述的气压调节装置包括手动阀、快放阀、后轴失效压力传感器、前轴失效压力传感器、前轴三通与后轴三通(34)；

所述的制动执行装置包括左前轮制动气室、右前轮制动气室、右后轮制动气室与左后轮制动气室；

所述的四回路保护阀的1个出气口与手动阀的a端口管路连接，后轴干储气筒与前轴干储气筒的出气口和后轴失效压力传感器与前轴失效压力传感器管路连接；快放阀两个出气端分别采用气压管路和右后轮制动气室与左后轮制动气室的前腔连接，前轴三通的b端口与c端口分别采用气压管路和左前轮制动气室与右前轮制动气室的a端口连接，后轴三通的b端口与c端口分别采用气压管路和左后轮制动气室与右后轮制动气室的a端口连接；所述的制动能量回收装置固定安装在前桥与后桥上。

技术方案中所述的高压气源装置还包括气泵、卸荷阀与湿储气筒；所述的气泵通过卸荷阀与湿储气筒的进气端采用气压管路连接，湿储气筒的出气端采用气压管路与四回路保护阀的进气端进行连接，四回路保护阀的另两个出气端分别采用气压管路和后轴干储气筒与前轴干储气筒的进气端连接。

技术方案中所述的气压调节装置还包括制动踏板位移传感器、制动踏板、后轴压力调节阀、前轴失效回路三通、失效保护电控阀、制动阀、前轴压力调节阀、后轴失效回路三通、前轴压力传感器与后轴压力传感器；所述的后轴失效压力传感器的一端与制动阀的上腔入口端采用气压管路连接，前轴失效压力传感器的一端与制动阀的下腔入口端采用气压管路连接，制动阀的下腔出口端与上腔出口端分别和前轴压力调节阀与后轴压力调节阀的入口端采用气压管路连接，前轴压力调节阀与后轴压力调节阀的出口端分别采用气压管路和前轴失效回路三通的a端口与后轴失效回路三通的a端口连接；失效保护电控阀的p端口与前轴失效回路三通的b端口采用气压管路连接，失效保护电控阀的q端口与后轴失效回路三通的b端口采用气压管路连接；前轴压力传感器安装在前轴失效回路三通的c端口与前轴三通的a端口之间的气压管路上；后轴压力传感器安装在后轴失效回路三通的c端口与后轴三通的a端口之间的气压管路上，手动阀的b端口与快放阀的一端采用气压管路连接，制动踏板位移传感器安装在制动踏板上，制动踏板安装在制动阀上。

技术方案中所述的制动能量回收装置固定安装在前桥与后桥上是指：制动能量回收装置包括前轴电机、后轴电机、前轴差速器与后轴差速器；所述的前轴差速器与前轴电机机械连接，后轴差速器与后轴电机机械连接，前轴差速器与后轴差速器分别和前桥半轴与后桥半轴机械连接。

技术方案中所述的制动执行装置还包括左前轮轮速传感器、右前轮轮速传感器、右后轮轮速传感器与左后轮轮速传感器；所述的左前轮制动气室、右前轮制动气室、右后轮制动气室与左后轮制动气室均采用组合式弹簧制动气室并分别和左前轮、右前轮、右后轮、左后轮上的制动器进行机械连接；所述的获得各个车轮轮速信号的左前轮轮速传感器、右前轮轮速传感器、右后轮轮速传感器与左后轮轮速传感器分别安装在左前轮、右前轮、右后轮与左后轮上。

一种气压制动能量回收系统的控制方法的步骤如下：

1)检测车辆是否处于滑行状态，若处于滑行状态则进入滑行制动模式

(1)是对整车控制器接收到的制动踏板位移信号和加速踏板位移信号进行判断，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号均为0则进入步骤b，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号不都为0则进入步骤2)；

(2)是采用最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

v＝{ω_i·r}_max

其中：v为车速，单位为m/s；ω_i为第i个轮的轮速，单位为rad/s；r为车轮的滚动半径，单位为m；若车速为0则后轴压力调节阀、前轴压力调节阀、失效保护电控阀均断电，系统初始化，若车速不为0，则进入滑行制动工作模式；

2)检测车辆是否处于制动状态

3)检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式

(1)通过前后轴制动回路是否正常建压进行判断，若前轴制动回路气体压力P_f>0且后轴制动回路气体压力P_r>0则进入步骤4)；

(2)若不符合上述条件则进入制动失效模式；

4)判断是否进入驻车制动模式或解除驻车制动模式

(1)对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤5)，若车速等于0则进入步骤(2),所述车速的确定方法与步骤1)中的步骤(2)所用到的车速确定方法相同；

(2)是对驻车制动装置的状态进行检测，若驾驶员操作手动阀激活则进入驻车制动状态，若驾驶员操作手动阀取消激活则进入解除驻车制动状态；

5)对驾驶员制动意图进行识别；

6)对前后轴制动力进行分配；

7)对电、气制动力进行分配。

技术方案中所述的检测车辆是否处于制动状态是指：

(1)检测车辆是否处于制动状态由制动踏板位移和加速踏板位移进行判断，若制动踏板位移d_制动>0且加速踏板位移d_加速＝0，则进入检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式的步骤；

(2)若不符合上述判定条件则后轴压力调节阀、前轴压力调节阀、失效保护电控阀均断电，系统初始化。

技术方案中所述的对驾驶员制动意图进行识别是指：

首先是通过制动踏板位移传感器得到制动踏板的位移，然后同时进行下面的步骤与步骤的操作：

(1)是整车控制器将其获得的制动踏板位移信号与未加装本气压制动能量回收系统的原车踏板位移—制动力曲线进行对比以获得驾驶员实际需求的总制动力F_total；

(2)是将制动踏板位移d_制动与制动踏板位移门限值d_门限进行比较，d_门限是指目标车辆制动减速度为2m/s²时对应的制动踏板位移，若d_制动＜d_门限则进入小强度制动模式，若d_制动≥d_门限则进入大强度制动模式；

在完成操作后进入对前后轴制动力进行分配的步骤6。

技术方案中所述的对前后轴制动力进行分配是指：

(1)通过原车搭载的载荷传感器获取整车的载荷大小；

(2)根据整车载荷大小和对驾驶员制动意图进行识别步骤确定的总制动力F_total在目标车型的制动力分配曲线图上找到对应的理想制动力分配系数并将之作为本气压制动能量回收系统的前后轴制动力分配系数；

(3)根据以下公式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_total·β

F_r＝F_total·(1-β)

式中：F_f为前轴制动力，单位为N；F_r为后轴制动力，单位为N；F_total为总制动力，单位为N；β为前后轴制动力分配系数。

技术方案中所述的对电、气制动力进行分配是指：

(1)根据对前后轴制动力进行分配步骤确定的前后轴制动力确定前轴电机制动力与机械制动力的总和及后轴电机制动力与机械制动力的总和；

(2)根据对驾驶员制动意图进行识别步骤确定的制动模式划分电机制动力与机械制动力，若对驾驶员制动意图进行识别步骤判定进入小强度制动模式，则电机制动力等于总制动力，机械制动力为0；若对驾驶员制动意图进行识别步骤判定进入大强度制动模式，则机械制动力等于总制动力，电机制动力为0。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种气压制动能量回收系统有利于提升整车的能量利用率，能够将本应在汽车制动时损耗在制动器上的能量加以回收和利用。

2.本发明所述的一种气压制动能量回收系统能够保证汽车原有的制动效果不变。

3.本发明所述的一种气压制动能量回收系统通过采用更适应频繁工作的电磁阀进行前后制动回路的压力控制，获得了比采用ABS电磁阀对压力进行解耦的制动能量回收系统更高的可靠性。

4.本发明所述的一种气压制动能量回收系统结构简单，在实现相同制动能量回收功能的前提下更有利于整车布置并节约成本。

5.本发明所述的一种气压制动能量回收系统控制方法简单，不需要考虑当ABS功能触发时的电机制动力退出机制以及电机制动力退出后的制动气室压力保持问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的一种气压制动能量回收系统的结构组成的示意框图；

图2是本发明所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法的流程框图。

图3是本发明所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法中的驾驶员制动意图识别模块的控制流程框图。

图中：1.左前轮轮速传感器，2.左前轮制动气室，3.前轴电机，4.前轴差速器，5.右前轮制动气室，6.右前轮轮速传感器，7.气泵，8.卸荷阀，9.手动阀，10.四回路保护阀，11.后轴干储气筒，12.制动踏板位移传感器，13.制动踏板，14.后轴压力调节阀，15.前轴失效回路三通，16.失效保护电控阀，17.快放阀，18.右后轮轮速传感器，19.右后轮制动气室，20.后轴电机，21.后轴差速器，22.左后轮制动气室，23.左后轮轮速传感器，24.湿储气筒，25.前轴干储气筒，26.后轴失效压力传感器，27.前轴失效压力传感器，28.制动阀，29.前轴压力调节阀，30.后轴失效回路三通，31.前轴三通，32.前轴压力传感器，33.后轴压力传感器，34.后轴三通。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，所述的一种气压制动能量回收系统包括高压气源装置、气压调节装置、制动执行装置与制动能量回收装置。

所述的高压气源装置包括气泵7、卸荷阀8、湿储气筒24、四回路保护阀10、后轴干储气筒11、前轴干储气筒25。所述的高压气源装置为整个气压制动能量回收系统提供高压气源，

所述的气泵7为车用高压气泵，用于将外界空气压缩成高压气体后储存在湿储气筒24中。

所述的湿储气筒24采用不锈钢储气筒，可以在储存气泵7提供的高压气体基础上进一步将高压气体中的水分进行过滤。

所述的卸荷阀8可以将湿储气筒24内的气体压力限制在一个固定值以下。

所述的四回路保护阀10能保证在单制动回路失效时其他回路继续建压。

所述的前轴干储气筒25、后轴干储气筒11铝合金储气筒，分别用来储存前、后轴的高压制动气体。

所述的气压调节装置包括手动阀9、制动踏板位移传感器12、制动踏板13、后轴压力调节阀14、前轴失效回路三通15、失效保护电控阀16、快放阀17、后轴失效压力传感器26、前轴失效压力传感器27、制动阀28、前轴压力调节阀29、后轴失效回路三通30、前轴三通31、前轴压力传感器32、后轴压力传感器33、后轴三通34。气压调节装置用于调节前、后轴制动压力。

所述的制动踏板位移传感器12采用ASM公司CLM系列的拉线式位移传感器，用于采集制动踏板13的位移信息；

所述的制动踏板13用于驾驶员输入制动意图；

所述的制动阀28为双腔串联气压制动阀，其上部挺杆座通过弹簧推动缸体内活塞实现阀口开闭的控制，可以对前、后轴的气压同时进行调节；

所述的前轴压力传感器32用以检测前轴失效回路三通15到前轴三通31之间的气体压力；

所述的后轴压力传感器33用以检测后轴失效回路三通30到后轴三通34之间的气体压力；

所述的前轴失效压力传感器27用以检测前轴干储气筒25到制动阀28下腔之间的气体压力；

所述的后轴失效压力传感器26用以检测后轴干储气筒11到制动阀28上腔之间的气体压力；

所述的前轴压力传感器32、后轴压力传感器33、前轴失效压力传感器27与后轴失效压力传感器26均采用BOSCH公司生产的气压传感器。

所述的前轴压力调节阀29、后轴压力调节阀14均采用电控开关阀，通过接收整车控制器发来的信号控制前、后轴制动回路的建压。

所述的失效保护电控阀16采用电控开关阀，当一条制动回路不能建压时通过另一条制动回路对其进行压力补偿。

所述的手动阀9用以施加或解除驻车制动力。

所述的快放阀17用以排放驻车制动时制动气室内的残余高压空气。

所述的前轴三通31、后轴三通34、前轴失效回路三通15、后轴失效回路三通30采用不锈钢等径气压三通，用以改变高压气体的流向。

所述的制动执行装置包括左前轮制动气室2、右前轮制动气室5、右后轮制动气室19、左后轮制动气室22、左前轮轮速传感器1、右前轮轮速传感器6、右后轮轮速传感器18、左后轮轮速传感器23；制动执行装置用于实现车辆制动和获取车轮轮速。

所述的左前轮制动气室2、右前轮制动气室5为用于实现车辆行车制动的单腔弹簧制动气室。

所述的右后轮制动气室19、左后轮制动气室22为用于实现车辆行车制动和驻车制动的双腔弹簧制动气室。

所述的左前轮轮速传感器1、右前轮轮速传感器6、右后轮轮速传感器18、左后轮轮速传感器23为磁电式轮速传感器，用于获取四个车轮的转速。

所述的制动能量回收装置包括前轴电机3、后轴电机20、前轴差速器4、后轴差速器21。制动能量回收装置用于回收车辆在制动时损耗的能量并使驱动轮可以以不同转速转动。

所述的前轴电机3和后轴电机20采用永磁同步电机，用以实现制动能量回收功能。

所述的前轴差速器4和后轴差速器21采用托森差速器，用以实现驱动轮以不同转速转动并将车辆制动时的动力传递给前轴电机3和后轴电机20。

所述的气压制动能量回收系统的具体连接关系如下：

所述的左前轮轮速传感器1、右前轮轮速传感器6、左后轮轮速传感器23、右后轮轮速传感器18分别安装在左前轮、右前轮、左后轮、右后轮上并分别获得各个轮的轮速信号ω，ω_i为第i个轮的轮速；所述前轴压力传感器32安装在前轴失效回路三通15的c端口与前轴三通31的a端口之间的气压管路上；所述的后轴压力传感器33安装在后轴失效回路三通30的c端口与后轴三通34的a端口之间的气压管路上；所述的制动踏板位移传感器12安装在制动踏板13上；所述的后轴失效压力传感器26安装在后轴干储气筒11的出气端到制动阀28的上腔入口端之间的气压管路上；前轴失效压力传感器27安装在前轴干储气筒25的出气端到制动阀28的下腔入口端之间的气压管路上。

所述的左前轮制动气室2、右前轮制动气室5、右后轮制动气室19、左后轮制动气室22均采用组合式弹簧制动气室并分别与左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的制动器进行机械连接。

所述的前轴差速器4与前轴电机3机械连接，后轴差速器21与后轴电机20机械连接，其中前轴差速器4与后轴差速器21分别与前桥半轴和后桥半轴机械连接。

所述的气泵7通过卸荷阀8与湿储气筒24的进气端采用气压管路连接；所述的四回路保护阀10的进气端与湿储气筒24的出气端采用气压管路进行连接，四回路保护阀10的三个出气端分别和手动阀9的a端口、后轴干储气筒11、前轴干储气筒25的进气端采用气压管路进行连接；所述的手动阀9的b端口与快放阀17的进气端采用气压管路进行连接，快放阀17的两个出气端分别和右后轮制动气室19与左后轮制动气室22的前腔采用气压管路进行连接。

所述的后轴干储气筒11、前轴干储气筒25的出气端分别通过后轴失效压力传感器26与前轴失效压力传感器27和制动阀28的上腔入口端与下腔入口端采用气压管路进行连接；制动阀28的下腔出口端与上腔出口端分别与前轴压力调节阀29、后轴压力调节阀14的入口端采用气压管路进行连接；前轴压力调节阀29、后轴压力调节阀14的出口端分别采用气压管路和前轴失效回路三通15的a端口与后轴失效回路三通30的a端口进行连接；失效保护电控阀16的p端口与前轴失效回路三通15的b端口采用气压管路进行连接，失效保护电控阀16的q端口与后轴失效回路三通30的b端口采用气压管路进行连接；前轴压力传感器32安装在前轴失效回路三通15的c端口与前轴三通31的a端口之间的气压管路上；即前轴失效回路三通15的c端口通过前轴压力传感器32与前轴三通31的a端口采用气压管路连接；后轴压力传感器33安装在后轴失效回路三通30的c端口与后轴三通34的a端口之间的气压管路上，即后轴失效回路三通30的c端口通过后轴压力传感器33与后轴三通34的a端口采用气压管路连接；前轴三通31的b端口与c端口分别和左前轮制动气室1与右前轮制动气室5的a端口采用气压管路进行连接；后轴三通34的b端口和c端口分别和左后轮制动气室22与右后轮制动气室19的a端口采用气压管路进行连接；制动踏板13与制动阀28机械连接；手动阀(9)的b端口与快放阀(17)的一端采用气压管路连接，制动踏板位移传感器(12)安装在制动踏板(13)上，制动踏板(13)安装在制动阀(28)上部的挺杆座上。

所述的气压制动能量回收系统的工作过程如下：

小强度气压制动能量回收系统的工作过程：

此时后轴压力调节阀14、前轴压力调节阀27、失效保护电控阀16处于关闭状态，不向前后轴施加机械制动力。前轴电机3、后轴电机19处于工作状态并分别向前轴、后轴施加电机制动力。与此同时，前轴电机3、后轴电机19会将汽车的惯性转化成电能向车载蓄电池充电以实现制动能量回收功能。

大强度气压制动能量回收系统的工作过程：

此时后轴压力调节阀13、前轴压力调节阀29处于开启状态，失效保护电控阀16处于关闭状态，前轴电机3、后轴电机20处于关闭状态。前轴干储气筒25中的高压空气由出气端向制动阀28的下腔进气端流动，制动阀28对其进行限流后高压空气从制动阀28的下腔出气端经过前轴压力调节阀29、前轴失效回路三通15、前轴三通31到达左前轮制动气室2和右前轮制动气室5的a端口，进而通过制动器对前轴施加制动力；后轴干储气筒11中的高压空气由出气端向制动阀28的上腔进气端流动，制动阀28对其进行限流后高压空气从制动阀28的上腔出气端经过后轴压力调节阀14、后轴失效回路三通30、后轴三通34到达左后轮制动气室22和右后轮制动气室19的a端口，进而通过制动器对后轴施加制动力。

滑行气压制动能量回收系统的工作过程：

此时制动阀28处于关闭状态。前后轴气压制动回路内没有高压空气，左前轮制动气室2、右前轮制动气室5、右后轮制动气室19、左后轮制动气室22内没有建压，前后轴制动器不提供机械制动力。前轴电机3和后轴电机20处于开启状态并分别向前后轴施加电机制动力，进而实现制动能量回收。

驻车气压制动能量回收系统的工作过程：

当驻车制动装置被驾驶员激活后，手动阀9的b端口直接与大气相连，快放阀17中残存的高压空气经由手动阀9的b端口排出到大气；左后轮制动气室22、右后轮制动气室19中残存的高压空气也经由快放阀17、手动阀9排放到大气。与此同时，左后轮制动气室22、右后轮制动气室19通过弹簧力的释放对后轴制动器施加制动力，进而实现驻车制动。

解除驻车气压制动能量回收系统的工作过程：

当驻车制动装置被驾驶员取消激活后，手动阀9的b端口与a端口相连，储存在湿储气筒24中的高压空气通过四回路保护阀10、手动阀9、快放阀17进入到右后轮制动气室19和左后轮制动气室22的前腔中。制动气室中的弹簧被压回，使驻车制动状态解除。

失效状态下气压制动能量回收系统的工作过程：

此时后轴压力调节阀14、前轴压力调节阀29处于开启状态。如果制动失效的回路是前轴制动回路，则打开失效保护电控阀16，后轴干储气筒11中的高压空气由出气端向制动阀28的上腔进气端流动，制动阀28对其进行限流后高压空气从制动阀28的上腔出气端经过后轴压力调节阀14到达后轴失效回路三通30，其中部分高压空气继续对后轴制动气室进行建压，其余高压空气经由失效保护电控阀16、前轴失效回路三通15、前轴三通31到达左前轮制动气室2和右前轮制动气室5的a端口，进而通过制动器对前轴施加机械制动力；如果制动失效回路是后轴制动回路，则前轴干储气筒25中的高压空气通过失效保护电控阀16对后轴进行压力补充，具体过程参照前轴制动回路失效时的工作机制；如果前后轴同时丧失机械制动力或单轴制动回路失效后进行压力补偿也不能在制动气室建压，则前轴电机3、后轴电机20开启，对前后轴施加电机制动力使车辆缓慢制动。

参阅图2，一种气压制动能量回收系统的控制方法，步骤如下：

1.检测车辆是否处于滑行状态，若处于滑行状态则进入滑行制动模式；

1)是对整车控制器接收到的制动踏板位移信号和加速踏板位移信号进行判断，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号均为0则进入步骤b，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号不都为0则进入步骤2；

2)是采用最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

v＝{ω_i·r}_max

其中v为车速，单位为m/s；ω_i为第i个轮的轮速，单位为rad/s；r为车轮的滚动半径，单位为m。若车速为0则后轴压力调节阀14、前轴压力调节阀29、失效保护电控阀16均断电，系统初始化，若车速不为0，则进入滑行制动工作模式；

2.检测车辆是否处于制动状态；

1)检测车辆是否处于制动状态由制动踏板位移和加速踏板位移进行判断，若制动踏板位移d_制动>0且加速踏板位移d_加速＝0，则进入步骤3；

2)若不符合上述判定条件则后轴压力调节阀14、前轴压力调节阀29、失效保护电控阀16均断电，系统初始化；

3.检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式；

1)通过前后轴制动回路是否正常建压进行判断，若前轴制动回路气体压力P_f>0且后轴制动回路气体压力P_r>0则进入步骤4；

2)若不符合上述条件则进入制动失效模式；

4.判断是否进入驻车制动模式或解除驻车制动模式；

1)对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤5，若车速等于0则进入步骤d。所述车速的确定方法与步骤1中的步骤2)所用到的车速确定方法相同。

2)是对驻车制动装置的状态进行检测，若驾驶员操作手动阀9激活则进入驻车制动状态，若驾驶员操作手动阀9取消激活则进入解除驻车制动状态。

5.对驾驶员制动意图进行识别；

参阅图3，所示的驾驶员制动意图识别模块的控制流程图，首先是通过制动踏板位移传感器12得到制动踏板13的位移，然后同时进行本步骤的步骤1)与步骤2)的操作：

1)是整车控制器将其获得的制动踏板位移信号与未加装本气压制动能量回收系统的原车踏板位移—制动力曲线进行对比以获得驾驶员实际需求的总制动力F_total。

2)是将制动踏板位移d_制动与制动踏板位移门限值d_门限进行比较，d_门限是指目标车辆制动减速度为2m/s²时对应的制动踏板位移，若d_制动＜d_门限则进入小强度制动模式，若d_制动≥d_门限则进入大强度制动模式。

在完成步骤的步骤1)与步骤2)的操作后，进入步骤6；

6.对前后轴制动力进行分配；

1)通过原车搭载的载荷传感器获取整车的载荷大小；

2)根据整车载荷大小和步骤5确定的总制动力F_total在目标车型的制动力分配曲线图上找到对应的理想制动力分配系数并将之作为本气压制动能量回收系统的前后轴制动力分配系数β；

3)根据以下公式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_total·β

F_r＝F_total·(1-β)

式中：F_f为前轴制动力，单位为N；F_r为后轴制动力，单位为N；F_total为总制动力，单位为N；β为前后轴制动力分配系数；

7.对电、气制动力进行分配

1)根据步骤6确定的前后轴制动力确定前轴电机制动力与机械制动力的总和以及后轴电机制动力与机械制动力的总和；

2)根据步骤5确定的制动模式划分电机制动力与机械制动力，若步骤5判定进入小强度制动模式，则电机制动力等于总制动力，机械制动力为0；若步骤5判定进入大强度制动模式，则机械制动力等于总制动力，电机制动力为0。

Claims (10)

1.一种气压制动能量回收系统，其特征在于，所述的一种气压制动能量回收系统包括高压气源装置、气压调节装置、制动执行装置与制动能量回收装置；

所述的高压气源装置包括四回路保护阀(10)、后轴干储气筒(11)与前轴干储气筒(25)；

所述的气压调节装置包括手动阀(9)、快放阀(17)、后轴失效压力传感器(26)、前轴失效压力传感器(27)、前轴三通(31)与后轴三通(34)；

所述的制动执行装置包括左前轮制动气室(2)、右前轮制动气室(5)、右后轮制动气室(19)与左后轮制动气室(22)；

所述的四回路保护阀(10)的1个出气口与手动阀(9)的a端口管路连接，后轴干储气筒(11)与前轴干储气筒(25)的出气口和后轴失效压力传感器(26)与前轴失效压力传感器(27)管路连接；快放阀(17)两个出气端分别采用气压管路和右后轮制动气室(19)与左后轮制动气室(22)的前腔连接，前轴三通(31)的b端口与c端口分别采用气压管路和左前轮制动气室(2)与右前轮制动气室(5)的a端口连接，后轴三通(34)的b端口与c端口分别采用气压管路和左后轮制动气室(22)与右后轮制动气室(19)的a端口连接；所述的制动能量回收装置固定安装在前桥与后桥上。

2.按照权利要求1所述的一种气压制动能量回收系统，其特征在于，所述的高压气源装置还包括气泵(7)、卸荷阀(8)与湿储气筒(24)；

所述的气泵(7)通过卸荷阀(8)与湿储气筒(24)的进气端采用气压管路连接，湿储气筒(24)的出气端采用气压管路与四回路保护阀(10)的进气端进行连接，四回路保护阀(10)的另两个出气端分别采用气压管路和后轴干储气筒(11)与前轴干储气筒(25)的进气端连接。

3.按照权利要求1所述的一种气压制动能量回收系统，其特征在于，所述的气压调节装置还包括制动踏板位移传感器(12)、制动踏板(13)、后轴压力调节阀(14)、前轴失效回路三通(15)、失效保护电控阀(16)、制动阀(28)、前轴压力调节阀(29)、后轴失效回路三通(30)、前轴压力传感器(32)与后轴压力传感器(33)；

所述的后轴失效压力传感器(26)的一端与制动阀(28)的上腔入口端采用气压管路连接，前轴失效压力传感器(27)的一端与制动阀(28)的下腔入口端采用气压管路连接，制动阀(28)的下腔出口端与上腔出口端分别和前轴压力调节阀(29)与后轴压力调节阀(14)的入口端采用气压管路连接，前轴压力调节阀(29)与后轴压力调节阀(14)的出口端分别采用气压管路和前轴失效回路三通(15)的a端口与后轴失效回路三通(30)的a端口连接；失效保护电控阀(16)的p端口与前轴失效回路三通(15)的b端口采用气压管路连接，失效保护电控阀(16)的q端口与后轴失效回路三通(30)的b端口采用气压管路连接；前轴压力传感器(32)安装在前轴失效回路三通(15)的c端口与前轴三通(31)的a端口之间的气压管路上；后轴压力传感器(33)安装在后轴失效回路三通(30)的c端口与后轴三通(34)的a端口之间的气压管路上，手动阀(9)的b端口与快放阀(17)的一端采用气压管路连接，制动踏板位移传感器(12)安装在制动踏板(13)上，制动踏板(13)安装在制动阀(28)上。

4.按照权利要求1所述的一种气压制动能量回收系统，其特征在于，所述的制动能量回收装置固定安装在前桥与后桥上是指：

制动能量回收装置包括前轴电机(3)、后轴电机(20)、前轴差速器(4)与后轴差速器(21)；

所述的前轴差速器(4)与前轴电机(3)机械连接，后轴差速器(21)与后轴电机(20)机械连接，前轴差速器(4)与后轴差速器(21)分别和前桥半轴与后桥半轴机械连接。

5.按照权利要求1所述的一种气压制动能量回收系统，其特征在于，所述的制动执行装置还包括左前轮轮速传感器(1)、右前轮轮速传感器(6)、右后轮轮速传感器(18)与左后轮轮速传感器(23)；

所述的左前轮制动气室(2)、右前轮制动气室(5)、右后轮制动气室(19)与左后轮制动气室(22)均采用组合式弹簧制动气室并分别和左前轮、右前轮、右后轮、左后轮上的制动器进行机械连接；

所述的获得各个车轮轮速信号的左前轮轮速传感器(1)、右前轮轮速传感器(6)、右后轮轮速传感器(18)与左后轮轮速传感器(23)分别安装在左前轮、右前轮、右后轮与左后轮上。

6.权利要求1所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法的步骤如下：

1)检测车辆是否处于滑行状态，若处于滑行状态则进入滑行制动模式

(1)是对整车控制器接收到的制动踏板位移信号和加速踏板位移信号进行判断，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号均为0则进入步骤b，若制动踏板位移信号和加速踏板位移信号不都为0则进入步骤2)；

(2)是采用最大轮速法通过轮速传感器采集到的轮速信号求得车辆当前车速，车速计算如下式所示：

v＝{ω_i·r}_max

其中：v为车速，单位为m/s；ω_i为第i个轮的轮速，单位为rad/s；r为车轮的滚动半径，单位为m；若车速为0则后轴压力调节阀(14)、前轴压力调节阀(29)、失效保护电控阀(16)均断电，系统初始化，若车速不为0，则进入滑行制动工作模式；

2)检测车辆是否处于制动状态

3)检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式

(1)通过前后轴制动回路是否正常建压进行判断，若前轴制动回路气体压力P_f>0且后轴制动回路气体压力P_r>0则进入步骤4)；

(2)若不符合上述条件则进入制动失效模式；

4)判断是否进入驻车制动模式或解除驻车制动模式

(1)对车速进行判断，若车速大于0则进入步骤5)，若车速等于0则进入步骤(2),所述车速的确定方法与步骤1)中的步骤(2)所用到的车速确定方法相同；

(2)是对驻车制动装置的状态进行检测，若驾驶员操作手动阀(9)激活则进入驻车制动状态，若驾驶员操作手动阀(9)取消激活则进入解除驻车制动状态；

5)对驾驶员制动意图进行识别；

6)对前后轴制动力进行分配；

7)对电、气制动力进行分配。

7.按照权利要求6所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法，其特征于，所述的检测车辆是否处于制动状态是指：

(1)检测车辆是否处于制动状态由制动踏板位移和加速踏板位移进行判断，若制动踏板位移d_制动>0且加速踏板位移d_加速＝0，则进入检测车辆是否制动失效，若制动失效则进入制动失效模式的步骤；

(2)若不符合上述判定条件则后轴压力调节阀(14)、前轴压力调节阀(29)、失效保护电控阀(16)均断电，系统初始化。

8.按照权利要求6所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法，其特征于，所述的对驾驶员制动意图进行识别是指：

首先是通过制动踏板位移传感器(12)得到制动踏板(13)的位移，然后同时进行下面的步骤(1)与步骤(2)的操作：

(1)是整车控制器将其获得的制动踏板位移信号与未加装本气压制动能量回收系统的原车踏板位移—制动力曲线进行对比以获得驾驶员实际需求的总制动力F_total；

(2)是将制动踏板位移d_制动与制动踏板位移门限值d_门限进行比较，d_门限是指目标车辆制动减速度为2m/s²时对应的制动踏板位移，若d_制动＜d_门限则进入小强度制动模式，若d_制动≥d_门限则进入大强度制动模式；

在完成操作后进入对前后轴制动力进行分配的对前后轴制动力进行分配步骤。

9.按照权利要求6所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法，其特征于，所述的对前后轴制动力进行分配是指：

(1)通过原车搭载的载荷传感器获取整车的载荷大小；

(2)根据整车载荷大小和对驾驶员制动意图进行识别步骤确定的总制动力F_total在目标车型的制动力分配曲线图上找到对应的理想制动力分配系数并将之作为本气压制动能量回收系统的前后轴制动力分配系数；

(3)根据以下公式确定前轴制动力F_f和后轴制动力F_r：

F_f＝F_total·β

F_r＝F_total·(1-β)

式中：F_f为前轴制动力，单位为N；F_r为后轴制动力，单位为N；F_total为总制动力，单位为N；β为前后轴制动力分配系数。

10.按照权利要求6所述的一种气压制动能量回收系统的控制方法，其特征于，所述的对电、气制动力进行分配是指：

(1)根据对前后轴制动力进行分配步骤确定的前后轴制动力确定前轴电机制动力与机械制动力的总和及后轴电机制动力与机械制动力的总和；

(2)根据对驾驶员制动意图进行识别步骤确定的制动模式划分电机制动力与机械制动力，若对驾驶员制动意图进行识别步骤判定进入小强度制动模式，则电机制动力等于总制动力，机械制动力为0；若对驾驶员制动意图进行识别步骤判定进入大强度制动模式，则机械制动力等于总制动力，电机制动力为0。