CN107972655A - 用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法。本发明所述的用于电动汽车的继动阀，其中包括进气阀门和设于所述进气阀门下方的导杆，所述导杆上套设有弹簧，所述导杆的下端连接有弹簧预紧装置，当所述电动汽车的电机系统的制动扭矩能够满足所述电动汽车的制动需求扭矩时，所述弹簧预紧装置能够对所述弹簧进行预紧，将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭，从而关闭所述电动汽车的气动制动系统。通过使用本发明所述的用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法，能够快速的完成车辆气动制动系统与电机制动系统之间的切换，制动响应更加迅速，控制更加精确。

Description

用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法。

背景技术

在纯电动汽车和油电混合动力汽车中，为了提高能量利用率，在汽车制动时由电机发电产生制动力，进行制动能量回收，以提高能量利用率。由于存在两套系统具有制动功能，电机回馈制动和车上ABS制动系统之间会产生协调问题，如果协调不好，会导致车辆的车轮抱死，从而产生安全问题。

现在存在的控制方法主要有以下两种问题：

一、为了制动安全，在车辆进行紧急制动情况下，电机回馈制动完全退出，车辆的制动由ABS系统独立完成。这种方法虽然安全有保障，但没有电机制动回馈，车辆动能几乎全部转化为热量并损失掉，无法满足节能的要求。二、为了提高系统的节能效果，在车辆紧急制动时电机回馈和ABS制动系统同时工作，控制方法复杂，容易发生车轮抱死从而影响车辆制动的安全性问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种用于电动汽车的继动阀，其中包括进气阀门和设于所述进气阀门下方的导杆，所述导杆上套设有弹簧，所述导杆的下端连接有弹簧预紧装置，当所述电动汽车的电机系统的制动扭矩能够满足所述电动汽车的制动需求扭矩时，所述弹簧预紧装置能够对所述弹簧进行预紧，将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭，从而关闭所述电动汽车的气动制动系统。

进一步地，所述弹簧预紧装置包括衔铁和电磁线圈，所述衔铁固定连接于所述导杆的下端，所述电磁线圈设于所述衔铁的上方并套设于所述导杆的外表面，当所述电磁线圈通电后，能够吸引所述衔铁向上移动，从而将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭。

进一步地，所述电磁线圈上还并联有续流二极管。

进一步地，所述弹簧预紧装置包括底部电机、螺杆和螺母推盘，所述导杆垂直设于所述螺母推盘的上表面且所述螺母推盘能够沿所述导杆的轴向方向进行移动，所述螺杆固定设于所述底部电机的顶部并与所述底部电机的输出轴相连，且所述螺杆穿过所述螺母推盘的中心位置，所述螺杆和所述螺母推盘之间通过螺旋传动连接，通过所述螺杆的转动带动所述螺母推盘向上移动，从而将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭。

本发明还提出了一种用于电动汽车的制动系统，其中包括上述所述的用于电动汽车的继动阀。

进一步地，所述制动系统还包括强断开关，所述强断开关设于制动踏板的下方，用于强制切断所述电磁线圈的通电电流。

本发明还提出了一种用于电动汽车的制动方法，根据上述所述的制动系统进行车辆制动，其中包括以下步骤：

判断制动踏板是否被踩下；

若制动踏板被踩下，判断电机转速是否大于标定值；

若电机转速大于标定值，计算所述电动汽车的制动需求扭矩和当前电机系统的最大制动扭矩；

将计算后的制动需求扭矩和电机系统的最大制动扭矩进行对比，并根据对比结果选择制动系统对所述电动汽车进行制动。

进一步地，实时检测所述电机系统的制动扭矩，当所述电机系统的制动扭矩小于所述车辆的需求扭矩时，通过控制所述电磁线圈的通电电流对所述电动汽车进行气动制动。

进一步地，通过检测ABS电磁阀的驱动电压信号判断当前所述电动汽车的车轮的滑移率，并对所述电机系统的制动扭矩进行调整。

进一步地，所述制动踏板是否被踩下的判断依据是所述制动踏板的角度是否大于标定值。

通过使用本发明所述的用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法，能够快速的完成车辆气动制动系统与电机制动系统之间的切换，制动响应更加迅速，控制更加精确。

通过使用本发明所述的用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法，在制动扭矩需求较低的情况下，可以降低气动制动系统的参与程度，提高了制动过程中的能量回收量，提高了系统的制动回收率，同时，在不改变整车ABS系统结构的基础上，能够借助原有的ABS系统，实现电制动、电-气制动的防抱死功能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一实施例的继动阀的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的继动阀的结构示意图；

图3为本发明实施例中气动制动系统的原理图；

图4为利用图1中继动阀进行车辆制动的控制逻辑图。

附图中各标记表示如下：

10：继动阀、11：进气阀门、12：导杆、13：弹簧、14：衔铁、

15：电磁线圈、16：底部电机、17：螺杆、18：螺母推盘；

20：ABS电磁阀、30：前制动气室、40：后制动气室、50：制动阀、60：制动踏板、70：强断开关。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本发明一实施例的继动阀10的结构示意图。如图所示，该继动阀10包括进气阀门11和设于进气阀门11下方的导杆12，导杆12上套设有弹簧13，导杆12的下端连接有弹簧预紧装置，当电动汽车的电机系统的制动扭矩能够满足电动汽车的制动需求扭矩时，弹簧预紧装置能够对弹簧13进行预紧，将进气阀门11的开口进行减小并直至关闭，从而关闭电动汽车的气动制动系统。

本实施例中，弹簧预紧装置包括衔铁14和电磁线圈15，衔铁14固定连接于导杆12的下端，电磁线圈15设于衔铁14的上方并套设于导杆12的外表面，当电磁线圈15通电后，能够吸引衔铁14向上移动，从而将进气阀门11的开口进行减小，直至关闭。

当需要对电动汽车的气动制动系统进行关闭时，电磁线圈15通电。通电后的电磁线圈15吸引衔铁14上移，衔铁14带动导杆12及进气阀门11上移，从而将进气阀门11进行减小并直至关闭，电动汽车仅采用电机系统进行制动。当需要使用气动制动系统参与电动汽车制动时，减小电磁线圈15的通电电流，从而减小电磁线圈15对衔铁14的吸引力。进气阀门11在弹簧13的作用力及自身重力的作用下向下移动，从而打开进气阀门11，使电动汽车的气动制动系统参与车辆制动。

进一步地，为保护电磁线圈15避免因为电压冲击造成损坏，提高电磁线圈15的使用寿命，电磁线圈15上还并联有续流二极管。

图2为本发明另一实施例的继动阀的结构示意图。如图所示所述弹簧预紧装置包括底部电机16、螺杆17和螺母推盘18，导杆12垂直设于螺母推盘18的上表面且螺母推盘18能够沿导杆12的轴向方向进行移动，螺杆17固定设于底部电机16的顶部并与底部电机16的输出轴相连，且螺杆17穿过螺母推盘18的中心位置，螺杆17和螺母推盘18之间通过螺旋传动连接，通过螺杆17的转动带动螺母推盘18向上移动，从而将进气阀门11的开口进行减小并直至关闭。

螺杆17固定设于底部电机16的顶部并穿过螺母推盘18的中心，螺杆17与螺母推盘18之间通过螺旋传动连接，其结构类似于丝杆螺母副。通过螺杆17的旋转运动能够转换为螺纹推盘18的直线运动。导杆12为垂直插入螺母推盘18表面的几根导向轴，当螺杆17转动时，螺母推盘18能够沿导杆12的轴向方向进行移动。并通过压缩弹簧13带动进气阀门11向上运动，对进气阀门11的开口进行减小直至关闭。当底部电机16停止转动后，由于螺杆17与螺母推盘18之间采用螺纹连接，具有一定的自锁作用，因此在一段时间内，螺母推盘18不会自动下落，从而保证对进气阀门11的关闭。当需要对车辆系统引入气动制动时，底部电机16反转，螺母推盘18沿螺杆17表面向下做螺旋运动，从而对进气阀门11打开，电动汽车的气动制动系统参与车辆制动。

进一步地，为保证螺母推盘18的直线运动轨迹，在螺母推盘18与继电器腔体内壁之间还设有导向结构，如沿腔体内壁且平行于导杆12设置的导向槽。

图3为本发明实施例中气动制动系统的原理图。如图所示，该制动系统包括上述所述的用于电动汽车的继动阀10、ABS电磁阀20、前制动气室30和后制动气室40。前制动气室30和后制动气室40分别通过各自的ABS电磁阀20和继动阀10与制动阀50相连接，制动阀50与制动踏板60相连接，用于接收并执行制动踏板60的信号。

在电机系统发生故障时，可以通过切断电磁线圈15的电源，使整车制动系统切换到完全气动制动，制动能力与传统车辆相同。

进一步地，该制动系统还包括强断开关70，强断开关70设于制动踏板60的下方，用于强制切断电磁线圈15的通电电流。

在电磁线圈15的供电线路发生粘连故障，无法切断时，将制动踏板60踩到底，依然可以具有低于最大制动力的实际制动力，只是制动距离增加。在制动踏板60下增加强断开关70，当制动踏板60踩到足够深度时，强制切断电磁线圈15的电流，或在线路上增加双开关，确保可以切断电磁线圈15的电源。

通过使用本实施例中的继动阀10，能够快速的完成电动汽车气动制动系统与电机制动系统之间的切换，制动响应更加迅速，控制更加精确。

本发明还提出了一种用于电动汽车的制动方法。图4为利用图1中继动阀10进行车辆制动的控制逻辑图。如图所示，该制动方法包括以下步骤：

判断制动踏板60是否被踩下。

本实施例中，制动踏板60是否被踩下的判断依据是制动踏板60的角度是否大于标定值。当制动踏板60的角度大于等于标定值时，表示制动踏板60被踩下，并执行下一步的步骤。当制动踏板60的角度小于标定值时，表示制动踏板60未被踩下，电动汽车系统无制动需求。

若制动踏板60被踩下，判断电机转速是否大于标定值。

当电动汽车的电机转速大于等于标定值时，执行下一步运动。当电动汽车电机转速小于标定值时，表示电动汽车系统无制动需求。

若电机转速大于标定值，计算电动汽车的制动需求扭矩和当前电机系统的最大制动扭矩。

将计算后的制动需求扭矩和电机系统的最大制动扭矩进行对比，并根据对比结果选择制动系统对电动汽车进行制动。

当制动需求扭矩大于当前电机系统的最大制动扭矩时，无法单独依靠电机系统对车辆进行合理有效的制动，因此需增加气动制动系统对系统进行进一步制动。根据制动需求扭矩与当前电机系统的制动扭矩之间的差值，计算得出气动制动系统需要提供的扭矩。并根据计算后的气动制动系统提供的扭矩计算得出继动阀10中电磁线圈15的通电电流，从而利用电机系统和气动制动系统共同对电动汽车进行制动。

当制动需求扭矩小于等于当前电机系统的最大制动扭矩时，单独依靠电机系统的制动扭矩能够完成对电动汽车的制动，此时使电机系统的制动扭矩等于制动需求扭矩，电磁线圈15的通电电流为额定电流，气动制动系统不参与电动汽车的制动。

进一步地，该制动方法还包括实时检测电机系统的制动扭矩，当电机系统的制动扭矩小于车辆的需求扭矩时，通过控制电磁线圈15的通电电流对电动汽车进行气动制动。

当制动需求扭矩小于等于当前电机系统的最大制动扭矩时，使电机系统的制动扭矩等于制动需求扭矩，气动制动系统不参与电动汽车制动。当电机系统受到波动，并导致电机系统的制动扭矩达不到电机系统的最大扭矩且电机系统的制动扭矩小于制动需求扭矩时，气动制动系统开始参与电动汽车制动。通过计算电机系统的制动扭矩与制动需求扭矩之间的差值，得出气动制动系统所需提供的制动扭矩，并控制相应的电磁线圈15的通电电流。

进一步地，该制动方法还包括车辆防滑措施。通过检测ABS电磁阀20的驱动电压信号判断当前电动汽车的车轮的滑移率，并对电机系统的制动扭矩进行调整。

对于配置ABS的电动汽车，可以通过ABS电磁阀20的驱动电压信号判断当前电动汽车的车轮的滑移率，对系统的制动扭矩进行增加、降低或保持。对于机械制动，依然由ABS控制。系统中还设有电控单元用于接收ABS系统中ABS电磁阀20的驱动电压的高低电平信号，并控制继动阀10中电磁线圈15的电流的大小。

通过使用本发明所述的用于电动汽车的继动阀、制动系统及制动方法，在制动扭矩需求较低的情况下，可以降低气动制动系统的参与程度，提高了制动过程中的能量回收量，提高了系统的制动回收率，同时，在不改变整车ABS系统结构的基础上，能够借助原有的ABS系统，实现电制动、电-气制动的防抱死功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的继动阀，其特征在于，包括进气阀门和设于所述进气阀门下方的导杆，所述导杆上套设有弹簧，所述导杆的下端连接有弹簧预紧装置，当所述电动汽车的电机系统的制动扭矩能够满足所述电动汽车的制动需求扭矩时，所述弹簧预紧装置能够对所述弹簧进行预紧，将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭，从而关闭所述电动汽车的气动制动系统。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的继动阀，其特征在于，所述弹簧预紧装置包括衔铁和电磁线圈，所述衔铁固定连接于所述导杆的下端，所述电磁线圈设于所述衔铁的上方并套设于所述导杆的外表面，当所述电磁线圈通电后，能够吸引所述衔铁向上移动，从而将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭。

3.根据权利要求2所述的用于电动汽车的继动阀，其特征在于，所述电磁线圈上还并联有续流二极管。

4.根据权利要求1所述的用于电动汽车的继动阀，其特征在于，所述弹簧预紧装置包括底部电机、螺杆和螺母推盘，所述导杆垂直设于所述螺母推盘的上表面且所述螺母推盘能够沿所述导杆的轴向方向进行移动，所述螺杆固定设于所述底部电机的顶部并与所述底部电机的输出轴相连，且所述螺杆穿过所述螺母推盘的中心位置，所述螺杆和所述螺母推盘之间通过螺旋传动连接，通过所述螺杆的转动能够带动所述螺母推盘向上移动，从而将所述进气阀门的开口进行减小并直至关闭。

5.一种用于电动汽车的制动系统，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的用于电动汽车的继动阀。

6.根据权利要求5所述的用于电动汽车的制动系统，其特征在于，还包括强断开关，所述强断开关设于制动踏板的下方，用于强制切断所述电磁线圈的通电电流。

7.一种用于电动汽车的制动方法，根据权利要求5所述的制动系统进行车辆制动，其特征在于，包括以下步骤：

判断制动踏板是否被踩下；

若制动踏板被踩下，判断电机转速是否大于标定值；

若电机转速大于标定值，计算所述电动汽车的制动需求扭矩和当前电机系统的最大制动扭矩；

将计算后的制动需求扭矩和电机系统的最大制动扭矩进行对比，并根据对比结果选择制动系统对所述电动汽车进行制动。

8.根据权利要求7所述的用于电动汽车的制动方法，其特征在于，实时检测所述电机系统的制动扭矩，当所述电机系统的制动扭矩小于所述车辆的需求扭矩时，通过控制所述电磁线圈的通电电流对所述电动汽车进行气动制动。

9.根据权利要求7所述的用于电动汽车的制动方法，其特征在于，通过检测ABS电磁阀的驱动电压信号判断当前所述电动汽车的车轮的滑移率，并对所述电机系统的制动扭矩进行调整。

10.根据权利要求7所述的用于电动汽车的制动方法，其特征在于，所述制动踏板是否被踩下的判断依据是所述制动踏板的角度是否大于标定值。