CN108032736A - 电动汽车及其制动能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车及其制动能量回收方法，本控制系统包括：液压制动机构，以及与该液压制动机构相配合的制动协调组件；当刹车时，所述制动协调组件适于产生与液压制动机构中活塞的运动方向相反的作用力，同时将车轮驱动电机制动产生的电能通过一升压模块对蓄电池进行充电；本发明是利用刹车时车轮驱动电机M的反向制动力与液压制动力相协调，减小液压制动压力；同时给蓄电池E充电。本发明采用机械结构实现电机制动力与液压制动力在一定范围内连续地、实时地进行协调配合调节，结构相对简单、成本大幅降低而且工作可靠性显著提高。

Description

电动汽车及其制动能量回收方法

技术领域

本发明涉及电动汽车制动技术领域，具体涉及一种电动汽车及其制动能量回收方法。

背景技术

当前，随着节能环保的日益重视，电动汽车的使用逐渐增多。制动系统是汽车至关重要的系统之一。传统的汽车制动一般采用液压制动系统，其不能实现能量回收，而且制动片摩擦损耗较快。目前，电动汽车的制动系统，除有些采用传统的液压制动系统外，也有采用电制动与液压制动组合(或混合)的制动系统，其主要目的之一在于利用刹车时车轮驱动电机对电池进行充电，以实现能量的回收，节约能源。如公开号为CN1986272A、发明名称为“电动汽车组合制动控制系统及控制方法”的中国专利文献，即公开了一种通过传感器采集信号和单片机计算，相应控制比例阀输出液压制动力，以实现电制动与液压制动的组合；又如公开号为CN101913352A、发明名称为“电动汽车的协调制动控制方法”的中国专利文献，其仍需要通过信号采集和单片机计算等步骤以实现电制动与液压制动的协调配合；再如公开号为CN102310850A、发明名称为“可进行制动能量回收的电动汽车制动系统”的中国专利文献，仍然需要基于单片机为核心的控制的计算和控制。

上述现有技术中对于电动汽车的电制动与液压制动的控制方式大都利用集成控制器(或类似的单片机控制电路等)按照预先设定的控制逻辑、根据传感器的信号判断得出控制的时间、控制执行器工作的方式、控制的次数或频率等等参数，然而对相关执行器进行控制，其整个过程需要包括采集信号、判断、计算、执行等步骤，在此过程中需要一定的时间延迟，不能实时根据电机制动力的大小实时地调节常规液压制动力的大小；而且，现有技术中的控制过程都需要满足一定条件才控制执行器动作，当满足下一条件时再控制执行器进行下一步动作，其控制过程是间断的、不连续的；另外，其控制系统结构相对复杂，使用的电子元器件较多，成本较贵且工作可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车用制动能量回收方法，以实现对电动汽车制动能量的回收。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车用制动能量回收方法，包括当刹车时，通过制动协调组件产生与液压制动机构中活塞的运动方向相反的作用力，并同时将车轮驱动电机制动产生的电能通过一升压模块对蓄电池进行充电。

优选的，为了进一步实现在刹车时，启动制动协调组件；所述电动汽车用制动能量回收方法还包括：刹车组件，所述刹车组件内设有行程开关K；当刹车时，行程开关K触发，以产生所述作用力。

优选的，所述液压制动机构包括内设所述活塞的制动主缸，所述活塞通过活塞杆与刹车组件相连。

优选的，为了更好的使刹车组件配合制动协调组件工作；所述刹车组件包括：双面齿条滑块；所述制动协调组件包括：单面齿条滑块；所述双面齿条滑块的下端面通过传动齿轮组件与刹车踏板配合，其上端面与单面齿条滑块的下端面之间啮合一制动协调齿轮，该制动协调齿轮与所述活塞杆的末端相连；刹车时，刹车踏板通过传动齿轮组件控制双面齿条滑块带动制动协调齿轮转动，且该制动协调齿轮适于通过活塞杆带动液压制动机构对车轮毂产生制动；以及所述制动协调组件通过单面齿条滑块对制动协调齿轮产生作用力。

优选的，通过简单、可靠的电路结构产生所述作用力；所述制动协调组件还包括，电磁感应装置，该电池感应装置由所述行程开关K中的辅助开关控制；所述电磁感应装置适于当行程开关K触发后，辅助开关控制电磁感应装置得电，以产生所述作用力。

优选的，所述电磁感应装置包括：电磁线圈，该电磁线圈适于得电吸合铁芯；所述铁芯与单面齿条滑块相连，以适于在电磁线圈得电时，带动单面齿条滑块对制动协调齿轮产生所述作用力。

优选的，所述制动协调组件还包括充电电路，该充电电路适于在刹车时，将车轮驱动电机制动产生的电能对蓄电池进行充电。

优选的，为了避免在辅助开关断开后，蓄电池对车轮驱动电机还保持驱动效果；所述充电电路包括二极管；所述蓄电池的正极与电磁线圈的一端相连，该电池线圈的另一端与所述二极管的阴极相连，该二极管的阳极与升压模块的输出端相连，所述升压模块的输入端与车轮驱动电机一端相连，所述蓄电池的负极与车轮驱动电机的另一端相连；所述辅助开关为常闭开关，该常闭开关的两端分别连接于升压模块的输入端、蓄电池的正极。

优选的，所述铁芯套设于一空心壳体内，所述电磁线圈绕设于该空心壳体外周上；所述铁芯的一端通过连接杆与单面齿条滑块相连，另一端在所述空心壳体内通过压缩弹簧与所述空心壳体的端部内壁弹性配合；所述铁芯带有一对磁极，该对磁极适于在电磁线圈得电后，使铁芯向压缩弹簧方向移动。

本发明的有益效果是，(1)本发明的电动汽车用制动能量回收方法，能够在保证两者的制动合力满足汽车制动要求的情况下，既能提高制动过程中制动能量的回收率又能减小常规制动器摩擦片的损耗。(2)本发明的电动汽车用制动能量回收方法，采用机械结构实现电机制动力与液压制动力在一定范围内连续地、实时地进行协调配合调节，机械结构相对简单、成本大幅降低而且工作可靠性显著提高。(3)本发明通过升压模块能有效的提高车轮驱动电机对蓄电池的充电效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明的电动汽车用制动能量回收方法的结构示意图。

图2示出了本发明的电动汽车用制动能量回收系统的第二种实施方式的结构示意图。

图中：车轮毂1；

液压制动机构2，刹车片21，制动轮缸22，制动主缸23，活塞24；

刹车组件3，刹车踏板31，第一传导齿轮32，第二传导齿轮33，制动协调齿轮34，第一固定导轨35，双面齿条滑块36，行程开关K；

制动协调组件4，第二固定导轨41，单面齿条滑块42，连接杆43，铁芯44，空心壳体45，电磁线圈46，压缩弹簧47；

车轮驱动电机M，蓄电池E，二极管VD。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1示出了本发明的电动汽车用制动能量回收方法的结构示意图。

如图1所示，本发明的一种电动汽车用制动能量回收方法，包括：当刹车时，制动协调组件4产生与液压制动机构2中活塞24的运动方向相反的作用力，并同时将车轮驱动电机M制动产生的电能通过一升压模块对蓄电池进行充电。

其中，所述升压模块可以采用升压芯片来实现，例如但不限于mc34063、ICL7660；也可以采用例如专利文献CN203933389U所公开的直流源升压模块。

具体的，所述电动汽车用制动能量回收方法还包括：刹车组件3，所述刹车组件3内设有行程开关K；当刹车时，行程开关K触发，以产生所述作用力。

所述液压制动机构2包括内设所述活塞24的制动主缸23，所述活塞24通过活塞杆与刹车组件3相连。

作为本液压制动机构的一种可选的实施方式，所述液压制动机构2还包括：分别设于各车轮毂1上的刹车片21和制动轮缸22；所述活塞24在制动主缸23内产生液压(制动液压力)，该液压传导至制动轮缸22产生相应液压制动力通过刹车片21作用于车轮毂1，以实现刹车。

所述刹车组件3包括：双面齿条滑块36；所述制动协调组件4包括：单面齿条滑块42；所述双面齿条滑块36的下端面通过传动齿轮组件与刹车踏板31配合，其上端面与单面齿条滑块42的下端面之间啮合一制动协调齿轮34，该制动协调齿轮34与所述活塞杆的末端相连。具体的，双面齿条滑块36安装在第一固定导轨35上且可依托第一固定导轨35滑动；以及单面齿条滑块42可活动地设置在第二固定导轨41上，适于在第二固定导轨41上滑动。

当刹车时，刹车踏板31通过传动齿轮组件控制双面齿条滑块36带动制动协调齿轮34转动，且该制动协调齿轮34适于通过活塞杆带动液压制动机构2对车轮毂1产生制动；以及所述制动协调组件4通过单面齿条滑块42对制动协调齿轮34产生所述作用力。

其中传动齿轮组件包括：第一、第二传导齿轮33，所述第一传导齿轮32与刹车踏板31相连，刹车踏板31的制动指令依次通过第一传导齿轮32、第二传导齿轮33、双面齿条滑块36传递给制动协调齿轮34，进而带动活塞24移动，以使制动主缸23内产生液压，完成刹车制动。与此同时，由于行程开关K触发，制动协调组件4产生的所述作用力反向作用于制动协调齿轮34，迫使主缸内的液压值适当降低，减少被刹车所消耗的动能，并将该动能通过车轮驱动电机M制动转换成电能以存储。

所述制动协调组件4还包括，电磁感应装置，该电池感应装置由所述行程开关K中的辅助开关控制；所述电磁感应装置适于当行程开关K触发后，辅助开关控制电磁感应装置得电，以产生所述作用力。

所述电磁感应装置的具体实施方案包括：电磁线圈46，该电磁线圈46适于得电吸合铁芯44；所述铁芯44与单面齿条滑块42相连，以适于在电磁线圈46得电时，带动单面齿条滑块42对制动协调齿轮34产生所述作用力。

作为电磁感应装置一种可选的实施方案，所述铁芯44套设于一空心壳体45内，所述电磁线圈46绕设于该空心壳体45外周上；所述铁芯44的一端通过连接杆43与单面齿条滑块42相连，另一端在所述空心壳体45内通过压缩弹簧47与所述空心壳体45的端部内壁弹性配合；所述铁芯44带有一对磁极，该对磁极适于在电磁线圈46得电后，使铁芯44向压缩弹簧47方向移动，同时产生作用于制动协调齿轮34的所述作用力(反向作用力，即与踩下刹车踏板31后，由双面齿条滑块36传递给制动协调齿轮34的作用力相反)。

作为电磁感应装置另一种可选的实施方案，所述铁芯44套设于一空心壳体45内，且位于电磁线圈46的一侧。

所述制动协调组件4还包括充电电路，该充电电路适于在刹车时，将车轮驱动电机M制动产生的电能对蓄电池E进行充电。

具体的实施方式：所述充电电路包括二极管VD；所述蓄电池E的正极与电磁线圈46的一端相连，该电池线圈的另一端与所述二极管VD的阴极相连，该二极管VD的阳极与升压模块的输出端相连，所述升压模块的输入端与车轮驱动电机M一端相连，所述蓄电池E的负极与车轮驱动电机M的另一端相连；所述辅助开关为常闭开关，该常闭开关的两端分别连接于升压模块的输入端、蓄电池E的正极。

通过二极管VD的单向性的特点，能有效的避免蓄电池E在常闭开关打开后，继续通过电磁线圈46对车轮驱动电机M进行放电；并且通过所述升压模块，能有效的提高充电效率。

本发明的电动汽车用制动能量回收方法的工作原理是：

在电动汽车行驶过程中，当驾驶员未踩刹车踏板31时，辅助开关(常闭开关)闭合，将经过电磁线圈46被短路，蓄电池E给车轮驱动电机M供电驱动汽车行驶；此时铁芯44被压缩弹簧47弹至空心壳体45的一侧；

当驾驶员踩下刹车踏板31时，刹车踏板31的制动指令依次通过第一传导齿轮32、第二传导齿轮33、双面齿条滑块36传递给制动协调齿轮34，进而带动活塞24移动，以使制动主缸23内产生液压，完成刹车制动；同时，辅助开关打开，车轮驱动电机M产生制动力并通过充电电路对蓄电池E充电，充电电流经过电磁线圈46时产生磁场，使得铁芯44克服压缩弹簧47的弹力向右移动，铁芯44通过连接杆43带动单面齿条滑块42向右移动，使得制动协调齿轮34反向转动，制动协调齿轮34反向转动带动活塞24向右移动，从而减小制动主缸23内的液压(制动液压力)。

在驾驶员踩下刹车踏板31时，车辆的制动力是施加在车轮毂1上的制动力(液压制动机构2产生的液压制动力)和车轮驱动电机M产生的制动力的合力；当车速越快，则车轮驱动电机M中产生的制动电流就越大，电机制动力就越大，电磁线圈46产生的吸力就越大，铁芯44移动的位移量就越大，制动主缸23内的油压就越小，液压制动力越小，从而当汽车高速制动时，增加电机制动力、减小由液压制动的常规摩擦制动力，从而减小常规制动器中摩擦片的磨损，同时提高车轮驱动电机M对制动能量的回收率。

可选的，在电动汽车行驶中，若制动协调组件4出现故障或蓄电池E处于满电状态时，车轮驱动电机M无法向蓄电池E充电和/或产生制动力，此时电动汽车由液压制动机构2采用常规液压制动方式制动，保证行车安全。

下表为常规液压制动方式与本发明的电动汽车用制动能量回收方法在各车速下的刹车距离测试结果。

从该表可知，本发明的电动汽车用制动能量回收方法与常规液压制动方式产生的制动效果基本相同，因此，本发明实现了在保证两者的制动合力满足汽车制动要求的情况下，既能提高制动过程中制动能量的回收率又能减小常规制动器摩擦片的损耗。

本发明的电动汽车用制动能量回收系统，通过机械结构使电制动力与液压制动力在一定范围内连续实时地进行调节，省略了现有技术中控制器或单片机电路计算控制和判断过程，因而其协调制动的时效性更佳。

实施例2

图2示出了电动汽车用制动能量回收系统的第二种实施方式的结构示意图。

如图2所示，所述制动协调组件中的单面齿条滑块还可以通过丝杠驱动左右移动以代替电磁感应装置，具体方案包括：

所述丝杠通过电机驱动，该电机由一MCU模块控制，所述MCU模块通过霍尔传感器采集车轮驱动电机M制动产生的电流值以控制电机扭矩，进而调节单面齿条滑块的位移量。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.电动汽车，其特征在于包括：刹车组件，所述刹车组件内设有行程开关K；

当刹车时，行程开关K触发，以产生所述作用力；所述液压制动机构包括内设所述活塞的制动主缸，所述活塞通过活塞杆与刹车组件相连；

所述刹车组件包括：双面齿条滑块；所述制动协调组件包括：单面齿条滑块；

所述双面齿条滑块的下端面通过传动齿轮组件与刹车踏板配合，其上端面与单面齿条滑块的下端面之间啮合一制动协调齿轮，该制动协调齿轮与所述活塞杆的末端相连；

刹车时，刹车踏板通过传动齿轮组件控制双面齿条滑块带动制动协调齿轮转动，且该制动协调齿轮适于通过活塞杆带动液压制动机构对车轮毂产生制动；以及所述制动协调组件通过单面齿条滑块对制动协调齿轮产生作用力；

所述单面齿条滑块通过丝杠驱动以左右移动，丝杠通过电机驱动，该电机由一MCU模块控制，所述MCU模块通过霍尔传感器采集车轮驱动电机制动产生的电流值以控制电机扭矩，进而调节单面齿条滑块的位移量；

所述制动协调组件还包括充电电路，该充电电路适于在刹车时，将车轮驱动电机制动产生的电能对蓄电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，所述充电电路包括二极管；

所述蓄电池的正极与电磁线圈的一端相连，该电池线圈的另一端与所述二极管的阴极相连，该二极管的阳极与升压模块的输出端相连，所述升压模块的输入端与车轮驱动电机一端相连，所述蓄电池的负极与车轮驱动电机的另一端相连；

所述辅助开关为常闭开关，该常闭开关的两端分别连接于升压模块的输入端、蓄电池的正极。