CN108544928B - 制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法，涉及电动汽车技术领域。制动载荷控制系统包括：控制器；电动发电一体机，该电动发电一体机与电动汽车的电池和控制器分别连接，以根据控制器的控制信号执行发电操作，以对电池进行充电和通过发电操作产生的反向力矩进行制动；制动执行机构，该制动执行机构与电动汽车的刹车片和控制器分别连接，以根据控制器的控制信号执行制动操作，以通过刹车片进行制动；控制器根据电动汽车当前刹车需要的制动载荷和电池当前的最大充电功率控制电动发电一体机执行发电操作和/或控制制动执行机构执行制动操作。通过上述设置，可以改善现有技术中存在资源浪费的问题。

Description

制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法。

背景技术

为了达到更高的节能减排，纯电动汽车或油电混合的电动汽车被广泛应用。其中，在电动汽车的行驶过程存在着停车或需要减速的操作，该操作一般通过配合设置的制动踏板和刹车片完成。

经发明人研究发现，在现有的电动汽车中，通过制动踏板驱动刹车片完成停车或减速的操作存在着资源浪费的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法，以改善现有技术中存在资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种制动载荷控制系统，包括：

控制器；

电动发电一体机，该电动发电一体机与电动汽车的电池和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行发电操作，以对所述电池进行充电，并通过发电操作产生的反向力矩进行制动；

制动执行机构，该制动执行机构与电动汽车的刹车片和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行制动操作，以通过所述刹车片进行制动；

其中，所述控制器根据电动汽车当前刹车需要的制动载荷和所述电池当前的最大充电功率控制所述电动发电一体机执行发电操作和/或控制所述制动执行机构执行制动操作，以对电动汽车进行制动。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷控制系统中，还包括：

位置传感器，该位置传感器设置于电动汽车的制动踏板且与所述控制器连接，以采集所述制动踏板的位置信息并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述位置信息计算电动汽车当前刹车需要的制动载荷。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷控制系统中，还包括：

电量采集装置，该电量采集装置与所述电池和所述控制器分别连接，以采集所述电池的当前电量并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述当前电量计算所述电池当前的最大充电功率。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷控制系统中，还包括：

温度传感器，该温度传感器设置于所述电池且与所述控制器连接，以采集所述电池的当前温度并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池当前的最大充电功率。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括刹车片、电池以及制动载荷控制系统，所述制动载荷控制系统包括：

控制器；

电动发电一体机，该电动发电一体机与所述电池和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行发电操作，以对所述电池进行充电，并通过发电操作产生的反向力矩进行制动；

制动执行机构，该制动执行机构与所述刹车片和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行制动操作，以通过所述刹车片进行制动；

其中，所述控制器根据所述电动汽车当前刹车需要的制动载荷和所述电池当前的最大充电功率控制所述电动发电一体机执行发电操作和/或控制所述制动执行机构执行制动操作，以对所述电动汽车进行制动。

本发明实施例还提供了一种制动载荷分配方法，应用于上述控制器，所述方法包括：

获取电动汽车当前刹车需要的制动载荷，并获取电池当前的最大充电功率；

根据所述制动载荷和所述最大充电功率按照预设规则控制所述电动发电一体机执行发电操作和/或控制所述制动执行机构执行制动操作。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷分配方法中，所述根据所述制动载荷和所述最大充电功率按照预设规则控制所述电动发电一体机执行发电操作和/或控制所述制动执行机构执行制动操作的步骤包括：

根据所述最大充电功率计算得到所述电动发电一体机的最大承载载荷，并判断所述制动载荷是否大于所述最大承载载荷；

若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作和控制所述制动执行机构执行制动操作；

若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷分配方法中，所述若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作和控制所述制动执行机构执行制动操作的步骤包括：

若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则计算所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值；

若所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值小于或等于所述刹车片的最小承载载荷，则根据所述最小承载载荷控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述制动载荷与所述最小承载载荷的差值控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值大于所述最小承载载荷，则根据该差值控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述最大承载载荷控制所述电动发电一体机执行发电操作。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷分配方法中，所述获取电池当前的最大充电功率的步骤包括：

获取电池的当前电量；

根据所述当前电量计算所述电池当前的最大充电功率。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述制动载荷分配方法中，所述获取电池当前的最大充电功率的步骤包括：

获取电池的当前电量和当前温度；

根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池当前的最大充电功率。

本发明提供的制动载荷控制系统、电动汽车及制动载荷分配方法，通过设置电动发电一体机，利用其通过发电机和电动机集成的特性，在需要对电动汽车进行制动时，可以利用发电机在发电时产生的反向力矩(电池对电动发电一体机供电时产生正向力矩，以驱动电动汽车运动)对电动汽车进行制动，并且，还可以通过发电对电池进行充电，改善了现有技术中由于采用刹车片进行制动而导致能量通过热量丢失的问题，进而避免了资源浪费的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电动汽车的结构框图。

图2为本发明实施例提供的制动载荷控制系统的结构框图。

图3为本发明实施例提供的制动载荷控制系统的另一结构框图。

图4为本发明实施例提供的制动载荷分配方法的流程示意图。

图5为图4中步骤S110的流程示意图。

图6为图4中步骤S110的另一流程示意图。

图7为图4中步骤S130的流程示意图。

图8为图7中步骤S133的流程示意图。

图标：10-电动汽车；100-制动载荷控制系统；110-控制器；120-电动发电一体机；130-制动执行机构；140-位置传感器；150-电量采集装置；160-温度传感器；200-刹车片；300-电池。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电动汽车10，包括制动载荷控制系统100、刹车片200以及电池300。其中，所述制动载荷控制系统100可以根据所述电动汽车10在行驶过程中当前刹车需要的制动载荷对所述电池300进行充电或通过所述刹车片200以消耗所述制动载荷。

例如，若所述电动汽车10的当前车速为60km/h(对应的动能为E1)，当前需要进行减速至20km/h(对应的动能为E2)，则当前刹车的制动载荷可以为E1-E2，此时，可以通过向所述电池300进行充电以消耗E1-E2的能量，也可以向所述电池300进行充电以消耗E1-E2的能量中的一部分，并通过所述刹车片200通过摩擦发热的方式消耗E1-E2的能量中的另一部分。

结合图2，本发明实施例还提供一种可应用于上述电动汽车10的制动载荷控制系统100。其中，所述制动载荷控制系统100可以包括控制器110、电动发电一体机120以及制动执行机构130。

进一步地，在本实施例中，所述电动发电一体机120与所述电池300和所述控制器110分别连接，以根据所述控制器110的控制信号执行发电操作，以对所述电池300进行充电，并通过发电操作产生的反向力矩进行制动。所述制动执行机构130与所述刹车片200和所述控制器110分别连接，以根据所述控制器110的控制信号执行制动操作，以通过所述刹车片200进行制动。

其中，所述控制器110根据电动汽车10当前刹车需要的制动载荷和所述电池300当前的最大充电功率控制所述电动发电一体机120执行发电操作和/或控制所述制动执行机构130执行制动操作，以对电动汽车10进行制动。

通过上述设置，可以利用电动汽车10运动时的动能对所述电池300进行充电，并且，由于所述电动发电一体机120在发电时，可以产生反向力矩以限制电动汽车10的运动，进而实现电动汽车10的制动，有效地提高了能源的利用率。

其中，所述电动发电一体机120可以包括发电机和电动机，以通过所述发电机对所述电池300进行充电，并通过所述电池300驱动所述电动机转动以带动汽车的运动。并且，所述电动发电一体机120还可以包括变速箱等动力传动机构，以保证所述电动机与所述电动汽车10的车轮的传动连接。

可选地，所述控制器110的类型不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以包括，但不限于单片机、数字信号处理器以及可编程逻辑控制器110等。所述制动执行机构130包括的元件或结构不受限制，只要能够基于所述控制器110的控制，有效地对所述刹车片200进行控制即可。

可选地，所述控制器110获取所述制动载荷的方式不受限制，例如，可以通过压力传感器采集所述电动汽车10的制动踏板受到的压力，其中，压力越大对应的制动载荷就越到。在本实施例中，结合图3，所述制动载荷控制系统100还可以包括位置传感器140。

其中，所述位置传感器140设置于电动汽车10的制动踏板且与所述控制器110连接，以采集所述制动踏板的位置信息并发送至所述控制器110，以使所述控制器110根据所述位置信息计算电动汽车10当前刹车需要的制动载荷。也就是说，所述控制器110可以根据所述位置传感器140采集到的位置信息，以获取所述制动踏板在制动之前与之后的位置变化信息，并根据该位置变化信息计算得到对应的制动载荷。

可选地，所述控制器110获取所述最大充电功率的方式不受限制，例如，考虑的充电因素不同，可以有不同的获取方式。在本实施例中，所述制动载荷控制系统100还可以包括电量采集装置150。

其中，电量采集装置150与所述电池300和所述控制器110分别连接，以采集所述电池300的当前电量并发送至所述控制器110，以使所述控制器110根据所述当前电量计算所述电池300当前的最大充电功率。

进一步地，为保证计算得到的最大充电功率能够更为有效地反映所述电池300的可以承受的充电电量，在本实施例中，所述制动载荷控制系统100还可以包括温度传感器160。

其中，所述温度传感器160设置于所述电池300且与所述控制器110连接，以采集所述电池300的当前温度并发送至所述控制器110，以使所述控制器110根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池300当前的最大充电功率。

可选地，所述温度传感器160与所述电池300的设置方式不受限制，例如，既可以是贴合于所述电池300，也可以是间隔设置于所述电池300的附近区域。所述温度传感器160的数量不受限制，例如，既可以是一个，也可以是多个，且为多个时，可以间隔均匀分布于所述电池300的周围区域，以检测所述电池300不同位置的温度。

结合图4，本发明实施例还提供一种可应用于上述制动载荷控制系统100的制动载荷分配方法。其中，所述制动载荷分配方法所包括的流程步骤由所述控制器110执行。下面将结合图4所述制动载荷分配方法进行详细的阐述。

步骤S110，获取电动汽车10当前刹车需要的制动载荷，并获取电池300当前的最大充电功率。

步骤S130，根据所述制动载荷和所述最大充电功率按照预设规则控制所述电动发电一体机120执行发电操作和/或控制所述制动执行机构130执行制动操作。

在本实施例中，在执行步骤S110时，所述控制器110可以通过连接的位置传感器140或压力传感器等感应器件，获取该电动汽车10的制动踏板的位置信息，并根据该位置信息计算得到所述制动载荷。

可选地，通过执行步骤S110以获取所述最大充电功率的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，结合图5，步骤S110可以包括步骤S111和步骤S113，以得到所述电池300当前的最大充电功率。

步骤S111，获取电池300的当前电量。

步骤S113，根据所述当前电量计算所述电池300当前的最大充电功率。

在本实施例中，通过根据所述电池300的当前电量以计算得到当前的最大充电功率，在保证最大化的利用制动载荷的基础上，还可以避免对所述电池300进行过度充电而造成电池300损坏的问题。

进一步地，考虑到电池300在使用过程中(包括充电过程和放电过程)会存在释放大量热量的问题，进而导致电池300处于高温环境中，并且该高温环境会影响电池300的实际有效用量，因此，在本实施例中，结合图6，步骤S110也可以包括步骤S115和步骤S117，以得到所述电池300当前的最大充电功率。

步骤S115，获取电池300的当前电量和当前温度。

步骤S117，根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池300当前的最大充电功率。

可选地，执行步骤S130以进行发电操作和制动操作的控制时，具体的控制方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，结合图7，步骤S130可以包括步骤S131、步骤S133以及步骤S135。

步骤S131，根据所述最大充电功率计算得到所述电动发电一体机120的最大承载载荷，并判断所述制动载荷是否大于所述最大承载载荷。

步骤S133，若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机120执行发电操作和控制所述制动执行机构130执行制动操作。

步骤S135，若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机120执行发电操作。

在本实施例中，通过所述最大充电功率计算得到电池300在当前还能进行充电获取的最大容量，例如，若电池300的最大容量为A，当前电量为B，则当前还可以获取的最大容量为A-B，也就是说可以通过所述电动发电一体机120进行发电对电池300进行小于或等于A-B的充电操作(也就是说，电池300当前还可以获取的最大容量等于所述电动发电一体机120的最大承载载荷)，以避免过度充电而造成电池300损坏的问题。

因此，在本实施例中，在计算得到所述最大承载载荷时，可以与所述制动载荷进行大小比较，若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，可以将所述制动载荷全部通过发电操作以消耗，以最大程度的提高能源的利用率。若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，可以通过发电操作和制动操作的共同作用以消耗所述制动载荷。

可选地，在执行步骤S133以控制发电操作和制动操作的具体方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，为最大程度地提高能源的利用率，结合图8，步骤S133可以包括步骤S133a、步骤S133b以及步骤S133c。

步骤S133a，若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则计算所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值。

步骤S133b，若所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值小于或等于所述刹车片200的最小承载载荷，则根据所述最小承载载荷控制所述制动执行机构130执行制动操作，并根据所述制动载荷与所述最小承载载荷的差值控制所述电动发电一体机120执行发电操作。

步骤S133c，若所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值大于所述最小承载载荷，则根据该差值控制所述制动执行机构130执行制动操作，并根据所述最大承载载荷控制所述电动发电一体机120执行发电操作。

在本实施例中，所述最小承载载荷是指，所述刹车片200消耗所述制动载荷的最小值，也就是说，只要使用所述刹车片200进行制动操作，消耗的制动载荷的最小值为所述最小承载载荷，或者说，只要使用所述刹车片200进行制动操作，通过摩擦力消耗掉的能量或产生的热量至少为所述最小承载载荷。

因此，可以通过比较所述制动载荷和所述最大承载载荷之间的差值与所述最小承载载荷之间的大小，以分别执行捕捉S133b和步骤S133c，进而保证在对电池300进行安全充电的基础上，最大程度地通过发电操作的反向力矩进行制动，以避免直接通过刹车片200的摩擦制动而存在能源浪费的问题。

综上所述，本发明提供的制动载荷控制系统100、电动汽车10及制动载荷分配方法，通过设置电动发电一体机120，利用其通过发电机和电动机集成的特性，在需要对电动汽车10进行制动时，可以利用发电机在发电时产生的反向力矩(电池300对电动发电一体机120供电时产生正向力矩，以驱动电动汽车10运动)对电动汽车10进行制动，并且，还可以通过发电对电池300进行充电，改善了现有技术中由于采用刹车片200进行制动而导致能量通过热量丢失的问题，进而避免了资源浪费的问题。其次，通过结合电池300的最大充电功率和刹车片200的最小承载负荷对制动载荷进行分配，可以在保证对电池300进行安全地充电的基础上，最有效地提高能源的利用率。最后，通过综合考虑电池300的当前电量和温度，以确定电池300当前的最大充电功率，进一步地提高了对电池300进行充电的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制动载荷控制系统，其特征在于，包括：

控制器；

电动发电一体机，该电动发电一体机与电动汽车的电池和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行发电操作，以对所述电池进行充电，并通过发电操作产生的反向力矩进行制动；

制动执行机构，该制动执行机构与电动汽车的刹车片和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行制动操作，以通过所述刹车片进行制动；

其中，所述控制器获取电动汽车当前刹车需要的制动载荷，并获取电池当前的最大充电功率；

根据所述最大充电功率计算得到所述电动发电一体机的最大承载载荷，并判断所述制动载荷是否大于所述最大承载载荷；

若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则计算所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值；

若所述差值小于或等于所述刹车片的最小承载载荷，则根据所述最小承载载荷控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述制动载荷与所述最小承载载荷的差值控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述差值大于所述最小承载载荷，则根据该差值控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述最大承载载荷控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作。

2.根据权利要求1所述的制动载荷控制系统，其特征在于，还包括：

位置传感器，该位置传感器设置于电动汽车的制动踏板且与所述控制器连接，以采集所述制动踏板的位置信息并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述位置信息计算电动汽车当前刹车需要的制动载荷。

3.根据权利要求1或2所述的制动载荷控制系统，其特征在于，还包括：

电量采集装置，该电量采集装置与所述电池和所述控制器分别连接，以采集所述电池的当前电量并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述当前电量计算所述电池当前的最大充电功率。

4.根据权利要求3所述的制动载荷控制系统，其特征在于，还包括：

温度传感器，该温度传感器设置于所述电池且与所述控制器连接，以采集所述电池的当前温度并发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池当前的最大充电功率。

5.一种电动汽车，其特征在于，包括刹车片、电池以及制动载荷控制系统，所述制动载荷控制系统包括：

控制器；

电动发电一体机，该电动发电一体机与所述电池和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行发电操作，以对所述电池进行充电，并通过发电操作产生的反向力矩进行制动；

制动执行机构，该制动执行机构与所述刹车片和所述控制器分别连接，以根据所述控制器的控制信号执行制动操作，以通过所述刹车片进行制动；

其中，所述控制器获取电动汽车当前刹车需要的制动载荷，并获取电池当前的最大充电功率；

根据所述最大充电功率计算得到所述电动发电一体机的最大承载载荷，并判断所述制动载荷是否大于所述最大承载载荷；

若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则计算所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值；

若所述差值小于或等于所述刹车片的最小承载载荷，则根据所述最小承载载荷控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述制动载荷与所述最小承载载荷的差值控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述差值大于所述最小承载载荷，则根据该差值控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述最大承载载荷控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作。

6.一种制动载荷分配方法，应用于权利要求1-5任意一项所述的控制器，其特征在于，所述方法包括：

获取电动汽车当前刹车需要的制动载荷，并获取电池当前的最大充电功率；

根据所述最大充电功率计算得到所述电动发电一体机的最大承载载荷，并判断所述制动载荷是否大于所述最大承载载荷；

若所述制动载荷大于所述最大承载载荷，则计算所述制动载荷与所述最大承载载荷之间的差值；

若所述差值小于或等于所述刹车片的最小承载载荷，则根据所述最小承载载荷控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述制动载荷与所述最小承载载荷的差值控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述差值大于所述最小承载载荷，则根据该差值控制所述制动执行机构执行制动操作，并根据所述最大承载载荷控制所述电动发电一体机执行发电操作；

若所述制动载荷小于或等于所述最大承载载荷，则控制所述电动发电一体机执行发电操作。

7.根据权利要求6所述的制动载荷分配方法，其特征在于，所述获取电池当前的最大充电功率的步骤包括：

获取电池的当前电量；

根据所述当前电量计算所述电池当前的最大充电功率。

8.根据权利要求6所述的制动载荷分配方法，其特征在于，所述获取电池当前的最大充电功率的步骤包括：

获取电池的当前电量和当前温度；

根据所述当前电量和所述当前温度计算所述电池当前的最大充电功率。

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