CN108891399A - 新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明为新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，包括制动踏板制动阀，制动踏板制动阀连接气压制动管路，气压制动管路连接至行车制动系统工作；制动踏板制动阀还连接有制动灯开关和制动模拟量传感器；制动灯开关和制动模拟量传感器以及油门模拟量传感器都连接至整车控制器VCU，整车控制器VCU再通过电机控制器MCU至电机发电缓速制动，能量回收至动力电池；在所述的制动踏板制动阀、气压制动管路之间设有膜片式阻断控制阀，同时膜片式阻断控制阀还连接至整车控制器VCU。本发明就是通过在汽车制动踏板制动阀输出的两路气压制动管路回路中串接两个完全相同阻断控制阀，实现多种控制状态，以整合整车资源气压制动能量回馈。

Description

新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀

技术领域

本发明涉及新能源汽车，具体是新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀。

背景技术

目前新能源车普遍都有能量回收设计。由于制动方面法规（如GB 7258、GB 12676等）要求限制，司机踩下脚踏板，大部分车辆制动系统会同步工作，驱动静止摩擦材料与车轮高速旋转摩擦材料相互摩擦，产生制动力，迫使车辆停止。这期间大量车辆动能或势能都转成了无用的热能，浪费掉了；下长坡时，这些热能会影响车辆制动器热稳定性，引起制动器热衰退。

另外，整车控制器VCU会根据车辆工况（高速、制动踏板踩下浅、踩下制动踏板速度缓慢；加速踏板没有被踩下），将驱动电动机转变为发电机发电，将车辆的动能和/或势能转换成动力电池电能储存起来，以节省能源。

图1是目前气压制动系统部分原理图。

图2是目前的制动能量回收系统框流程图。

图1中1是储气筒（后桥），2是储气筒（前桥），3口是制动踏板制动阀排气口；5是与制动踏板制动阀机械联接随动的制动灯开关，6是与制动踏板制动阀机械联接随动的模拟量传感器，用于整车控制器VCU判断制动踏板踩下深度；7是后桥继动阀，8是前桥继动阀，9是制动踏板制动阀，11和12是制动踏板制动阀9两个独立气源输入口；21/22是制动踏板制动阀9前桥和后桥输出口。

为了保证车辆行驶安全，驱动电机回收的能量很有限，由于制动系统参与，无疑造成很多可以充分利用的能量白白损耗掉了，无法通过驱动电机发电缓速制动，进行能量回收。

因此车辆需要气压制动系统实现以下功能：车辆高速，或者下缓坡时，驾驶员大多数情况不会遇到紧急制动，一般是松开油门踏板，轻踩制动踏板，通过车辆滑行缓速制动，可以节省能源，同时可以减少轮胎磨损，此时气压制动系统可以不投入工作。

车速越高，驱动电动机转成发电机发出电压才能足够高，给动力电池充电。如果车辆速度很低（如≤15km/h），驱动电机发出的电量就不足，电压不高，无法给动力电池充电，此时如果制动踏板依然被踩下，气压制动系统就需要投入工作。

发明内容

本发明的技术方案为，新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，包括制动踏板制动阀，制动踏板制动阀连接气压制动制动管路，气压制动管路连接至行车制动系统工作；

制动踏板制动阀还连接有制动灯开关和制动模拟量传感器；

制动灯开关和制动模拟量传感器以及油门模拟量传感器都连接至整车控制器VCU，整车控制器VCU再通过电机控制器MCU至电机发电缓速制动，能量回收至动力电池；其特征在于：在所述的制动踏板制动阀、气压制动管路之间设有阻断控制阀，其中阻断控制阀为膜片式结构，同时膜片式阻断控制阀还连接至整车控制器VCU。

进一步的改进在于：所述的膜片式阻断控制阀包括上壳体和下壳体，上壳体内形成膜片B腔，侧面还设有膜片B腔控制气道口；下壳体内形成膜片A腔，下壳体中部向上凸起并设有阀门密封平面，阀门密封平面通过凸起向下设有出口二，下壳体向侧面设有出口一；

上壳体和下壳体之间设有橡胶膜片，橡胶膜片中设有导向密封压紧金属托架，导向密封压紧金属托架在上壳体中间的导向运动；橡胶膜片下还设有橡胶阀口，对应橡胶阀口、阀门密封平面构成密封要素。

进一步的改进在于：所述的膜片式阻断控制阀连接关系为，包括储气筒气源，储气筒气源通过二位三通常闭电磁阀连接有阻断控制阀，二位三通常闭电磁阀一端连接膜片B腔控制气道口，另一端大气排气接口；

膜片式阻断控制阀又分为后桥制动系统阻断控制阀和前桥制动系统阻断控制阀，后桥制动系统阻断控制阀连接压力开关一，前桥制动系统阻断控制阀连接压力开关二；

压力开关二、压力开关一和二位三通常闭电磁阀最后都串接至整车控制器VCU控制的电源。

进一步的改进在于：膜片式阻断控制阀自动解除阻断压力设置是通过压力开关二、压力开关一压力控制电信号跳变设置值实现的。

有益效果：

本发明就是通过在汽车制动踏板制动阀输出的两路气压制动管路回路中串接两个完全相同阻断控制阀，以整合整车资源气压制动能量回馈。

1、当驾驶员松开油门，同时轻踩下制动踏板（如≤15%或者≤20%等负荷状态），需要驱动电机进入发电机状态，回馈能量制动时，通过整车控制器VCU的控制，阻断正常制动踏板制动阀输出气路，解除常规气压制动系统制动器摩擦制动，将车辆动能和（/或）势能尽可能回收到动力电池，通过驱动电机发电回馈制动使车辆缓速制动。

2、当车辆动力电池电量很满，不能再充电；或者其他工况状态的时候，整车控制器VCU不做任何控制，不影响常规制动系统正常工作；驱动电机不进行回馈制动。

3、当车速比较低的时候（如车速≤20km/h或者≤10km/h），驱动电机发电电压小于动力电池系统电压，无法给动力电池充电；整车控制器VCU不做任何控制，不影响常规制动系统正常工作。

4、当制动踏板踩下超过一定程度，代表车辆遇到较紧急的事情，整车控制器VCU对正常制动系统气路无任何影响，制动踏板制动阀的输出，直接控制正常的所有气压制动系统。

5、通过驱动电机发电缓速制动，能量回收至动力电池，可以减少轮胎和制动蹄、制动毂磨损，降低轮胎和制动毂的温度，延长轮胎寿命，减少制动毂因热衰退造成制动失效引起的事故。

6、当电池电量比较满，驱动电机处于放电反拖制动（电机驱动车轮旋转方向与车辆行驶方向相反）时，整车控制器可以根据控制策略和安全需要，阻断正常制动踏板制动阀输出气路，解除常规气压制动系统制动器摩擦制动。

附图说明

图1是现有气压制动系统部分原理图。

图2是现有制动能量回收系统框流程图。

图1中1是储气筒（后桥），2是储气筒（前桥），3口是制动踏板制动阀排气口，5是与制动踏板制动阀机械联接随动的制动灯开关，6是与制动踏板制动阀机械联接随动的模拟量传感器，用于整车控制器VCU判断制动踏板踩下深度，7是后桥继动阀，8是前桥继动阀，9是制动踏板制动阀（串联方式），11和12是制动踏板制动阀两个独立气源输入口，21/22是制动踏板制动阀出口。

图3是本发明的气压制动系统部分流程图。

图4是本发明的气压制动系统部分原理图。

图5是本发明膜片式阻断控制阀的结构图。

图4中78是储气筒气源，81是脚制动后桥制动系统阻断控制阀，82是脚制动前桥制动系统阻断控制阀，83是二位三通常闭电磁阀，85是压力开关一，86 是压力开关二，61、62是接受到整车控制器VCU控制的电源，21/22 出口一，23/24是出口二，1 是二位三通进气高压气源，4 是膜片B腔控制气道口，31是大气排气接口。

图5中S1是膜片B腔膜片上表面、S2是膜片A腔膜片下表面， 71是上壳体，72是下壳体，73是橡胶膜片阀口，74是阀门密封平面，75是橡胶膜片，76是导向密封压紧金属托架。

具体实施方式

本发明图3-5所示。

新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，包括制动踏板制动阀，制动踏板制动阀连接气压制动制动管路，气压制动管路连接至行车制动系统工作；

制动踏板制动阀还连接有制动灯开关和制动模拟量传感器；

制动灯开关和制动模拟量传感器以及油门模拟量传感器都连接至整车控制器VCU，整车控制器VCU再通过电机控制器MCU至电机发电缓速制动，能量回收至动力电池；

在所述的制动踏板制动阀、气压制动管路之间设有阻断控制阀，其中阻断控制阀为膜片式结构，同时膜片式阻断控制阀还连接至整车控制器VCU。

所述的膜片式阻断控制阀包括上壳体71和下壳体72，上壳体71内形成膜片B腔，侧面还设有膜片B腔控制气道口4；下壳体内形成膜片A腔，下壳体72中部向上凸起并设有阀门密封平面74，阀门密封平面74通过凸起向下设有出口二23/24，下壳体72向侧面设有出口一21/22；

上壳体71和下壳体72之间设有橡胶膜片75，橡胶膜片75中设有导向密封压紧金属托架76，导向密封压紧金属托架76在上壳体71中间的导向运动；橡胶膜片75下还设有橡胶阀口73，对应橡胶阀口73阀门密封平面74构成密封要素。

如图4，所述的膜片式阻断控制阀连连接关系为，包括储气筒气源78，储气筒气源78通过二位三通常闭电磁阀83连接有阻断控制阀，二位三通常闭电磁阀83一端连接膜片B腔控制气道口4，另一端大气排气接口31；

膜片式阻断控制阀又分为后桥制动系统阻断控制阀81和前桥制动系统阻断控制阀82，后桥制动系统阻断控制阀81连接压力开关一85，前桥制动系统阻断控制阀82连接压力开关二86；

压力开关二86、压力开关一85和二位三通常闭电磁阀83最后都串接至整车控制器VCU控制的电源61/62。

膜片式阻断控制阀自动解除阻断压力设置是通过压力开关二86、压力开关一85压力控制电信号跳变设置值实现的。

车辆使用时，存在以下几种状态。

一、不需要驱动电机回馈制动，需要常规气压制动系统工作。

通常整车控制VCU不控制的时候，阻断控制阀的膜片B腔控制气道口4不通高压气，直接与大气相通。

橡胶阀口73和阀门密封平面74在橡胶膜片75自然重力下贴合（B腔接大气时，只要A腔有小于10kPa压力，就可以打开）。

此时，制动踏板制动阀输出气压通过出口一21/22进入A腔，进一步推动橡胶膜片75向上移动，橡胶阀口73和阀门密封平面74处于完全打开状态；出口一21和出口二23就直通，直接控制常规制动系统的其他阀门等器件，常规制动系统不受任何影响。膜片自身重量很小，A腔气压很小的时候，作用在膜片下表面S2上的气压力就推动橡胶膜片75向上运动。

二、驱动电机回馈制动，但不需要常规气压制动系统工作

如果整车控制器VCU判断目前车况，需要驱动电机发电回馈制动。通过整车控制器控制的二位三通常闭阀门83通电，控制膜片B腔控制气道口4，接通气源，由于B腔气压力作用，橡胶阀口73和阀门密封平面74处于关闭状态。

此时阻断了制动踏板制动阀与后面制动系统的气路回路。常规制动系统就不工作，此时驱动电机转为发电机状态，将车辆能量尽可能回收，制动鼓或制动盘的摩擦发热做功就可以消除。

整车控制器可以根据需要，如电机电流、车速、动力电池SOC状态、温度、调整驱动电机回馈制动力，即改变回馈制动能量回收速度，调整车速和减速度。

三、常规气压制动系统工作，驱动电机回馈制动同时进行

在状态二的状态基础上，如果制动踏板踩下比较深，出口一21输出压力比较高，需要车辆产生较大的制动力。

当出口一21的气压达到一定压力，触动压力开关一85或压力开关二86，将常闭触点断开，同时也就切断二位三通常闭电磁阀83通电状态，B腔气压通过控制膜片B腔控制气道口4和二位三通常闭电磁阀83排向大气。橡胶膜片密封阀口73就被出口一21气压推开，出口一21口和出口二23相通，制动系统开始工作，驱动制动气室产生制动力，车辆驱动电机回馈制动和常规气压制动同时工作。

A腔最高阻断气压值受到压力开关一85、压力开关二86输出控制，因此为了保证车辆行驶安全，以及制动能量回收效率，压力开关切换气压值要根据整车控制器控制策略和车辆安全进行调整、驱动电机回馈能力，可选择在A腔气压达到150kPa或300kPa时（或者根据整车实际需求状态气压值），橡胶阀口73和阀门密封平面74就应该打开。

四、驾驶员脚离开制动踏板解除制动

整车控制VCU检测到制动踏板制动阀联动制动开关断开信号、制动模拟量传感器信号，确认驾驶室员没有对制动踏板制动阀进行制动操作。

二位三通常闭电磁阀83断电，二位三通常闭电磁阀83回位，将阻断控制阀B腔气压控制膜片B腔控制气道口4卸荷，接到大气。

橡胶阀口73和阀门密封平面74在出口二23气压作用下，保持打开状态。出口二23输出口气压通过出口一21，解除制动。

橡胶阀口73和阀门密封平面74在橡胶膜片75自身重力下重新贴合。

Claims (4)

1.新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，包括制动踏板制动阀，制动踏板制动阀连接气压制动制动管路，气压制动管路连接至行车制动系统工作；

制动踏板制动阀还连接有制动灯开关和制动模拟量传感器；

制动灯开关和制动模拟量传感器以及油门模拟量传感器都连接至整车控制器VCU，整车控制器VCU再通过电机控制器MCU至电机发电缓速制动，能量回收至动力电池；其特征在于：

在所述的制动踏板制动阀、气压制动制动管路之间串接设有阻断控制阀，其中阻断控制阀为膜片式结构，同时膜片式阻断控制阀还连接至整车控制器VCU。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，其特征在于：膜片式阻断控制阀包括上壳体（71）和下壳体（72）；上壳体（71）内形成膜片B腔，侧面还设有膜片B腔控制气道口（4）；下壳体内形成膜片A腔，下壳体（72）中部向上凸起并设有阀门密封平面（74），阀门密封平面（74）通过凸起向下设有出口二（23/24），下壳体（72）向侧面设有出口一（21/22）；

上壳体（71）和下壳体（72）之间设有橡胶膜片（75），橡胶膜片（75）中设有橡胶膜片导向密封压紧金属托架（76），橡胶膜片导向密封压紧金属托架（76）在上壳体（71）中间导向运动；橡胶膜片（75）下还设有橡胶阀口（73），对应橡胶阀口（73）阀门密封平面（74）构成密封要素。

3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，其特征在于：膜片式阻断控制阀连接关系为：包括储气筒气源（78），储气筒气源（78）通过二位三通常闭电磁阀（83）连接有阻断控制阀，二位三通常闭电磁阀（83）一端连接膜片B腔控制气道口（4），另一端接大气排气接口（31）；

膜片式阻断控制阀分为后桥制动系统阻断控制阀（81）和前桥制动系统阻断控制阀（82）；后桥制动系统阻断控制阀（81）连接压力开关一（85），前桥制动系统阻断控制阀（82）连接压力开关二（86）；压力开关二（86）、压力开关一（85）和二位三通常闭电磁阀（83）最后都串联至整车控制器VCU控制的电源（61/62）。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车气压制动能量回馈膜片式阻断控制阀，其特征在于：膜片式阻断控制阀自动解除阻断压力设置是通过压力开关二（86）、压力开关一（85）压力控制电信号跳变设置值实现的。