CN108944865A - 新能源车辆的制动系统及其制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源车辆的制动系统及其制动方法，前者包括整车控制器，制动系统还包括分别与整车控制器分别电连接的采集单元、电制动单元和气制动单元；采集单元用于采集车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；电制动单元用于车辆的电制动；气制动单元用于车辆的气制动；控制器用于接收采集单元反馈的信息，并根据信息控制车辆采取电制动和/或气制动，从而将车辆制动，上述系统结构简单，制造成本低，有效与新能源汽车的结构相匹配；制动过程中，能够根据整车制动需求合理分配制动能量，保证制动效果的同时，最大程度制动能量回收，提高整车经济性。

Description

新能源车辆的制动系统及其制动方法

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种新能源车辆的制动系统，本发明还涉及一种包括上述制动系统的新能源车辆的制动方法。

背景技术

随着经济的发展，汽车保有量越来越大，汽车对石油的依赖程度也越来越高，石油作为不可再生能源，随着使用量的增加在逐渐减少，与此同时，汽车尾气排放对环境的污染也越来越大。

电能以其清洁环保可再生的特点成为车辆新型能源被广泛的应用。新能源汽车在使用过程中，为了实现进一步节能减排的目的，需要对车辆行驶过程中进行能量回收，尤其是车辆制动过程中的能量回收。

但是，新能源车辆制动系统结构依旧采用传统车辆制动结构，机械结构较繁琐，踩制动时超过空行程后气制动立即介入，无法根据整车制动需求，进行合理的制动能量分配，同时，整车能量回收率低，整车经济性差。

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。

本发明提供了一种新能源车辆的制动系统，包括整车控制器，所述制动系统还包括分别与所述整车控制器电连接的采集单元、电制动单元和气制动单元；

所述采集单元用于采集车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；

所述电制动单元用于车辆的电制动；

所述气制动单元用于车辆的气制动；

所述整车控制器用于接收所述采集单元反馈的信息，并根据所述信息控制车辆采取电制动和/或气制动，从而将车辆制动。

优选地，所述采集单元与CAN总线连接，接收CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；

所述采集单元还连接有包括第一传感器和第二传感器和；

所述第一传感器设置于制动踏板的下方，用于检测制动踏板的开度信号和制动踏板的开度变化率；

所述第二传感器设置于车辆的承重梁上，用于检测车辆的车重；

优选地，所述整车控制器根据所述采集单元反馈的信息计算整车的需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；

当需求制动力矩小于等于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器发送第一电制动信号；

当需求制动力矩大于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器发送第二电制动信号和气制动信号。

优选地，所述电制动单元包括控制模块和与所述控制模块电连接有电制动机构；

所述控制模块用于接收所述整车控制器输出的所述第一电制动信号或所述第二电制动信号；

所述控制模块依据所述第一电制动信号或所述第二电制动信号控制所述电制动机构，将车辆制动。

优选地，所述气制动单元包括有电磁阀，所述电磁阀的进气口与储气罐连通，所述电磁阀的排气口连通气制动机构；

所述电磁阀依据整车控制器的气制动信号控制开度，将所述储气罐与所述气制动机构连通，使车辆制动。

优选地，所述电磁阀的开度与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置。

本发明还提供一种新能源车辆的制动方法，其通过如上所述的新能源车辆的制动系统来实施，该制动方法的步骤如下：

S1：采集车辆当前信息；

S2：根据车辆当前信息计算需要制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；

S3：判断需求制动力矩是否小于等于电机当前可提供的电制动力矩，若是，则转入S4，若否，则转入S6；

S4：发出第一电制动信号；

S5：根据第一电制动信号启动电制动机构，将车辆制动；

S6：发出第二电制动信号和气制动信号；

S7：根据气制动信号，控制气路开度，启动气制动机构；根据第二制动信号启动电制动机构，通过气制动机构和电制动结构将车辆制动。

优选地，在步骤S1中，车辆当前信息包括车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率。

优选地，在步骤S2中，根据车重、制动踏板开度和制动踏板开度的变化率计算需求制动力矩；

根据CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率计算电机当前可提供的电制动力矩。优选地，在步骤S6中，气制动信号中包括气路的开度指令，该开度指令与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置。

与现有技术相比，本发明所述提供的新能源车辆的制动系统及其制动方法的有益效果为：

1、结构简单，制造成本低，能够有效与新能源汽车的结构相匹配。

2、根据整车制动需求，合理分配制动能量，保证了制动效果，同时，实现了能量回收的最大化，提高了整车经济性。

3、通过控制电磁阀的开度使得气制动提供的制动力矩可控，从而有效实现气制动与电制动的协作，进而有效提高车辆的制动效果，同时，提高了能量回收率。

4、通过采集车重、制动踏板开度和制动踏板开度的变化率能够精确计算需求制动力矩，通过CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率能够精确计算电机当前可提供的电制动力矩，通过将需求制动力矩与电机当前可提供的电制动力矩进行计算，从而使得制动力矩分别更加准确，进而实现能量的有效回收。

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为本发明所提供的新能源车辆的制动系统的结构框图；

图2为本发明所述提供的新能源车辆的制动方法的流程图。

附图标记

1为整车控制器；

2为第一传感器；

3为第二传感器；

4为电制动单元；

5为气制动单元；51为储气罐，52为电磁阀，53为气制动机构；

6为CAN总线。

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。

请参考图1，图1为本发明所提供的新能源车辆的制动系统的结构框图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的新能源车辆的制动系统，包括整车控制器1，所述制动系统还包括分别与所述整车控制器1电连接的采集单元、电制动单元4和气制动单元5；所述采集单元用于采集车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；所述电制动单元4用于车辆的电制动；所述气制动单元5用于车辆的气制动；所述整车控制器用于接收所述采集单元反馈的信息，并根据所述信息控制车辆采取电制动和/或气制动，从而将车辆制动。上述系统中，通过采集单元采集车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率的当前信息，并将采集后的信息反馈至整车控制器1中，整车控制器1通过车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率计算车辆当前制动时所需要的能量，整车控制器1根据CAN总线6反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率来计算电机可提供的电制动的能量，整车控制器1通过将两个能量进行比较计算，当电机可提供的电制动的能量能够满足当前制动所需求的能量时，整车控制器1向电制动单元4发出制动指令，电制动单元4接收制动指令后对车辆进行制动，同时进行能量的回收；当电机可提供的电制动的能量无法满足当前制动所需求的能量时，整车控制单元根据两者的差值对制动的能量进行分配，制动所需的能量一部分由于电制动单元4提供，另一部分有气制动单元5提供；当电机无法提供电制动的能量时，整车控制器1控制气制动单元5对车辆进行制动。

上述系统结构简单，制造成本低，能够有效与新能源汽车的结构相匹配；制动过程中，能够根据整车制动需求合理分配制动能量，保证制动效果的同时，最大程度制动能量回收，提高整车经济性。

需要理解的是，上述气制动单元5中通过控制气路的开度实现控制气制动能量的大小，也就是说，当制动时需要气制动单元5介入时，根据气制动所分配的能量、气体的压力、气体的密度等参数进行计算，从而可以得出气制动时所需气体的总量，结合制动距离来控制气路的开度，从而实现气制动的过程，同时，有效实现制动能量的回收。

进一步理解的是，所述采集单元与CAN总线6连接，接收CAN总线6反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；所述采集单元还连接有包括第一传感器2和第二传感器3；所述第一传感器2设置于制动踏板的下方，用于检测制动踏板的开度信号和制动踏板的开度变化率；所述第二传感器3设置于车辆的承重梁上，用于检测车辆的车重；。上述第一传感器2设置在制动踏板的下方，传感器的采集端朝向制动踏板，第一传感器2内预设有制动踏板初始位置阈值，当制动踏板的位置发生变化时，通过将制动踏板的初始位置阈值与当前位置做差，从而得到制动踏板的开度，通过在预设时间内采集制动踏板的开度变化量，从而得到制动踏板开度的变化率，第一传感器2将制动踏板开度和制动踏板开度变化率传输至整车控制器1，为整车控制器1的制动能量分配提供计算依据；第二传感器3设置在车辆的承重梁上，第二传感器3的采集端面朝向地面，在第二传感器3中预设车辆空载时距离地面的距离阈值，当车辆载重后，车辆的承重梁朝向地面方向运动，通过采集车辆承重梁与地面的当前距离，通过将当前距离与距离阈值进行计算，从而获得当前车辆载重的质量，将当前车辆载重的质量与车辆自重(空载)求和，从而得到车重。通过上述结构，能够保证采集数据的精度，从而保证计算的精度，使得制动能量分配更加精确，保证了制动效果，同时，实现了能量回收的最大化，提高了整车经济性。

需要指出的是，第一传感器2为位移传感器，位移传感器的采集端面朝向制动踏板的位置，通过实时采集制动踏板的位置从而实现对制动踏板的开度进行采集，进而实现对制动踏板的开度变化率进行计算，使得制动分配的精度更高；

第二传感器3为位移传感器，通过实时监测车辆承重梁与地面之间的距离来获得车重，从而为制动能量的分配提供依据。

进一步地，所述整车控制器1根据所述采集单元反馈的信息计算整车的需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；当需求制动力矩小于等于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器1发送第一电制动信号；当需求制动力矩大于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器1发送第二电制动信号和气制动信号。上述整车控制器1分别对需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩进行分别计算，并将两者的计算结构进行比较，根据比较的结果对能量进行分配，从而实现制动能量的有效分配，使得制动能量分配更加精确，保证了制动效果，同时，实现了能量回收的最大化，提高了整车经济性。

需要理解的是，上述第一电制动信号中包括整车控制器1分配后的力矩，电制动单元4根据所分配的力矩对车辆进行制动，并且进行能量回收；第二电制动信号包括整车控制器1分配后的电制动力矩，气制动信号包括整车控制器1分配后的气制动力矩，电制动单元4根据电制动力矩和气制动单元5根据气制动力矩协同作用对车辆进行制动，保证了制动效果，同时，实现了能量回收的最大化，提高了整车经济性。

进一步地，所述电制动单元4包括控制模块和与所述控制模块电连接的电制动机构；所述控制模块用于接收所述整车控制器1输出的所述第一电制动信号或所述第二电制动信号；所述控制模块依据所述第一电制动信号或所述第二电制动信号控制所述电制动机构，将车辆制动。上述第一电制动信号为纯电制动状态，此时，车辆完全通过电制动的形式进行制动；第二制动信号与气制动信号相结合，使得车辆处于电制动和气制动两种制动模式下。

具体理解的是，所述气制动单元5包括有电磁阀52，所述电磁阀52的进气口与储气罐51连通，所述电磁阀52的排气口连通气制动机构53；所述电磁阀52依据整车控制器1的气制动信号控制开度，将所述储气罐51与所述气制动机构53连通，使车辆制动。上述电磁阀52与整车控制器1电连接，整车控制器1对制动能量进行分配，需要进行气制动时，整车控制器1通过控制电磁阀52的开度，从而实现气制动机构53的进气量，从而有效实现电制动和气制动的有效合作，保证了制动效果，同时，实现了能量回收的最大化，提高了整车经济性。

具体地，所述电磁阀52的开度与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置。将需求制动力矩与电机当前可提供的电制动力矩之间的差值等分成多个数值，将各数值对电磁阀52的开启角度进行一一对应，通过计算需求制动力矩与电机当前可提供的电制动力矩之间的差值，通过换算得到电磁阀52的开启角度，从而实现对电磁阀52开启角度的控制。

请参考图1和图2，其中，图2为本发明所述提供的新能源车辆的制动方法的流程图。

本发明还提供一种新能源车辆的制动方法，其通过如上所述的新能源车辆的制动系统来实施，该制动方法的步骤如下：

S1：采集车辆当前信息；车辆当前信息包括车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率，通过采集上述信息，能够有效满足整车控制器1的计算需求，使得制动能量的分配精度得到保证，在此基础上能够实现结构的优化，提高了系统的响应速度。

S2：根据车辆当前信息计算需要制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；根据车重、制动踏板开度和制动踏板开度的变化率计算需求制动力矩；通过上述参数能够有效获得需求制动力矩，并且能够有效提高计算的精度；根据CAN总线6反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率计算电机当前可提供的电制动力矩，通过上述参数能够有效获得电机当前可提供的电制动力矩，并且能够有效提高计算的精度。

S3：判断需求制动力矩是否小于等于电机当前可提供的电制动力矩，若是，进入纯电制动模式，则转入S4，若否，进入电制动和气制动共同作用模式，则转入S6；

S4：发出第一电制动信号；

S5：根据第一电制动信号启动电制动机构，将车辆制动；

S6：发出第二电制动信号和气制动信号，其中，气制动信号中包括气路的开度指令，该开度指令与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置；

S7：根据气制动信号，控制气路开度，启动气制动机构53；根据第二制动信号启动电制动机构，通过气制动机构53和电制动结构将车辆制动。

与现有技术相比，本发明所述提供的新能源车辆的制动系统及其制动方法的有益效果为：

1、结构简单，制造成本低，能够有效与新能源汽车的结构相匹配。

2、根据整车制动需求，合理分配制动能量，保证制动效果的同时，最大程度制动能量回收，提高整车经济性。

3、通过控制电磁阀的开度使得气制动提供的制动力矩可控，从而有效实现气制动与电制动的协作，进而有效提高车辆的制动效果，同时，提高了能量回收率。

4、通过采集车重、制动踏板开度和制动踏板开度的变化率能够精确计算需求制动力矩，通过采集CAN总线6反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率能够精确计算电机当前可提供的电制动力矩，通过将需求制动力矩与电机当前可提供的电制动力矩进行计算，从而使得制动力矩分别更加准确，进而实现能量的有效回收。

应当理解的是，尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新能源车辆的制动系统，包括整车控制器，其特征在于，所述制动系统还包括分别与所述整车控制器电连接的采集单元、电制动单元和气制动单元；

所述采集单元用于采集车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；

所述电制动单元用于车辆的电制动；

所述气制动单元用于车辆的气制动；

所述整车控制器用于接收所述采集单元反馈的信息并根据所述信息控制车辆采取电制动和/或气制动，从而将车辆制动。

2.根据权利要求1所述的新能源车辆的制动系统，其特征在于，所述采集单元与CAN总线连接，接收CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率；

所述采集单元还连接有第一传感器和第二传感器；

所述第一传感器设置于制动踏板的下方，用于检测制动踏板的开度信号和制动踏板的开度变化率；

所述第二传感器设置于车辆的承重梁上，用于检测车辆的车重。

3.根据权利要求1所述的新能源车辆的制动系统，其特征在于，所述整车控制器根据所述采集单元反馈的信息计算整车的需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；

当需求制动力矩小于等于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器发送第一电制动信号；

当需求制动力矩大于电机当前可提供的电制动力矩时，整车控制器发送第二电制动信号和气制动信号。

4.根据权利要求3所述的新能源车辆的制动系统，其特征在于，所述电制动单元包括控制模块和与所述控制模块电连接的电制动机构；

所述控制模块用于接收所述整车控制器输出的所述第一电制动信号或所述第二电制动信号；

所述控制模块依据所述第一电制动信号或所述第二电制动信号控制所述电制动机构，将车辆制动。

5.根据权利要求3所述的新能源车辆的制动系统，其特征在于，所述气制动单元包括有电磁阀，所述电磁阀的进气口与储气罐连通，所述电磁阀的排气口连通气制动机构；

所述电磁阀依据整车控制器的气制动信号控制开度，将所述储气罐与所述气制动机构连通，使车辆制动。

6.根据权利要求5所述的新能源车辆的制动系统，其特征在于，所述电磁阀的开度与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置。

7.一种新能源车辆的制动方法，其通过权利要求1-6任一项所述的新能源车辆的制动系统来实施，其特征在于，该制动方法的步骤如下：

S1：采集车辆当前信息；

S2：根据车辆当前信息计算需要制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩；

S3：判断需求制动力矩是否小于等于电机当前可提供的电制动力矩，若是，则转入S4，若否，则转入S6；

S4：发出第一电制动信号；

S5：根据第一电制动信号启动电制动机构，将车辆制动；

S6：发出第二电制动信号和气制动信号；

S7：根据气制动信号，控制气路开度，启动气制动机构；根据第二制动信号启动电制动机构，通过气制动机构和电制动结构将车辆制动。

8.根据权利要求7所述的新能源车辆的制动方法，其特征在于，在步骤S1中，车辆当前信息包括车重、制动踏板开度、制动踏板开度的变化率、CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率。

9.根据权利要求8所述的新能源车辆的制动方法，其特征在于，在步骤S2中，根据车重、制动踏板开度和制动踏板开度的变化率计算需求制动力矩；

根据CAN总线反馈的电机当前允许电制动扭矩、电机转速及电池允许的充电功率计算电机当前可提供的电制动力矩。

10.根据权利要求8所述的新能源车辆的制动方法，其特征在于，在步骤S6中，气制动信号中包括气路的开度指令，该开度指令与需求制动力矩和电机当前可提供的电制动力矩之间的差值按照预设比例对应设置。