CN109353323A - 基于轮毂电机的电液复合制动的abs控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，包括制动踏板、ABS控制器、以及与ABS控制器电连接的液压制动模块、电机制动模块和制动踏板传感器，所述电机制动模块包括设置在各车轮上的轮毂电机、以及与各轮毂电机电连接的电机控制模块，其特征在于：所述电机控制模块通过CAN总线与ABS控制器通信连接用于将各车轮的轮速信号传输给ABS控制器。该基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统无需在各车轮上安装轮速传感器及轮速检测电路仍可获得轮速信号，从而使零部件减少、可靠性和安全性提高、并方便轮毂电机布置。另外还提供一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法。

Description

基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车电子控制技术领域，具体涉及一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统及方法。
背景技术
刹车防抱死系统(Antilock Brake System，简称ABS)，是现代汽车上广泛应用的一种行驶中制动时防止轮胎抱死的安全装置。急制动或恶性道路行驶中制动时，因轮胎抱死，不但使车辆失去控制，而且制动距离也会加长。ABS控制系统是预先防止轮胎抱死现象、维持最佳制动力、并减小事故危险性的预防安全装置。
传统的液压制动的ABS控制系统的工作原理：在汽车制动过程中，通过安装在各车轮上的轮速传感器以及相应的轮速检测电路来检测轮速，并根据轮速变化，通过电磁阀调节四个轮缸的制动压力，以获得较佳的纵向附着系数和侧向附着系数，从而使车轮始终处于较好的制动状态。因此传统的液压制动的ABS控制系统需要众多的零部件，主要由制动踏板、制动主缸、液压调节单元、制动踏板传感器、四个轮速传感器、ABS控制器、四个制动盘、四个制动轮缸和液压管路组成，其中液压调节单元又包括八个电磁阀、四个压力传感器和四个蓄压器。
而轮毂电机驱动的电动汽车是未来发展的主要方向，相比传统的汽车，四个轮毂电机直接安装在车轮上独立驱动各车轮转动，整车驱动系统不再需要传统的机械换挡、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等装置，结构简单，传动效率更高。
液压制动可在任何车速下均能获得足够大的制动力，但是制动力无法精确控制，且响应存在较长的延迟；而电机制动虽然提供的制动力较小，但是响应速度快，并可精确控制；因此目前在轮毂电机驱动的电动汽车上，一般采用电液复合制动的ABS控制系统，即将液压制动和电机制动结合起来，充分利用了液压制动和电机制动良好的互补性。
但是目前电液复合制动的ABS控制系统存在以下技术问题：需要在各车轮上安装轮速传感器并设置相应的轮速检测电路来检测各车轮的轮速，而轮速传感器一般由齿圈、磁圈、线圈、导线、插口、外罩等众多零部件组成，这些零件的重量和体积增加了轮毂轴承单元产品的重量和体积；另外装在轮毂轴承单元法兰盘轴颈上的齿圈与外罩内的磁圈、线圈之间的径向间隙很小，由于某些零件制造和装配方面的误差，可能会使齿圈在转动时与磁圈、线圈之间发生刮擦，从而造成汽车行驶时轮速传感器工作失效而导致ABS系统失效，存在一定的安全隐患；此外大部分外罩是装配在轮毂电机产品外部的一端，因此对轮毂电机在车轮上的布置带来了不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种无需在各车轮上安装轮速传感器及轮速检测电路仍可获得轮速信号，从而使零部件减少、可靠性和安全性提高、并方便轮毂电机布置的基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统。
本发明的技术解决方案是：一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，包括制动踏板、ABS控制器、以及与ABS控制器电连接的液压制动模块、电机制动模块和制动踏板传感器，所述电机制动模块包括设置在各车轮上的轮毂电机、以及与各轮毂电机电连接的电机控制模块，其特征在于：所述电机控制模块通过CAN总线与ABS控制器通信连接用于将各车轮的轮速信号传输给ABS控制器。
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统利用轮毂电机自带的电机控制模块以及系统本身架设的CAN总线，来实时获取轮速并上传ABS控制器，从而无需在各车轮上设置轮速传感器及相应的轮速检测装置，零部件减少，而且无需重新布线；由于无需设置轮速传感器，因此不存在齿圈与磁圈、线圈的刮擦问题，而是通过电机控制模块准确获取轮速，从而不易导致ABS系统失效，安全性和可靠性较高；另外无需安装轮速传感器，也使得轮毂电机在车轮上的安装布置更方便。
作为优选，所述电机控制模块包括两个电机控制器，所述两个电机控制器分别安装在车身的前部和后部，位于前部的电机控制器用于控制左前轮和右前轮的轮毂电机，位于后部的电机控制器用于控制左后轮和右后轮的轮毂电机。在车身前后分别设置一电机控制器，且前部的电机控制器控制前部的两个车轮，后部的电机控制器控制后部两个车轮，不仅可满足各轮毂电机的独立控制需求，而且可进一步减少零部件，方便布线；并且相比设置四个电机控制器分别安装在各车轮上，工作条件不会那么恶劣，从而能保证电子元件的工作可靠性。
作为优选，所述液压制动模块包括一个制动主缸、一个液压调节单元、以及分别安装在四个车轮上的四个制动轮缸和四个制动盘，所述液压调节单元包括一个进油电磁阀、一个回油电磁阀、一个压力传感器和一个蓄压器，所述制动主缸经进油电磁阀调压后通过进油管路分别与各制动轮缸的进油端相连通，所述各制动轮缸的回油端经回油管路汇合后经回油电磁阀与蓄压器的进油端相连通，所述蓄压器的回油端与制动主缸的回油端相连通，所述压力传感器设置在进油管路上。该设置简化了液压调节单元，只需两个电磁阀、一个压力传感器和一个蓄压器，相比传统的液压调节单元需要八个电磁阀、四个压力传感器和四个蓄压器，零部件大大减少，成本大大降低；简化后的液压制动模块对四个制动轮缸分配均等且足够的液压制动力，以对ABS控制系统的制动力进行粗调，在此基础上再利用电机制动模块对各车轮提供电制动力以进行细调，这样不仅使液压制动模块的控制更加简单方便，而且可利用电机制动模块对各车轮输出不同的电制动力，来对施加在各车轮上的总制动力进行精确的调节。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种能方便可靠地获取各车轮的轮速信号、不易导致ABS系统失效的基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法。
本发明的另一技术解决方案是：一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)ABS控制器通过制动踏板传感器实时检测制动踏板是否被踩下？
若是，则判断汽车开始制动并进入步骤(2)；
若否，则返回步骤(1)继续判断；
(2)ABS控制器通过CAN总线实时获取电机控制模块检测到的各车轮的轮速信号；
(3)ABS控制器根据各车轮的轮速信号，控制液压制动模块和轮毂电机输出相应的液压制动力和电制动力，以调节施加在各车轮上的总制动力。
采用上述方法后，本发明具有以下优点：
本发明基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法利用电机自带的电机控制模块以及系统自身架设的CAN总线，来实时获取轮速并上传ABS控制器，使得各车轮的轮速信号的获取非常方便；由于采用电机控制模块获取轮速信号，不存在轮速传感器的齿圈与磁圈、线圈的刮擦问题，因此能够准确可靠地获取轮速，不易导致ABS系统失效。
作为优选，所述步骤(3)中ABS控制器根据各车轮的轮速信号，判断各车轮所需的制动力是否均小于第一阈值，若是，则各车轮的液压制动力输出为零，而通过电机控制模块控制各轮毂电机的电制动力以进行独立制动，若否，则控制液压制动模块的进油电磁阀和回油电磁阀使四个制动轮缸输出均等且足够的液压制动力，同时通过电机控制模块控制各轮毂电机的电制动力以调节各车轮所需的总制动力。该设置在所需制动力较小的情况下，由各轮毂电机的电制动力独立制动，而在所需制动力较大的情况下，对四个制动轮缸分配均等且足够的液压制动力，以对ABS控制系统的制动力进行粗调，在此基础上再利用电机制动模块对各车轮提供电制动力以进行细调，这样不仅可简化所需制动力较小情况下的控制，而且在所需制动力较大情况下，能得到液压制动力的保证且液压制动力的控制也简化了；除此之外，由于各轮毂电机的电制动力可以分别进行调节，因此不管何种情况下均能对各车轮的制动力分别进行精确调节。
附图说明：
图1为本发明基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统的功能原理图；
图2为本发明基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统的液压制动模块的功能原理图；
图中：1-制动踏板，2-ABS控制器，3-制动踏板传感器，4-轮毂电机，5-电机控制器，6-CAN总线，7-制动主缸，8-液压调节单元，9-制动轮缸，10-制动盘，11-进油电磁阀，12-回油电磁阀，13-压力传感器，14-蓄压器，15-回油泵。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，包括制动踏板1、ABS控制器2、以及与ABS控制器2电连接的液压制动模块、电机制动模块和制动踏板传感器3，所述电机制动模块包括设置在各车轮上的轮毂电机4、以及与各轮毂电机4电连接的电机控制模块，所述电机控制模块通过CAN总线6与ABS控制器2通信连接用于将各车轮的轮速信号传输给ABS控制器2；所述电机控制模块包括两个电机控制器5，所述两个电机控制器5分别安装在车身的前部和后部，位于前部的电机控制器5用于控制左前轮和右前轮的轮毂电机4，位于后部的电机控制器5用于控制左后轮和右后轮的轮毂电机4，所述两个电机控制器5均通过CAN总线6与ABS控制器2通信连接；所述液压制动模块包括一个制动主缸7、一个液压调节单元8、以及分别安装在四个车轮上的四个制动轮缸9和四个制动盘10，所述液压调节单元8包括一个进油电磁阀11、一个回油电磁阀12、一个压力传感器13和一个蓄压器14，所述制动主缸7经进油电磁阀11调压后通过进油管路分别与各制动轮缸9的进油端相连通，所述各制动轮缸9的回油端经回油管路汇合后经回油电磁阀12与蓄压器14的进油端相连通，所述蓄压器14的回油端经回油泵15与制动主缸7的回油端相连通，所述压力传感器13设置在进油管路上用于检测液压制动力，所述ABS控制器2与液压制动模块电连接，是指ABS控制器2与液压制动模块的进油电磁阀11、回油电磁阀12、压力传感器13和回油泵15电连接。
实施例2：
一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法，该方法基于实施例1中的基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，它包括以下步骤：
(1)ABS控制器2通过制动踏板传感器3实时检测制动踏板1是否被踩下？
若是，则判断汽车开始制动并进入步骤(2)；
若否，则返回步骤(1)继续判断；
(2)ABS控制器2通过CAN总线6实时获取电机控制模块检测到的各车轮的轮速信号，位于车身前部的电机控制器5用于检测左前轮和右前轮的轮毂电机4的轮速信号，位于车身后部的电机控制器5用于检测左后轮和右后轮的轮毂电机4的轮速信号；
(3)ABS控制器2根据各车轮的轮速信号，判断各车轮所需的制动力是否均小于第一阈值，若是，则各车轮的液压制动力输出为零，而通过电机控制器5控制各轮毂电机4的电制动力以进行独立制动，若否，则控制液压制动模块的进油电磁阀11和回油电磁阀12使四个制动轮缸9输出均等且足够的液压制动力，同时通过电机控制器5控制各轮毂电机4的电制动力以调节各车轮所需的总制动力；所述电机控制器5控制各轮毂电机4的电制动力采用现有技术即可，例如反接制动，回馈制动、能耗制动等。

Claims (5)

1.一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，包括制动踏板(1)、ABS控制器(2)、以及与ABS控制器(2)电连接的液压制动模块、电机制动模块和制动踏板传感器(3)，所述电机制动模块包括设置在各车轮上的轮毂电机(4)、以及与各轮毂电机(4)电连接的电机控制模块，其特征在于：所述电机控制模块通过CAN总线(6)与ABS控制器(2)通信连接用于将各车轮的轮速信号传输给ABS控制器(2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，其特征在于：所述电机控制模块包括两个电机控制器(5)，所述两个电机控制器(5)分别安装在车身的前部和后部，位于前部的电机控制器(5)用于控制左前轮和右前轮的轮毂电机(4)，位于后部的电机控制器(5)用于控制左后轮和右后轮的轮毂电机(4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制系统，其特征在于：所述液压制动模块包括一个制动主缸(7)、一个液压调节单元(8)、以及分别安装在四个车轮上的四个制动轮缸(9)和四个制动盘(10)，所述液压调节单元(8)包括一个进油电磁阀(11)、一个回油电磁阀(12)、一个压力传感器(13)和一个蓄压器(14)，所述制动主缸(7)经进油电磁阀(11)调压后通过进油管路分别与各制动轮缸(9)的进油端相连通，所述各制动轮缸(9)的回油端经回油管路汇合后经回油电磁阀(12)与蓄压器(14)的进油端相连通，所述蓄压器(14)的回油端与制动主缸(7)的回油端相连通，所述压力传感器(13)设置在进油管路上。
4.一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)ABS控制器(2)通过制动踏板传感器(3)实时检测制动踏板(1)是否被踩下？
若是，则判断汽车开始制动并进入步骤(2)；
若否，则返回步骤(1)继续判断；
(2)ABS控制器(2)通过CAN总线(6)实时获取电机控制模块检测到的各车轮的轮速信号；
(3)ABS控制器(2)根据各车轮的轮速信号，控制液压制动模块和轮毂电机(4)输出相应的液压制动力和电制动力，以调节施加在各车轮上的总制动力。
5.根据权利要求4所述的一种基于轮毂电机的电液复合制动的ABS控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中ABS控制器(2)根据各车轮的轮速信号，判断各车轮所需的制动力是否均小于第一阈值，若是，则各车轮的液压制动力输出为零，而通过电机控制模块控制各轮毂电机(4)的电制动力以进行独立制动，若否，则控制液压制动模块的进油电磁阀(11)和回油电磁阀(12)使四个制动轮缸(9)输出均等且足够的液压制动力，同时通过电机控制模块控制各轮毂电机(4)的电制动力以调节各车轮所需的总制动力。
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