CN110091849B - 基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，属于电动车制动能量回收技术领域，该方案针对两轮分布驱动电动车驱动轮电机制动力独立可调的特点，通过在已有基于气压ABS电磁阀的解耦式制动能量回收系统中增加副储气罐、开关电磁阀、驱动轴叠加式单向阀、驱动轮制动压力传感器等部件，使驱动轮的制动气路均具有双回路结构，使其在制动能量回收时，可选择一个气压高的气源为左驱动轮制动气室和右驱动轮制动气室提供高压气体，从而有效解决了现有方案中存在的连续制动时，因气源压力偏低带来的驱动轮耦合制动力响应速度慢，且滞后于需求制动力的关键问题。

Description

基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统
技术领域
本发明属于电动车制动能量回收技术领域，具体涉及一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统。
背景技术
随着环境污染及能源安全问题的日益严重，电动车越来越受到人们的重视，制动能量回收系统是电动车节能的关键手段之一，它可把原本消耗在摩擦制动中的能量通过电机回收并加以利用，如文献《基于EMB的解耦式制动能量回收系统研究》(杨坤,高松,王杰,等.基于EMB的解耦式制动能量回收系统研究[J].汽车工程,2016,38(8):1072-1079.)所述，这部分能量可占驱动整车所需能量的30％左右。
目前，制动能量回收系统根据工作原理可分为耦合式和解耦式两种，耦合式制动能量回收系统虽不用改变原车制动系统的布置，但具有制动感觉差、制动能量回收率低的缺点，目前应用逐渐减少。
解耦式制动能量回收系统，可通过机械制动力和电机制动力的耦合来准确满足驾驶员的制动需求，具有制动感觉好、制动能量回收率高的优势。当电机制动力能够完全满足驾驶员制动需求时，制动力完全由电机制动提供，当电机制动力不能完全满足驾驶员制动需求时，整车制动力由电机制动和机械制动共同提供，因此电机制动力和机械制动力的合力能否准确跟踪驾驶员的需求制动力就成为影响解耦式制动能量回收系统效果的关键。
对于电动商用车而言，由于整车重量较大，制动能量回收效果对整车经济性的影响就显得尤为重要，同时从减少系统成本、开发费用和系统改造工作量的角度出发，目前，研究较多的电动商用车解耦式制动能量回收系统方案是文献《新能源客车URBS气压ABS电磁阀失效分析与改进》(杨坤,马超,郭栋,等.新能源客车URBS气压ABS电磁阀失效分析与改进[J].广西大学学报(自然科学版),2017,42(5):1647-1656.)一文中提到的基于气压ABS电磁阀的解耦式制动能量回收系统；这种方案具有成本低，易实现的优势，但在研究中发现存在如下问题：制动气室压力的调节速度取决于储气罐气体压力与制动气室气体压力的差值，在行车过程中连续制动次数大于两次时，储气罐中压力会明显降低，且连续制动的次数越多，压力下降越大，此时制动气室压力的调节速度会明显降低，进而使制动能量回收系统施加给整车的耦合制动力会滞后于需求制动力，从而带来制动感觉与常规制动系统不同，并可能导致制动距离变长等严重问题。
另外，电动车的驱动方式可分为传统的集中驱动方式和分布式驱动方式，与集中驱动方式相比，分布式驱动具有传动效率高、空间布置灵活、动力性强、经济性好等优势，同时还具有驱动轮的电机制动力具有独立可调的优势，这为进一步提高其制动能量回收率和制动稳定性提供了基础，因此开发适用于分布式新能源电动商用车的解耦式制动能量回收系统具有较强的实用价值。
发明内容
本发明针对上述问题在已有基于气压ABS电磁阀的解耦式制动能量回收系统方案的基础上提供一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，该方案中，通过在已有制动能量回收系统中增加副储气罐(3)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)等部件，使各驱动轮制动回路具有两个独立的高压气源和双回路结构，并且当触发制动能量回收时，可通过控制系统选择一个气压高的气源为各驱动车轮制动气室提供高压气体，从而有效解决连续制动时，气源压力偏低带来的车轮气压制动力调节速度降低问题。
一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统由制动踏板(1)、制动阀(2)、副储气罐(3)、主储气罐(4)、空气压缩机(5)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮轮速传感器(12)、右驱动轮驱动电机及传动装置(13)、右驱动轮驱动电机控制器(14)、右驱动轮制动压力传感器(15)、右驱动轮制动气室(16)、右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左驱动轮制动气室(19)、左驱动轮制动压力传感器(20)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、左驱动轮驱动电机及传动装置(22)、左驱动轮轮速传感器(23)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)、制动控制器(28)、非驱动轴继动阀(29)、第二三通阀(30)、左非驱动轮轮速传感器(33)、左非驱动轮制动气室(34)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)、右非驱动轮制动气室(37)、右非驱动轮制动压力传感器(38)、右非驱动轮轮速传感器(39)、制动踏板位移传感器(42)组成。
空气压缩机(5)的出气端口b与主储气罐(4)进气端口a通过气路连接，空气压缩机(5)的出气端口a与副储气罐(3)的进气端口a通过气路连接。
制动阀(2)的进气端口a与主储气罐(4)的出气端口d通过气路相连，制动阀(2)的进气端口b与主储气罐(4)的出气端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口c与非驱动轴继动阀(29)的控制端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口d与驱动轴继动阀(8)的控制端口c通过气路相连。
副储气罐(3)的出气端口b通过气路与开关电磁阀(6)的进气端口a相连，开关电磁阀(6)的出气端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口a通过气路相连。
主储气罐(4)的出气端口e通过气路与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口b相连，主储气罐(4)的出气端口b通过气路与非驱动轴继动阀(29)的端口a相连。
驱动轴叠加式单向阀(7)的出气端口c通过气路与驱动轴继动阀(8)的端口a相连，驱动轴继动阀(8)的端口b通过气路与第一三通阀(9)的端口b相连。
第一三通阀(9)的端口a通过气路与右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口a相连，右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口b通过气路与右驱动轮制动气室(16)相连。
右驱动轮制动气室(16)上安装有右驱动轮制动压力传感器(15)。
第一三通阀(9)的端口c通过气路与左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口a相连，左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口b通过气路与左驱动轮制动气室(19)相连。
非驱动轴继动阀(29)的端口b通过气路与第二三通阀(30)的端口b相连。
第二三通阀(30)的端口a通过气路与右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口a相连，右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口b通过气路与右非驱动轮制动气室(37)相连。
右非驱动轮制动气室(37)上安装有右非驱动轮制动压力传感器(38)。
第二三通阀(30)的端口c通过气路与左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口a相连，左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口b通过气路与左非驱动轮制动气室(34)相连。
右驱动轮轮速传感器(12)、左驱动轮轮速传感器(23)、左非驱动轮轮速传感器(33)、右非驱动轮轮速传感器(39)通过信号线与制动控制器(28)相连。
右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)通过信号线与制动控制器(28)相连。
开关电磁阀(6)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)通过信号线与整车控制器(27)相连。
右驱动轮驱动电机控制器(14)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)和制动控制器(28)通过CAN总线相连。
基于上述基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，整车控制器(27)基于制动控制器(28)通过CAN总线输出的车速、制动踏板位移传感器(42)输出的踏板位移信号、电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的左驱动轮最大电机制动力，判断是否触发制动能量回收功能，并据此控制开关电磁阀(6)。
当踩下制动踏板且触发制动能量回收功能时，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)导通，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路导通；当踩下制动踏板，但未触发制动能量回收功能时，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)处于关断状态，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路不导通；当松开制动踏板，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)处于关断状态，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路不导通。
本发明与现有技术相比，通过在已有制动能量回收系统中增加副储气罐(3)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)等部件，使各驱动轮制动回路具有两个独立的高压气源和双回路结构，触发制动能量回收时，可由气压较高的气源为驱动轮制动气室提供高压气体，从而有效解决了现有方案中存在的连续制动时，因气源压力偏低带来的整车驱动轮耦合制动力响应速度慢，且滞后于需求制动力的关键问题。
图1是本发明基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统的结构示意图。其中：1、制动踏板；2、制动阀；3、副储气罐；4、主储气罐；5、空气压缩机；6、开关电磁阀；7、驱动轴叠加式单向阀；8、驱动轴继动阀；9、第一三通阀；10、右驱动轮制动器；11、右驱动轮；12、右驱动轮轮速传感器；13、右驱动轮驱动电机及传动装置；14、右驱动轮驱动电机控制器；15、右驱动轮制动压力传感器；16、右驱动轮制动气室；17、右驱动轮ABS电磁阀；18、左驱动轮ABS电磁阀；19、左驱动轮制动气室；20、左驱动轮制动压力传感器；21、左驱动轮驱动电机控制器；22、左驱动轮驱动电机及传动装置；23、左驱动轮轮速传感器；24、左驱动轮制动器；25、左驱动轮；26、电池管理系统；27、整车控制器；28、制动控制器；29、非驱动轴继动阀；30、第二三通阀；31、左非驱动轮；32、左非驱动轮制动器；33、左非驱动轮轮速传感器；34、左非驱动轮制动气室；35、左非驱动轮ABS电磁阀；36、右非驱动轮ABS电磁阀；37、右非驱动轮制动气室；38、右非驱动轮制动压力传感器；39、右非驱动轮轮速传感器；40、右非驱动轮制动器；41、右非驱动轮；42、制动踏板位移传感器。
本发明的具体实施方式介绍如下。
本发明提供一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，为使本发明的技术方案及效果更加清楚、明确，参照附图并举实例对本发明进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统由制动踏板(1)、制动阀(2)、副储气罐(3)、主储气罐(4)、空气压缩机(5)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮轮速传感器(12)、右驱动轮驱动电机及传动装置(13)、右驱动轮驱动电机控制器(14)、右驱动轮制动压力传感器(15)、右驱动轮制动气室(16)、右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左驱动轮制动气室(19)、左驱动轮制动压力传感器(20)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、左驱动轮驱动电机及传动装置(22)、左驱动轮轮速传感器(23)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)、制动控制器(28)、非驱动轴继动阀(29)、第二三通阀(30)、左非驱动轮轮速传感器(33)、左非驱动轮制动气室(34)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)、右非驱动轮制动气室(37)、右非驱动轮制动压力传感器(38)、右非驱动轮轮速传感器(39)、制动踏板位移传感器(42)组成。
空气压缩机(5)的出气端口b与主储气罐(4)进气端口a通过气路连接，空气压缩机(5)的出气端口a与副储气罐(3)的进气端口a通过气路连接。
制动阀(2)的进气端口a与主储气罐(4)的出气端口d通过气路相连，制动阀(2)的进气端口b与主储气罐(4)的出气端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口c与非驱动轴继动阀(29)的控制端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口d与驱动轴继动阀(8)的控制端口c通过气路相连。
副储气罐(3)的出气端口b通过气路与开关电磁阀(6)的进气端口a相连，开关电磁阀(6)的出气端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口a通过气路相连。
主储气罐(4)的出气端口e通过气路与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口b相连，主储气罐(4)的出气端口b通过气路与非驱动轴继动阀(29)的端口a相连。
驱动轴叠加式单向阀(7)的出气端口c通过气路与驱动轴继动阀(8)的端口a相连，驱动轴继动阀(8)的端口b通过气路与第一三通阀(9)的端口b相连。
第一三通阀(9)的端口a通过气路与右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口a相连，右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口b通过气路与右驱动轮制动气室(16)相连。
右驱动轮制动气室(16)上安装有右驱动轮制动压力传感器(15)。
第一三通阀(9)的端口c通过气路与左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口a相连，左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口b通过气路与左驱动轮制动气室(19)相连。
非驱动轴继动阀(29)的端口b通过气路与第二三通阀(30)的端口b相连。
第二三通阀(30)的端口a通过气路与右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口a相连，右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口b通过气路与右非驱动轮制动气室(37)相连。
右非驱动轮制动气室(37)上安装有右非驱动轮制动压力传感器(38)。
第二三通阀(30)的端口c通过气路与左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口a相连，左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口b通过气路与左非驱动轮制动气室(34)相连。
右驱动轮轮速传感器(12)、左驱动轮轮速传感器(23)、左非驱动轮轮速传感器(33)、右非驱动轮轮速传感器(39)通过信号线与制动控制器(28)相连。
右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)通过信号线与制动控制器(28)相连。
开关电磁阀(6)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)通过信号线与整车控制器(27)相连。
右驱动轮驱动电机控制器(14)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)和制动控制器(28)通过CAN总线相连。
制动时，上述制动系统的工作原理如下。
汽车运行过程中，制动控制器(28)接收右驱动轮轮速传感器(12)、左驱动轮轮速传感器(23)、左非驱动轮轮速传感器(33)、右非驱动轮轮速传感器(39)输出的轮速信号。
整车控制器(27)接收由制动控制器(28)输出的车速信号和整车加速度信号，由制动踏板位移传感器(42)输出的踏板位移信号，由右非驱动轮制动压力传感器(38)输出的非驱动轴制动气压压力值，右驱动轮制动压力传感器(15)输出的右驱动轮制动气压压力值，左驱动轮制动压力传感器(20)输出的左驱动轮制动气压压力值，电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的左驱动轮最大电机制动力。
右驱动轮驱动电机及传动装置(13)可施加给右驱动轮(11)的最大电机制动力和左驱动轮驱动电机及传动装置(22)可施加给左驱动轮(25)的最大电机制动力由整车控制器(27)根据整车车速、整车加速度、电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的最大电机制动力确定。
整车控制器(27)基于制动控制器(28)通过CAN总线输出的车速、制动踏板位移传感器(42)输出的踏板位移信号、电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的左驱动轮最大电机制动力，并根据如下四个条件判断是否触发制动能量回收功能：条件一：制动控制器(28)输出的车速值大于允许制动能量回收的最小车速阈值；条件二：制动踏板位移传感器(42)输出的踏板位移信号大于触发制动能量回收的踏板位移阈值；条件三：电池管理系统(26)输出的电池允许最大充电电流大于0；条件四：由整车控制器(27)确定的左驱动轮需求电机制动力或右驱动轮需求电机制动力大于允许制动能量回收的最小电机制动力阈值。
当同时满足上述四个条件时，触发制动能量回收功能；当有任何一条不能满足时，则不能触发制动能量回收功能。
当踩下制动踏板(1)，且触发制动能量回收功能时。
整车控制器(27)根据车速、整车加速度及制动踏板位移，确定左非驱动轮(31)、右非驱动轮(41)、左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需的总制动力目标值。
整车控制器(27)根据左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需的总制动力目标值、电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的左驱动轮最大电机制动力，确定左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需的电机制动力目标值。
整车控制器(27)根据左驱动轮(25)总制动力目标值和右驱动轮(11)总制动力目标值、左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需的电机制动力目标值确定左驱动轮(25)和右驱动轮(11)的气压制动力目标值。
整车控制器(27)通过CAN总线将所需的右驱动轮(11)电机制动力目标值输出给右驱动轮驱动电机控制器(14)，整车控制器(27)通过CAN总线将所需的左驱动轮(25)电机制动力目标值输出给左驱动轮驱动电机控制器(21)，整车控制器(27)通过CAN总线输出左驱动轮(25)的气压制动力目标值、右驱动轮(11)的气压制动力目标值、右驱动轮制动压力传感器(15)输出的右驱动轮气压制动力实际值、左驱动轮制动压力传感器(20)输出的左驱动轮气压制动力实际值给制动控制器(28)。
触发制动能量回收功能时，对左驱动轮(25)施加制动的原理如下。
当驾驶员踩下制动踏板(1)时，主储气罐(4)中的高压气体依次通过主储气罐(4)的出气端口d、制动阀(2)的端口a和端口d进入驱动轴继动阀(8)的控制端口c，使驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b导通。
整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)导通，副储气罐(3)中的高压气体依次经过副储气罐(3)的端口b、开关电磁阀(6)的端口a和端口b，到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口e到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b，此时根据主储气罐(4)中压力和副储气罐(3)中气体压力的大小，施加气压制动力的情况分为两种。
当主储气罐(4)中的气体压力大于副储气罐(3)中的气体压力时，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c导通，端口a关闭，主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口e、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口c、左驱动轮ABS电磁阀(18)的端口a和端口b进入左驱动轮制动气室(19)，从而可通过左驱动轮制动器(24)给左驱动轮(25)施加气压制动力。
当主储气罐(4)中的气体压力小于副储气罐(3)中的气体压力时，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a和端口c导通，端口b关闭，副储气罐(3)中的高压气体依次经过副储气罐(3)的端口b、开关电磁阀(6)的端口a和端口b、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口c、左驱动轮ABS电磁阀(18)的端口a和端口b进入左驱动轮制动气室(19)，从而可通过左驱动轮制动器(24)给左驱动轮(25)施加气压制动力。
为实现左驱动轮(25)电机制动力与气压制动力的解耦控制，可通过左驱动轮ABS电磁阀(18)调节左驱动轮(25)气压制动力的大小，根据左驱动轮驱动电机及传动装置(22)可施加给左驱动轮(25)的最大电机制动力和左驱动轮(25)的总制动力目标值之间的关系，给左驱动轮(25)施加制动力的模式分为如下两种。
模式一：当左驱动轮驱动电机及传动装置(22)可施加给左驱动轮(25)的最大电机制动力大于或等于左驱动轮(25)总制动力目标值时，左驱动轮(25)的气压制动力目标值为0，此时，制动控制器(28)通过信号线控制左驱动轮ABS电磁阀(18)端口a关闭，端口b和端口c打开，断开左驱动轮制动气室(19)与第一三通阀(9)端口c之间的气路连接，左驱动轮制动气室(19)通过左驱动轮ABS电磁阀(18)的端口b和端口c与大气相通，此时由左驱动轮驱动电机及传动装置(22)给左驱动轮(25)施加所需制动力。
模式二：当左驱动轮驱动电机及传动装置(22)可施加给左驱动轮(25)的最大电机制动力小于左驱动轮(25)总制动力目标值时，左驱动轮驱动电机及传动装置(22)给左驱动轮(25)施加最大电机制动力。
左驱动轮(25)气压制动力目标值由左驱动轮(25)总制动力目标值和左驱动轮驱动电机及传动装置(22)可施加给左驱动轮(25)的最大电机制动力之差确定，根据左驱动轮(25)气压制动力目标值与气压制动力实际值之间的关系，对左驱动轮(25)施加气压制动力的情况分为如下三种。
当左驱动轮(25)气压制动力目标值大于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左驱动轮ABS电磁阀(18)端口a和端口b导通，端口c关闭，第一三通阀(9)端口c处的高压气体经过左驱动轮ABS电磁阀(18)端口a和端口b进入左驱动轮制动气室(19)，以实现左驱动轮(25)实际气压制动力的增大。
当左驱动轮(25)气压制动力目标值小于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左驱动轮ABS电磁阀(18)端口a关闭，端口b和端口c导通，左驱动轮制动气室(19)处的高压气体经过左驱动轮ABS电磁阀(18)端口b和端口c排入大气，以实现左驱动轮(25)实际气压制动力的减小。
当左驱动轮(25)气压制动力目标值等于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左驱动轮ABS电磁阀(18)端口b和端口c关闭，左驱动轮制动气室(19)中的气压保持不变，以实现左驱动轮(25)实际气压制动力的保持。
当踩下制动踏板(1)，但未触发制动能量回收功能时。
开关电磁阀(6)关闭，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a之间的气路断开，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a无高压气体，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口e到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b，此时驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a关闭，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b导通，主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口e、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口c、左驱动轮ABS电磁阀(18)的端口a和端口b进入左驱动轮制动气室(19)，从而可通过左驱动轮制动器(24)给左驱动轮(25)施加气压制动力。
对左驱动轮(25)制动的解除分为电机制动力的解除和气压制动力的解除，工作原理如下。
当驾驶员松开制动踏板(1)时，整车控制器(27)通过左驱动轮驱动电机控制器(21)控制由左驱动轮驱动电机及传动装置(22)施加给左驱动轮(25)的电机制动力减小，以解除左驱动轮的电机制动力。
当驾驶员松开制动踏板(1)时，制动阀(2)关闭，驱动轴继动阀(8)断开驱动轴叠加式单向阀(7)端口c与第一三通阀(9)端口b之间的气路连接，开关电磁阀(6)断开副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路连接，左驱动轮制动气室(19)中的高压气体依次经过左驱动轮ABS电磁阀(18)的端口b和端口a、第一三通阀(9)的端口c和端口b，进入驱动轴继动阀(8)并排入大气中，从而解除左驱动轮(25)的气压制动力，在此过程中不对左驱动轮ABS电磁阀(18)施加控制。
触发制动能量回收功能时，对右驱动轮(11)施加制动的原理如下。
当驾驶员踩下制动踏板(1)时，主储气罐(4)中的高压气体依次通过主储气罐(4)的出气端口d、制动阀(2)的端口a和端口d进入驱动轴继动阀(8)的控制端口c，使驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b导通。
整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)导通，副储气罐(3)中的高压气体依次经过副储气罐(3)的端口b、开关电磁阀(6)的端口a和端口b，到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口e到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b，此时根据主储气罐(4)中气体压力和副储气罐(3)中气体压力的大小，施加气压制动力的情况分为两种。
当主储气罐(4)中的气体压力大于副储气罐(3)中的气体压力时，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c导通，端口a关闭，主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口e、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口a、右驱动轮ABS电磁阀(17)的端口a和端口b进入右驱动轮制动气室(16)，从而可通过右驱动轮制动器(10)给右驱动轮(11)施加气压制动力。
当主储气罐(4)中的气体压力小于副储气罐(3)中的气体压力时，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a和端口c导通，端口b关闭，副储气罐(3)中的高压气体依次经过副储气罐(3)的端口b、开关电磁阀(6)的端口a和端口b、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口a、右驱动轮ABS电磁阀(17)的端口a和端口b进入右驱动轮制动气室(16)，从而可通过右驱动轮制动器(10)给右驱动轮(11)施加气压制动力。
为实现右驱动轮(11)电机制动力与气压制动力的解耦控制，可通过右驱动轮ABS电磁阀(17)调节右驱动轮(11)气压制动力的大小，根据右驱动轮驱动电机及传动装置(13)可施加给右驱动轮(11)的最大电机制动力和右驱动轮(11)的总制动力目标值之间的关系，给右驱动轮(11)施加制动力的模式分为如下两种。
模式一：当右驱动轮驱动电机及传动装置(13)可施加给右驱动轮(11)的最大电机制动力大于或等于右驱动轮(11)总制动力目标值时，右驱动轮(11)的气压制动力目标值为0，此时，制动控制器(28)通过信号线控制右驱动轮ABS电磁阀(17)端口a关闭，端口b和端口c打开，断开右驱动轮制动气室(16)与第一三通阀(9)端口a之间的气路连接，右驱动轮制动气室(16)通过右驱动轮ABS电磁阀(17)的端口b和端口c与大气相通，此时由右驱动轮驱动电机及传动装置(13)给右驱动轮(11)施加所需制动力。
模式二：当右驱动轮驱动电机及传动装置(13)可施加给右驱动轮(11)的最大电机制动力小于右驱动轮(11)总制动力目标值时，右驱动轮驱动电机及传动装置(13)给右驱动轮(11)施加最大电机制动力。
右驱动轮(11)气压制动力目标值由右驱动轮(11)总制动力目标值和右驱动轮驱动电机及传动装置(13)可施加给右驱动轮(11)的最大电机制动力之差确定，根据右驱动轮(11)气压制动力目标值与气压制动力实际值之间的关系，对右驱动轮(11)施加气压制动力的情况分为如下三种。
当右驱动轮(11)气压制动力目标值大于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右驱动轮ABS电磁阀(17)端口a和端口b导通，端口c关闭，第一三通阀(9)端口a处的高压气体经过右驱动轮ABS电磁阀(17)端口a和端口b进入右驱动轮制动气室(16)，以实现右驱动轮(11)实际气压制动力的增大。
当右驱动轮(11)气压制动力目标值小于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右驱动轮ABS电磁阀(17)端口a关闭，端口b和端口c导通，右驱动轮制动气室(16)处的高压气体经过右驱动轮ABS电磁阀(17)端口b和端口c排入大气，以实现右驱动轮(11)实际气压制动力的减小。
当右驱动轮(11)气压制动力目标值等于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右驱动轮ABS电磁阀(17)端口b和端口c关闭，右驱动轮制动气室(16)中的气压保持不变，以实现右驱动轮(11)实际气压制动力的保持。
当踩下制动踏板(1)，但未触发制动能量回收功能时。
开关电磁阀(6)关闭，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a之间的气路断开，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a无高压气体，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口e到达驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b，此时驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a关闭，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b导通，主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口e、驱动轴叠加式单向阀(7)的端口b和端口c、驱动轴继动阀(8)的端口a和端口b、第一三通阀(9)的端口b和端口a、右驱动轮ABS电磁阀(17)的端口a和端口b进入右驱动轮制动气室(16)，从而可通过右驱动轮制动器(10)给右驱动轮(11)施加气压制动力。
对右驱动轮(11)制动的解除分为电机制动力的解除和气压制动力的解除，工作原理如下。
当驾驶员松开制动踏板(1)时，整车控制器(27)通过右驱动轮驱动电机控制器(14)控制由右驱动轮驱动电机及传动装置(13)施加给右驱动轮(11)的电机制动力减小，以解除右驱动轮的电机制动力。
当驾驶员松开制动踏板(1)时，制动阀(2)关闭，驱动轴继动阀(8)断开驱动轴叠加式单向阀(7)端口c与第一三通阀(9)端口b之间的气路连接，开关电磁阀(6)断开副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路连接，右驱动轮制动气室(16)中的高压气体依次经过右驱动轮ABS电磁阀(17)的端口b和端口a、第一三通阀(9)的端口a和端口b，进入驱动轴继动阀(8)并排入大气中，从而解除右驱动轮(11)的气压制动力，在此过程中不对右驱动轮ABS电磁阀(17)施加控制。
对左非驱动轮(31)施加气压制动时的工作原理如下：当驾驶员踩下制动踏板(1)时，制动阀(2)打开，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口c、制动阀(2)的端口b和端口c进入非驱动轴继动阀(29)的控制端口c，使非驱动轴继动阀(29)的端口a和端口b导通；主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口b、非驱动轴继动阀(29)的端口a和端口b、第二三通阀(30)的端口b和端口c、左非驱动轮ABS电磁阀(35)的端口a和端口b进入左非驱动轮制动气室(34)，通过左非驱动轮制动器(32)给左非驱动轮(31)施加气压制动力。
基于由整车控制器(27)确定的左非驱动轮气压制动力的目标值与左非驱动轮气压制动力实际值之间的关系，对左非驱动轮(31)气压制动力的控制分为如下三种情况。
当左非驱动轮(31)气压制动力目标值大于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左非驱动轮ABS电磁阀(35)端口a和端口b导通，端口c关闭，第二三通阀(30)端口c处的高压气体经过左非驱动轮ABS电磁阀(35)端口a和端口b进入左非驱动轮制动气室(34)，以实现左非驱动轮(31)实际气压制动力的增大。
当左非驱动轮(31)气压制动力目标值小于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左非驱动轮ABS电磁阀(35)端口a关闭，端口b和端口c导通，左非驱动轮制动气室(34)处的高压气体经过左非驱动轮ABS电磁阀(35)端口b和端口c排入大气，以实现左非驱动轮(31)实际气压制动力的减小。
当左非驱动轮(31)气压制动力目标值等于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制左非驱动轮ABS电磁阀(35)端口b和端口c关闭，左非驱动轮制动气室(34)中的气压保持不变，以实现左非驱动轮(31)实际气压制动力的保持。
对左非驱动轮(31)解除气压制动的工作原理如下：当驾驶员松开制动踏板(1)时，制动阀(2)关闭，非驱动轴继动阀(29)断开主储气罐(4)端口b与第二三通阀(30)端口b之间的气路连接，左非驱动轮制动气室(34)中的高压气体依次通过左非驱动轮ABS电磁阀(35)的端口b和端口a、第二三通阀(30)的端口c和端口b进入非驱动轴继动阀(29)，经非驱动轴继动阀(29)排入大气，从而解除左非驱动轮(31)的气压制动力，在此过程中不对左非驱动轮ABS电磁阀(35)施加控制。
对右非驱动轮(41)施加气压制动时的工作原理如下：当驾驶员踩下制动踏板(1)时，制动阀(2)打开，主储气罐(4)中的高压气体经过主储气罐(4)的端口c、制动阀(2)的端口b和端口c进入非驱动轴继动阀(29)的控制端口c，使非驱动轴继动阀(29)的端口a和端口b导通；主储气罐(4)中的高压气体依次经过主储气罐(4)的端口b、非驱动轴继动阀(29)的端口a和端口b、第二三通阀(30)的端口b和端口a、右非驱动轮ABS电磁阀(36)的端口a和端口b进入右非驱动轮制动气室(37)，通过右非驱动轮制动器(40)给右非驱动轮(41)施加气压制动力。
基于由整车控制器(27)确定的右非驱动轮气压制动力的目标值与右非驱动轮气压制动力实际值之间的关系，对右非驱动轮(41)气压制动力的控制分为如下三种情况。
当右非驱动轮(41)气压制动力目标值大于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右非驱动轮ABS电磁阀(36)端口a和端口b导通，端口c关闭，第二三通阀(30)端口a处的高压气体经过右非驱动轮ABS电磁阀(36)端口a和端口b进入右非驱动轮制动气室(37)，以实现右非驱动轮(41)实际气压制动力的增大。
当右非驱动轮(41)气压制动力目标值小于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右非驱动轮ABS电磁阀(36)端口a关闭，端口b和端口c导通，右非驱动轮制动气室(37)处的高压气体经过右非驱动轮ABS电磁阀(36)端口b和端口c排入大气，以实现右非驱动轮(41)实际气压制动力的减小。
当右非驱动轮(41)气压制动力目标值等于气压制动力实际值时，制动控制器(28)通过信号线控制右非驱动轮ABS电磁阀(36)端口b和端口c关闭，右非驱动轮制动气室(37)中的气压保持不变，以实现右非驱动轮(41)实际气压制动力的保持。
对右非驱动轮(41)解除气压制动的工作原理如下：当驾驶员松开制动踏板(1)时，制动阀(2)关闭，非驱动轴继动阀(29)断开主储气罐(4)端口b与第二三通阀(30)端口b之间的气路连接，右非驱动轮制动气室(37)中的高压气体依次通过右非驱动轮ABS电磁阀(36)的端口b和端口a、第二三通阀(30)的端口a和端口b进入非驱动轴继动阀(29)，经非驱动轴继动阀(29)排入大气，从而解除右非驱动轮(41)的气压制动力。
对基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统中开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)的工作特点介绍如下。
当驾驶员未踩下制动踏板(1)时，开关电磁阀(6)处于关断状态，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a处无高压气体；当驾驶员踩下制动踏板(1)但未触发制动能量回收功能时，开关电磁阀(6)处于关断状态，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a处无高压气体；当驾驶员踩下制动踏板(1)且触发制动能量回收功能时，开关电磁阀(6)处于导通状态，驱动轴叠加式单向阀(7)的端口a处有高压气体。
驱动轴叠加式单向阀(7)具有三个端口：进气端口a、进气端口b和出气端口c，气体只能从驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口a和进气端口b流入，从驱动轴叠加式单向阀(7)的出气端口c流出，从而控制气体只能从副储气罐(3)或主储气罐(4)流向驱动轴继动阀(8)，反向不能导通；当进气端口a的气压大于进气端口b时，端口a和端口c导通，端口b关断；当进气端口a的气压小于进气端口b时，端口b和端口c导通，端口a关断。
由上述论述可知，通过在已有制动能量回收系统中增加副储气罐(3)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)等部件，使各驱动轮制动回路具有两个独立的高压气源和双回路结构，当驾驶员踩下制动踏板(1)且没有触发制动能量回收功能时，左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需高压气体由主储气罐(4)提供；当驾驶员踩下制动踏板(1)且触发制动能量回收功能时，左驱动轮(25)和右驱动轮(11)所需高压气体由主储气罐(4)和副储气罐(3)中的气压大者提供，从而可有效解决现有方案中存在的连续制动时，因气源压力偏低带来的驱动轮耦合制动力响应速度慢，且滞后于需求制动力的关键问题。

Claims (2)

1.一种基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，其特征在于：
由制动踏板(1)、制动阀(2)、副储气罐(3)、主储气罐(4)、空气压缩机(5)、开关电磁阀(6)、驱动轴叠加式单向阀(7)、驱动轴继动阀(8)、第一三通阀(9)、右驱动轮轮速传感器(12)、右驱动轮驱动电机及传动装置(13)、右驱动轮驱动电机控制器(14)、右驱动轮制动压力传感器(15)、右驱动轮制动气室(16)、右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左驱动轮制动气室(19)、左驱动轮制动压力传感器(20)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、左驱动轮驱动电机及传动装置(22)、左驱动轮轮速传感器(23)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)、制动控制器(28)、非驱动轴继动阀(29)、第二三通阀(30)、左非驱动轮轮速传感器(33)、左非驱动轮制动气室(34)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)、右非驱动轮制动气室(37)、右非驱动轮制动压力传感器(38)、右非驱动轮轮速传感器(39)、制动踏板位移传感器(42)组成；
空气压缩机(5)的出气端口b与主储气罐(4)进气端口a通过气路连接，空气压缩机(5)的出气端口a与副储气罐(3)的进气端口a通过气路连接；
制动阀(2)的进气端口a与主储气罐(4)的出气端口d通过气路相连，制动阀(2)的进气端口b与主储气罐(4)的出气端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口c与非驱动轴继动阀(29)的控制端口c通过气路相连，制动阀(2)的出气端口d与驱动轴继动阀(8)的控制端口c通过气路相连；
副储气罐(3)的出气端口b通过气路与开关电磁阀(6)的进气端口a相连，开关电磁阀(6)的出气端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口a通过气路相连；
主储气罐(4)的出气端口e通过气路与驱动轴叠加式单向阀(7)的进气端口b相连，主储气罐(4)的出气端口b通过气路与非驱动轴继动阀(29)的端口a相连；
驱动轴叠加式单向阀(7)的出气端口c通过气路与驱动轴继动阀(8)的端口a相连，驱动轴继动阀(8)的端口b通过气路与第一三通阀(9)的端口b相连；
第一三通阀(9)的端口a通过气路与右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口a相连，右驱动轮ABS电磁阀(17)的进气端口b通过气路与右驱动轮制动气室(16)相连；
右驱动轮制动气室(16)上安装有右驱动轮制动压力传感器(15)；
第一三通阀(9)的端口c通过气路与左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口a相连，左驱动轮ABS电磁阀(18)的进气端口b通过气路与左驱动轮制动气室(19)相连；
非驱动轴继动阀(29)的端口b通过气路与第二三通阀(30)的端口b相连；
第二三通阀(30)的端口a通过气路与右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口a相连，右非驱动轮ABS电磁阀(36)的进气端口b通过气路与右非驱动轮制动气室(37)相连；
右非驱动轮制动气室(37)上安装有右非驱动轮制动压力传感器(38)；
第二三通阀(30)的端口c通过气路与左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口a相连，左非驱动轮ABS电磁阀(35)的进气端口b通过气路与左非驱动轮制动气室(34)相连；
右驱动轮轮速传感器(12)、左驱动轮轮速传感器(23)、左非驱动轮轮速传感器(33)、右非驱动轮轮速传感器(39)通过信号线与制动控制器(28)相连；
右驱动轮ABS电磁阀(17)、左驱动轮ABS电磁阀(18)、左非驱动轮ABS电磁阀(35)、右非驱动轮ABS电磁阀(36)通过信号线与制动控制器(28)相连；
开关电磁阀(6)、右驱动轮制动压力传感器(15)、左驱动轮制动压力传感器(20)、右非驱动轮制动压力传感器(38)和制动踏板位移传感器(42)通过信号线与整车控制器(27)相连；
右驱动轮驱动电机控制器(14)、左驱动轮驱动电机控制器(21)、电池管理系统(26)、整车控制器(27)和制动控制器(28)通过CAN总线相连。
2.根据权利要求1所述的基于叠加式单向阀的两轮分布驱动电动车制动能量回收系统，整车控制器(27)基于制动控制器(28)通过CAN总线输出的车速、制动踏板位移传感器(42)输出的踏板位移信号、电池管理系统(26)通过CAN总线输出的电池允许最大充电电流，右驱动轮驱动电机控制器(14)通过CAN总线输出的右驱动轮驱动电机及传动装置(13)所能提供的右驱动轮最大电机制动力，左驱动轮驱动电机控制器(21)通过CAN总线输出的左驱动轮驱动电机及传动装置(22)所能提供的左驱动轮最大电机制动力，判断是否触发制动能量回收功能，并据此控制开关电磁阀(6)，其特征在于：
当踩下制动踏板且触发制动能量回收功能时，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)导通，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路导通；当踩下制动踏板，但未触发制动能量回收功能时，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)处于关断状态，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路不导通；当松开制动踏板，整车控制器(27)控制开关电磁阀(6)处于关断状态，副储气罐(3)端口b与驱动轴叠加式单向阀(7)端口a之间的气路不导通。
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