CN110126629B - 一种纯电动汽车制动能量回收系统及其工作方法 - Google Patents

一种纯电动汽车制动能量回收系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车制动能量回收系统，包括制动踏板、刹车信号传感器、电子控制单元、电机控制电路、电机、液压调节系统和发电储电系统，液压调节系统包括液压制动控制电路、ABS滑模控制器和制动液压阀，刹车信号传感器安装在制动踏板上并与电子控制单元电连接，以采集制动信号，电子控制单元分别与电机控制电路和液压制动控制电路电连接，用于判断汽车制动强弱并计算所需制动力矩，并向电机控制电路以及液压制动控制电路发送控制命令，电机控制电路经电机与发电储电系统电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，控制电机制动，并对汽车动能进行回收储存。该系统及其工作方法有利于在保证制动安全的同时，提高汽车的能源利用效率。

Description

一种纯电动汽车制动能量回收系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车技术领域，具体涉及一种纯电动汽车制动能量回收系统及其工作方法。
背景技术
纯电动汽车是零排放零污染的新能源车辆，世界各国正加紧步伐研发新技术，但目前纯电动汽车不能广泛推广和使用，其主要的原因是其续驶里程不足，动力性能不好。在城市中的电动车辆刹车制动的次数较多，带有能量回收的车辆可以将制动中损失的能量回收，能使其续驶里程增加10%~20%。合理的利用电机再生发电，不仅能回收电量，增加电动车辆一次充电的续驶里程，还能提高车辆的制动性能，使汽车平稳停下，对汽车安全和能源循环利用都具有重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车制动能量回收系统及其工作方法，该系统及其工作方法有利于在保证制动安全的同时，提高汽车的能源利用效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种纯电动汽车制动能量回收系统，包括制动踏板、刹车信号传感器、电子控制单元、电机控制电路、电机、液压调节系统和发电储电系统，所述液压调节系统包括液压制动控制电路、ABS滑模控制器和制动液压阀，用以控制液压制动力，所述刹车信号传感器安装在制动踏板上并与电子控制单元电连接，以采集制动信号并传送给电子控制单元，所述电子控制单元分别与电机控制电路和液压制动控制电路电连接，用于判断汽车制动时的强弱程度，以及计算制动所需制动力矩，并向电机控制电路以及液压制动控制电路发送控制命令，所述电机控制电路经电机与发电储电系统电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，控制电机制动，并对汽车动能进行回收，将电能储存在发电储电系统的蓄电池中。
进一步地，所述发电储电系统包括整流器、滤波器、电位计和蓄电池，所述电机依次经整流器、滤波器以及电位计与蓄电池电连接。
进一步地，所述电子控制单元接收刹车信号传感器传入的制动信号，经处理分析之后，判断汽车制动时的强弱程度，包括轻度制动、中度制动和紧急制动，然后发出控制命令驱动电机控制电路和液压制动控制电路两者之一或两者同时工作。
进一步地，所述制动液压阀包括分别用于调节汽车前轴制动管路和后轴制动管路液压的两个制动液压阀，所述液压制动控制电路经ABS滑模控制器与所述两个制动液压阀电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，通过ABS滑模控制器控制两个制动液压阀进行液压制动。
本发明还提供一种纯电动汽车制动能量回收系统的工作方法，包括：
（1）刹车信号传感器采集制动信号并传送给电子控制单元；
（2）电子控制单元根据接收到的制动信号大小，判断汽车制动时的强弱程度，即判断汽车处于轻度制动、中度制动以及紧急制动中哪一种制动状态，并分别按步骤（3）、（4）、（5）进行；
（3）当电子控制单元判断汽车处于轻度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路，控制电机开始制动，若此时蓄电池的剩余电量，即SOC值≥95%，不回收电能，即不对蓄电池进行充电，否则，将制动能量回收到蓄电池中，此时液压制动控制电路不工作；
（4）当电子控制单元判断汽车处于中度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路和液压制动控制电路，若所需制动力矩大于电机最大制动力矩，且此时蓄电池的SOC值＜95%，将电机制动力矩调到最大，剩余的制动力矩由液压制动系统提供，此时电机控制电路和液压制动控制电路均进行工作；
（5）当电子控制单元判断汽车处于紧急制动状态时，启动ABS防抱死系统，电子控制单元计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给液压制动控制电路，ABS滑模控制器开始运行，执行机构经增压、保压、减压三个过程，将滑移率控制在最优值附近，使汽车平稳停下，此时电机控制电路不工作，无电能回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过电子控制单元控制电机控制电路与液压调节系统配合工作，不仅能够实现汽车制动时的发电、蓄电，而且通过电子控制单元合理分配制动力，进而实现汽车在制动安全的前提下最大化回收电能。此外，该系统设计合理，结构简单，可维修性好，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的系统构造原理图。
图2是本发明实施例的系统工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种纯电动汽车制动能量回收系统，如图1所示，包括制动踏板1、刹车信号传感器2、电子控制单元（ECU）3、电机控制电路4、电机5、液压调节系统和发电储电系统。液压调节系统包括用于接收ECU控制命令的液压制动控制电路6、用于保证安全性能的ABS滑模控制器7和用于调节制动液压的制动液压阀8，从而控制液压制动力，保证汽车制动安全。发电储电系统是汽车行驶的动力来源，包括整流器9、滤波器10、电位计11和蓄电池12，电机5依次经整流器9、滤波器10以及电位计11与蓄电池12电连接。
刹车信号传感器2安装在制动踏板1上并与电子控制单元3电连接，以采集制动信号并传送给电子控制单元3。电子控制单元3是制动能量回收的核心部分，其分别与电机控制电路4和液压制动控制电路6电连接，用于判断汽车制动时的强弱程度，以及计算制动所需制动力矩，并向电机控制电路4以及液压制动控制电路6发送控制命令。电机控制电路4经电机5与发电储电系统电连接，以接收来自电子控制单元3的控制命令，控制电机5制动，并对汽车动能进行回收，将电能储存在发电储电系统的蓄电池中。制动时，通过电路切换，电机内部产生磁场，转子做切割磁感线运动，产生逆电动势，此时电动机反转，等同于一个发电机，将产生的电流接入蓄电池，即为能量回馈。此时转子受力减速，形成制动力，从而实现制动且回收动能。
电子控制单元3接收刹车信号传感器2传入的制动信号，经处理分析之后，判断汽车制动时的强弱程度，包括轻度制动、中度制动和紧急制动，然后发出控制命令驱动电机控制电路4和液压制动控制电路6两者之一或两者同时工作。
在本实施例中，制动液压阀8包括分别用于调节汽车前轴制动管路和后轴制动管路液压的两个制动液压阀，液压制动控制电路6经ABS滑模控制器7与两个制动液压阀8电连接，以接收来自电子控制单元3的控制命令，通过ABS滑模控制器7控制两个制动液压阀8进行液压制动。
本发明还提供了上述纯电动汽车制动能量回收系统的工作方法，如图2所示，包括：
（1）刹车信号传感器采集制动信号并传送给电子控制单元。
（2）电子控制单元根据接收到的制动信号大小，判断汽车制动时的强弱程度，即判断汽车处于轻度制动、中度制动以及紧急制动中哪一种制动状态，并分别按步骤（3）、（4）、（5）进行。
（3）当电子控制单元判断汽车处于轻度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路，控制电机开始制动，若检测到此时蓄电池的剩余电量，即SOC值≥95%，为了延长蓄电池的使用寿命，不回收电能，即不对蓄电池进行充电，否则，将制动能量回收到蓄电池中。此时液压制动控制电路不工作。
（4）当电子控制单元判断汽车处于中度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路和液压制动控制电路，若所需制动力矩大于电机最大制动力矩，且检测到此时蓄电池的SOC值＜95%，为了最大化回收电能，将电机制动力矩调到最大，剩余的制动力矩由液压制动系统提供。如果所需制动力矩大于电机最大制动力矩，且检测到此时蓄电池的SOC值≥95%，则不回收电能，按尽快制动的原则控制电机和液压制动系统进行制动。此时电机控制电路和液压制动控制电路均进行工作。
（5）当电子控制单元判断汽车处于紧急制动状态时，从安全性出发，启动ABS防抱死系统，电子控制单元计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给液压制动控制电路，ABS滑模控制器开始运行，执行机构经增压、保压、减压三个过程，将滑移率控制在最优值附近，使汽车平稳停下。此时电机控制电路不工作，无电能回收。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，包括制动踏板、刹车信号传感器、电子控制单元、电机控制电路、电机、液压调节系统和发电储电系统，所述液压调节系统包括液压制动控制电路、ABS滑模控制器和制动液压阀，用以控制液压制动力，所述刹车信号传感器安装在制动踏板上并与电子控制单元电连接，以采集制动信号并传送给电子控制单元，所述电子控制单元分别与电机控制电路和液压制动控制电路电连接，用于判断汽车制动时的强弱程度，以及计算制动所需制动力矩，并向电机控制电路以及液压制动控制电路发送控制命令，所述电机控制电路经电机与发电储电系统电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，控制电机制动，并对汽车动能进行回收，将电能储存在发电储电系统的蓄电池中。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，所述发电储电系统包括整流器、滤波器、电位计和蓄电池，所述电机依次经整流器、滤波器以及电位计与蓄电池电连接。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，所述电子控制单元接收刹车信号传感器传入的制动信号，经处理分析之后，判断汽车制动时的强弱程度，包括轻度制动、中度制动和紧急制动，然后发出控制命令驱动电机控制电路和液压制动控制电路两者之一或两者同时工作。
4.根据权利要求3所述的一种纯电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，所述制动液压阀包括分别用于调节汽车前轴制动管路和后轴制动管路液压的两个制动液压阀，所述液压制动控制电路经ABS滑模控制器与所述两个制动液压阀电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，通过ABS滑模控制器控制两个制动液压阀进行液压制动。
5.一种纯电动汽车制动能量回收系统的工作方法，其特征在于，包括：
（1）刹车信号传感器采集制动信号并传送给电子控制单元；
（2）电子控制单元根据接收到的制动信号大小，判断汽车制动时的强弱程度，即判断汽车处于轻度制动、中度制动以及紧急制动中哪一种制动状态，并分别按步骤（3）、（4）、（5）进行；
（3）当电子控制单元判断汽车处于轻度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路，控制电机开始制动，若此时蓄电池的剩余电量，即SOC值≥95%，不回收电能，即不对蓄电池进行充电，否则，将制动能量回收到蓄电池中，此时液压制动控制电路不工作；
（4）当电子控制单元判断汽车处于中度制动状态时，计算出制动所需的制动力矩大小，并发出控制命令给电机控制电路和液压制动控制电路，若所需制动力矩大于电机最大制动力矩，且此时蓄电池的SOC值＜95%，将电机制动力矩调到最大，剩余的制动力矩由液压制动系统提供，此时电机控制电路和液压制动控制电路均进行工作；
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