CN110525426A - 一种并联混合制动系统和制动控制方法 - Google Patents

一种并联混合制动系统和制动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联混合制动控制系统和制动控制方法，该方法为：并联混合动力驱动采用发动机和电机驱动，起步时，发动机关闭，电机单独启动；预定到爬坡路段时，如果发动机的功率低于设定值时，电机辅助运行；汽车加速时，电机运行，当汽车减速状态行驶时，电机则退出运行；当电机处于减速或制动情况时采用的能量回馈控制方法：电动汽车的变速箱将一部分机械能通过机械耦合器传递到电机，控制电机作为发电机进行发电，发电的电能通过逆变器存储到电池中。本发明在制动状态时，电机不会产生电能给驱动轮，反而经过逆变转换成发电机，此时发电机将制动产生的机械能转化为电能并储存在蓄电池中，提高了整车效率，延长了续航里程。

Description

一种并联混合制动系统和制动控制方法
技术领域
本发明涉及一种并联混合制动系统和制动控制方法。
背景技术
混合电动汽车与纯电动汽车以及传统燃油汽车最大的不同在于动力源，混合电动汽车具有电机以及发动机双动力源结构。电机具有环保和高效等特点，但是动力性不强且续航能力弱。发动机行驶里程长， 动力强劲，但是会产生大量的废气污染降。再生制动能量回馈控制策略的作用就是实现电机和发动机之问的相互协调与补充，在不同的工况下，根据驾驶员的指令，能量回馈控制策略的功效是在动态下，找到再生制动力和液压制动力的最佳平衡点，满足驾驶安全的前提下，最大限度地同收制动能量，从而达到增加电动汽车续航里程的效果。
传统汽车制动时，其产生的热能会通过热传递或者热交换的形式， 将热能散发到空气中以至于无法利用，大大浪费了能量，而具有再生制动装置的电动汽车，处于再生制动模式下，电机起到发电机的作用， 将汽车制动时产生的多余机械能转化为电能储存在电池内加以利用，从而有效的提高了续航里程。
当汽车处于城市工况时，由于路而堵塞，汽车需要频繁的制动、启停，消耗了大量能量，如果汽车能有效的吸收这一部分浪费的能量，可以将电动汽车的续航里程在原有的程度上提高10％到30％，因此能否研发出高效率的能量回收策略，配合有效的能量回收装置对于混合电动汽车的发展来说尤为关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种并联混合制动系统和制动控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种并联混合制动控制方法，该方法为：并联混合动力驱动采用发动机和电机驱动，起步时，发动机关闭，电机单独启动；预定到爬坡路段时，如果发动机的功率低于设定值时，电机辅助运行；汽车加速时，电机运行，当汽车减速状态行驶时，电机则退出运行；当电机处于减速或制动情况时采用的能量回馈控制方法：电动汽车的变速箱将一部分机械能通过机械耦合器传递到电机，控制电机作为发电机进行发电，发电的电能通过逆变器存储到电池中。
制动时：根据驾驶者踩下踏板的行程，计算汽车需要的转矩以及制动力的大小，同时，根据汽车当时的车速与当前行驶路面的附着情况，通过能量回馈控制方法，根据实际情况对液压制动力和再生制动力进行重新分配，并将最后计算的结果返馈到整车控制单元，整车控制单元根据当前电池的SOC值和车速，计算再生制动目标转矩，并将指令传给电机控制单元， 同时当前转矩值也返馈到制动控制单元，制动控制单元收到实际转矩值的反馈后，将与目标转矩值进行比较，确定最终摩擦力的目标值。
一种并联混合制动控制系统，包括主缸和助力器、位置传感器、制动踏板、整车控制单元、轮速传感器、车桥、制动片、制动钳、制动控制单元、储能系统和电机控制单元，整车控制单元电连接到制动控制单元、储能系统、电机控制单元、轮速传感器和位置传感器以及制动管路油压传感器，制动控制单元电连接到四轮的轮速传感器，并通过管道连接到四轮的制动钳以及主缸和助力器，主缸和助力器连接到制动踏板，制动踏板上安装有位置传感器，电机控制单元的电机连接到车桥，电机控制单元电连接到储能系统，车桥上安装有制动钳匹配的制动片。
电机控制单元的电机连接到机械耦合器，机械耦合器连接到变速箱和发动机，发动机连接到通过管道连接到油箱，电机通过功率变换器电连接到储能系统的电池。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
1）传统的燃油汽车为了满足不同的工况，速度支持以及爬坡需要往往会装载大功率的发动机，然而在很多工况下，发动机常常工作在负荷小，油耗高的状态，大大降低了经济性由于加入了电动机，本发明的混合电动汽车的控制方法相比于传统的燃油汽车来说，多了一条能量的传输路径，不仅起到辅助发动机提供驱动能的效果，而且使得配备的发动机的工作在更加高效的工作区间，达到节能减排的功效；
2）本发明在低速的行驶工况下， 混合动力汽车往往只采用电机工作的原理，从而实现废气的零排放；
3）本发明在制动状态时，电机不会产生电能给驱动轮，反而经过逆变转换成发电机，此时发电机将制动产生的机械能转化为电能并储存在蓄电池中，提高了整车效率，延长了续航里程。
附图说明
图1为本发明的控制结构原理示意图；
图2为本发明的并联混合动力总成架构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图2所示，一种并联混合制动控制系统，包括主缸和助力器1、位置传感器2、制动踏板3、整车控制单元4、轮速传感器5、车桥6、制动片7、制动钳8、制动控制单元9、储能系统10和电机控制单元11，整车控制单元4电连接到制动控制单元9、储能系统10、电机控制单元11、轮速传感器5和检测踏板位置变化的位置传感器2以及制动管路油压传感器13，制动控制单元9电连接到四轮的轮速传感器5，并通过管道连接到四轮的制动钳8以及主缸和助力器1，主缸和助力器1连接到制动踏板3，制动踏板3上安装有位置传感器2，电机控制单元11的电机连接到车桥6，电机控制单元11电连接到储能系统10，车桥6上安装有制动钳8匹配的制动片7，制动管路油压传感器13安装在主缸和助力器1的进液管道上。
电机控制单元11的电机连接到机械耦合器，机械耦合器连接到变速箱和发动机，发动机连接到通过管道连接到油箱，电机通过功率变换器电连接到储能系统10的电池。
实施例2：如图2所示，并联型结构如图2，驱动系统由发动机和电机两部分组成，两部分都可以单独的为汽车提高驱动能，也可以同时提供驱动能，所以并联型结构的混合动力汽车有三种驱动方式，与传统的汽车也更为相似， 在汽车制动时，电动机可以当做发电机使用，回收制动能量，存储在电池组中。
三种工作模式能与并联驱动方式有效结合，如起步时，发动机关闭，电机单独启动；预定到爬坡路段时，如果发动机的功率不足，电机辅助运行，增加功率；汽车加速时，电机也可以参与加速，而当汽车减速状态行驶时，电机则退出运行。在各种不同的工况下，并联型结构的混合动力汽车能够根据实际情况的需要进行选择，从而最大程度的发挥电机和发动机的各自优势。
一种并联混合制动控制方法，该方法为：并联混合动力驱动采用发动机和电机驱动，起步时，发动机关闭，电机单独启动；预定到爬坡路段时，如果发动机的功率低于设定值时，电机辅助运行；汽车加速时，电机运行，当汽车减速状态行驶时，电机则退出运行；当电机处于减速或制动情况时采用的能量回馈控制方法：电动汽车的变速箱将一部分机械能通过机械耦合器传递到电机，控制电机作为发电机进行发电，发电的电能通过逆变器存储到电池中。
并联混合制动系统内的能量回馈控制系统由两个单独的系统构成，分别是液压制动系统和再生制动系统，当电动汽车工作于再生制动模式下时( 减速或者制动情况) ，电动汽车上的一部分机械能传递给电机，通过再生控制系统，此时的电机将作为电动机使用，将多余的机械能转化为电能，再经过逆变器存储到电池中，实现了多余机械能的同收与再次利用，实现了节能减排的效果。
并联混合制动系统有三部分构成系统的控制单元，分别为电机控制单元11、制动控制单元9和整车控制单元4。其中，作为电动汽车的大脑，整车控制单元4是处于最顶层的控制单元，借助输入的控制策略实现对整车能量的管控。控制系统的第二层由电机控制单元11和制动控制单元9构成， 分别控制着液压制动力和再生制动力。
制动控制单元制动时：根据驾驶者踩下踏板的行程，计算汽车需要的转矩以及制动力的大小，同时，根据汽车当时的车速与当前行驶路面的附着情况（通过滑移率参数来确定的），通过能量回馈控制方法，根据实际情况（这个情况是这样的，制动器的制动消耗通常都是通过摩擦散热流失到空气中了，白白的浪费了，如果可以利用这部分的再生制动来牵引制动，可以节省能源，可以回收，但是这部分的牵引制动，制动力很小，不足以将车停住，如遇紧急情况，需要急刹车停住，那么制动回收制动就不好使了，只能通过全液压制动强制干涉，紧急制动，这部分的再生制动通常用在不是紧急时候的制动，即可对车辆有阻止作用，也能回收能量）对液压制动力和再生制动力进行重新分配（遇到紧急时，再生制动不起作用，液压制动全力刹车），并将最后计算的结果返馈到整车控制单元，整车控制单元根据当前电池的SOC值和车速，计算再生制动目标转矩，并将指令传给电机控制单元， 同时当前转矩值也返馈到制动控制单元，制动控制单元收到实际转矩值的反馈后，将与目标转矩值进行比较，确定最终摩擦力的目标值（采用ABS的控制方法，采用标定的方法实现，确定的摩擦力就是要需要产生的制动力，制动力的大小，根据油压是有线性关系的，不是踩刹车一味变大，需要在不同路面，不同附着系数下进行ABS标定的，确定不同的制动力）。
本发明相比于传统的燃油汽车来说，多了一条能量的传输路径，不仅起到辅助发动机提供驱动能的效果，而且使得配备的发动机的工作在更加高效的工作区间，达到节能减排的功效；在低速的行驶工况下，混合动力汽车往往只采用电机工作的原理，从而实现废气的零排放；在制动状态时，电机不会产生电能给驱动轮，反而经过逆变转换成发电机，此时发电机将制动产生的机械能转化为电能并储存在蓄电池中，提高了整车效率，延长了续航里程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种并联混合制动控制方法，其特征在于：该方法为：并联混合动力驱动采用发动机和电机驱动，起步时，发动机关闭，电机单独启动；预定到爬坡路段时，如果发动机的功率低于设定值时，电机辅助运行；汽车加速时，电机运行，当汽车减速状态行驶时，电机则退出运行；当电机处于减速或制动情况时采用的能量回馈控制方法：电动汽车的变速箱将一部分机械能通过机械耦合器传递到电机，控制电机作为发电机进行发电，发电的电能通过逆变器存储到电池中。
2.根据权利要求1所述的一种并联混合制动控制方法，其特征在于：制动时：根据驾驶者踩下踏板的行程，计算汽车需要的转矩以及制动力的大小，同时，根据汽车当时的车速与当前行驶路面的附着情况，通过能量回馈控制方法，对液压制动力和再生制动力进行重新分配，并将最后计算的结果返馈到整车控制单元，整车控制单元根据当前电池的SOC值和车速，计算再生制动目标转矩，并将指令传给电机控制单元， 同时当前转矩值也反馈到制动控制单元，制动控制单元收到实际转矩值的反馈后，将与目标转矩值进行比较，确定最终摩擦力的目标值。
3.一种并联混合制动控制系统，其特征在于：包括主缸和助力器（1）、位置传感器（2）、制动踏板（3）、整车控制单元（4）、轮速传感器（5）、车桥（6）、制动片（7）、制动钳（8）、制动控制单元（9）、储能系统（10）和电机控制单元（11），整车控制单元（4）电连接到制动控制单元（9）、储能系统（10）、电机控制单元（11）、轮速传感器（5）和位置传感器（2）以及制动管路油压传感器（13），制动控制单元（9）电连接到四轮的轮速传感器（5），并通过管道连接到四轮的制动钳（8）以及主缸和助力器（1），制动管路油压传感器（13）连接到主缸和助力器（1）的管道上，主缸和助力器（1）连接到制动踏板（3），制动踏板（3）上安装有位置传感器（2），电机控制单元（11）的电机连接到车桥（6），电机控制单元（11）电连接到储能系统（10），车桥（6）上安装有制动钳（8）匹配的制动片（7）。
4.根据权利要求4所述的一种并联混合制动控制系统，其特征在于：电机控制单元（11）的电机连接到机械耦合器，机械耦合器连接到变速箱和发动机，发动机连接到通过管道连接到油箱，电机通过功率变换器电连接到储能系统（10）的电池。
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