CN111572517A - 一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车辆实现高效能源再生制动的液压系统，涉及新能源汽车技术领域，包括核心油路模块，该核心油路模块包括电磁换向阀、线性压力电磁阀和制动分泵行程模拟器；线性压力电磁阀能线性控制出口压力，具有使其T口与A口连通或使P口与A口连通两个状态；电磁换向阀选用二位五通阀，其具有使第一油口与第四油口连通并且使第二油口与第三油口连通，或者使第一油口与第五油口连通并且使第二油口与第四油口连通两个状态；制动分泵行程模拟器与第二油口连通，用于模拟车辆制动踏板压下行程；第五油口与A口连通。该液压系统用于新能源车辆上，再生制动效率高，能轻松实现ABS、ESP、ASR等功能，也能轻松实现柔性制动或紧急制动，安全性高，通用性好。

Description

一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统。

背景技术:

新能源汽车是指除单纯使用汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。近年来，为解决能源及环境问题、实现可持续发展，新能源汽车已经成为未来汽车产业发展的重要战略方向。

随着新能源汽车产业的迅猛发展，在对车辆制动时实现能源回收和再生利用已成为本领域技术人员的一个重要研发方向。现有技术中，汽车制动系统主要分气压制动和液压制动两类，其中气压制动主要适用于大型车辆，而液压制动主要适用于小型车辆。液压制动系统一般由制动助力泵、制动总泵、ABS泵、制动分泵、制动盘（毂）、制动片等组成，在车辆制动过程中，驾驶员需要先松开油门踏板再踩踏制动踏板，在踩踏制动踏板时，在制动总泵上产生的制动压力经过ABS泵后施加在各自动分泵上，使制动片抱紧制动盘（毂）实现车辆制动。而目前的新能源车辆的制动也是基于上述液压制动方案，其制动过程中的能源回收分为以下两种模式：

第一种模式：当油门踏板松开时，车辆ECU接收油门踏板松开的信号并直接驱动电机发电，将车辆的动能转化为电能以回收能量。这种模式下，在松开油门踏板时，车辆有明显的拖拽感觉，使得驾乘舒适感不佳。

第二种模式：当踏下制动踏板时，车辆按上述液压制动方案实施常规制动，在制动过程的同时，控制新能源车的电机发电回收制动能量。这种模式下，回收能量的大小功率固定或与制动压力成正比，能量回收效率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有新能源车辆再生制动能量转换效率的不足，提供一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统。

本发明通过以下技术方案来实现的：

一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，包括核心油路模块，所述核心油路模块包括电磁换向阀、线性压力电磁阀和制动分泵行程模拟器；

所述线性压力电磁阀包括P口、T口和A口，所述线性压力电磁阀使所述T口与A口连通或使所述P口与A口连通；

所述电磁换向阀包括第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和第五油口，所述电磁换向阀使第一油口与第四油口连通并且使第二油口与第三油口连通，或者所述电磁换向阀使第一油口与第五油口连通并且使第二油口与第四油口连通；

所述制动分泵行程模拟器与所述第二油口连通，所述制动分泵行程模拟器用于模拟车辆制动踏板压下行程；

所述第五油口与所述A口连通。

进一步的，还包括制动总泵、第一压力传感器、第二压力传感器、油壶、液压泵、第一单向阀和蓄能器，

所述制动总泵的油口与所述第四油口连通；

所述第一压力传感器用于检测所述制动总泵的油口压力；

所述油壶分别与所述第三油口、T口、制动总泵进油口和液压泵的吸油口连通；

所述液压泵的排油口与所述第一单向阀的一端连通；

所述第一单向阀的另一端与所述P口和蓄能器均连通，所述第一单向阀仅允许制动液从液压泵向P口和蓄能器方向单向流动；

所述第二压力传感器用于检测所述蓄能器的油口压力。

进一步的，还包括制动分泵，所述制动分泵与所述第一油口连通。

进一步的，所述车辆实现高效能源再生制动的液压系统，包括四个所述核心油路模块和两个第一压力传感器，所述制动总泵选用双联制动总泵，所述制动总泵包括两个活塞腔，一个所述活塞腔与两个所述核心油路模块中的两个第四油口均连通，另一个所述活塞腔与另两个所述核心油路模块中的两个第四油口均连通，两个所述第一压力传感器分别用于检测两个所述活塞腔的油口压力。

进一步的，还包括第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和冷却器；

所述液压泵选用正反转均可泵油的液压泵；

所述第二单向阀的一端与所述油壶连通，所述第二单向阀的另一端与所述液压泵连接有第一单向阀的油口连通，所述第二单向阀仅允许制动液从油壶向液压泵方向单向流动；

所述第三单向阀的一端与所述油壶连通，所述第三单向阀的另一端与所述液压泵远离第一单向阀的油口连通，所述第三单向阀仅允许制动液从油壶向液压泵方向单向流动；

所述第四单向阀的一端与所述液压泵远离第一单向阀的油口连通，所述第四单向阀的另一端与所述冷却器的一端连通，所述第四单向阀仅允许制动液从液压泵向冷却器方向单向流动；

四个所述制动分泵上均开设有与其内部连通的冷却油口，所述冷却油口均连接有防倒流单向阀，所述防倒流单向阀的另一端均与所述冷却器远离所述第四单向阀的一端连通，所述防倒流单向阀仅允许制动液从所述冷却器向制动分泵方向单向流动。

本发明的有益效果：

本发明一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，包括核心油路模块，该核心油路模块包括电磁换向阀、线性压力电磁阀和制动分泵行程模拟器。该核心油路模块应用于新能源车辆的制动上，与制动总泵和制动分泵连接。

在常规模式下，来自制动总泵的压力通过电磁换向阀施加在制动制动分泵行程模拟器上，制动的压力信号通过压力传感器转换为电信号传递给制动电脑，电脑经过计算，将制动信号分成两路传输，一路信号传输给再生制动系统，另一路信号传递给液压制动系统的线性电磁阀，在线性压力电磁阀上输出液压制动压力，控制制动分泵，实现摩擦制动。该过程中，电脑优先使用再生制动，在超出再生制动功率范围后，再使用摩擦制动。由此，新能源车辆能在最大再生制动功率内制动可实现能量完全再生制动（除能量转换损失外），再生制动效率高 ；通过电路控制能很轻松的实现ABS、ESP、ASR等功能，同时也能接收外部控制单元的信号（如自动驾驶）轻松实现柔性制动或紧急制动，安全性高，通用性适用性好。

在制动系统电路出现故障时，来自制动总泵的压力通过换向电磁阀，直接通往制动分泵，实现摩擦制动，可有效保证行车安全性。

附图说明

图1为本发明一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统中核心油路模块的液压系统原理图；

图2为本发明一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统中核心油路模块应用时控制系统流程示意图；

图3为本发明一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统用于新能源小型车制动的制动方案时的液压系统原理图；

图4为本发明一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统用于卡车客车制动的制动方案时的液压系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，包括核心油路模块（图1中虚线框线部分所示）。该核心油路模块包括电磁换向阀110、线性压力电磁阀120、制动分泵行程模拟器130。线性压力电磁阀120包括P口121、T口122和A口123，在使用时，通过该线性压力电磁阀120的线圈控制其阀芯可使T口122与A口123连通或者使P口121与A口123连通。电磁换向阀110包括第一油口111、第二油口112、第三油口113、第四油口114和第五油口115。通过电磁换向阀110的线圈得失电控制，可以实现其两个位置连通的关系的切换，其一是使第一油口111与第四油口114连通并且使第二油口112与第三油口113连通，其二是第一油口111与第五油口115连通并且使第二油口112与第四油口114连通。制动分泵行程模拟器130与第二油口112连通，制动分泵140与第一油口111连通，第五油口115与A口123连通。

在实施时：

上述电磁换向阀110可直接选用现有技术中的二位五通电磁阀或者其他阀件或阀件的组合，能实现上述油口连通的两个位置的切换即可。

上述线性压力电磁阀120可直接选用现有技术中的二位三通线性电磁阀，也可选用相同功能的阀件或阀件组合。需要注意的是，基于线性压力电磁阀的特性，其可利用阀芯内部结构的反馈，通过线圈电流大小来控制阀体内的介质流通压力（即输出压力）。

上述制动分泵行程模拟器130用于模拟车辆制动片压下行程。在具体实施时，该制动分泵行程模拟器130可以选用油缸模拟器，其包括缸筒、活塞和弹簧，活塞可在缸筒内滑动，活塞将缸筒分隔成制动液腔和回弹腔，制动液腔与第二油口112连通，弹簧设置在回弹腔内为活塞提供反弹力。

在具体实施时，该核心油路模块还需结合现有技术中车辆自身的制动分泵140、制动总泵200、油壶300、液压泵310、第一单向阀320和蓄能器330。其中制动分泵140与第一油口111连通，制动总泵200的油口与第四油口114连通，油壶300分别与第三油口113、T口122和液压泵310的吸油口连通，液压泵310的排油口与第一单向阀320的一端连通；第一单向阀320的另一端与P口121和蓄能器330均连通，第一单向阀320仅允许制动液从液压泵310向P口121和蓄能器330方向单向流动，蓄能器330用于保证对核心油路模块供液的压力稳定。同时，还设置第一压力传感器210以检测制动总泵200的油口压力，设置第二压力传感器211以检测蓄能器330的油口压力。

该车辆实现高效能源再生制动的液压系统控制流程如图2所示，该系统在初始状态时如图1所示，电磁换向阀110处于右位位置，即其第一油口111与第四油口114连通，其第二油口112与第三油口113连通；线性压力电磁阀120也处于右位位置，即T口122与A口123连通。

在正常工作状态下，车辆进行制动时，踩踏制动踏板会带动制动总泵200排油，此时第一压力传感器210检测到排油压力并反馈信号给制动控制电脑ECU， 制动控制电脑ECU控制电磁换向阀110实现换向，使其第一油口111与第五油口115连通并且使其第二油口112与第四油口114连通。此时，由制动总泵200排出的制动液经过第四油口114、第二油口112后进入制动分泵行程模拟器130，由制动分泵行程模拟器130对制动分泵的压下行程进行模拟，进而真实模拟出驾驶员踩制动踏板时感觉。同时，在踩制动踏板的过程中第一压力传感器210实时检测制动总泵200排液压力并持续反馈给制动控制电脑ECU，制动控制电脑ECU经过计算后实时控制线性压力电磁阀120的线圈电流。在线性压力电磁阀120的线圈得电时，其执行图示左位工作机能，即其P口121与A口123连通，此时来自液压泵310、第一单向阀320和蓄能器330的带压的制动液经P口121、A口123、第五油口115、第一油口111后作用于制动分泵140，实现摩擦制动。

因上述制动控制电脑ECU结合第一压力传感器210反馈的压力值可通过计算实时控制线性压力电磁阀120的线圈电流，基于线性压力电磁阀120的特性，实际上实现了对其A口123输出压力的实时控制，进而实现了对实际作用于制动分泵140的制动力的实时控制。在应用于车辆制动实际时，该计算方式可通过车辆装备的能源再生系统的能力、车辆制动性能、车速等综合得出。在车辆行驶过程中轻踩制动踏板减速乃至重踩踏板紧急制动时，由第一压力传感器210感应到踩踏制动踏板的力并反馈给制动控制电脑ECU，制动控制电脑ECU计算车辆能源再生系统在当前车速下和与该反馈力的制动要求下能回收能源的最大量，并结合第二压力传感器211反馈的线性压力电磁阀120进油压力，计算得出实际需要的制动力大小（线性压力电磁阀120出油的理论压力）。在制动时，优先使用能源再生系统制动，在超出再生制动功率范围后，制动控制电脑ECU根据计算结果调节线性压力电磁阀120线圈的电流，使其A口123输出液力大小与实际所需相匹配，完成摩擦制动过程，以此可实现能源的最大再生利用。

在遇到制动系统电路出现故障时，电磁换向阀110保持在其初始的右位位置，此时踩踏制动踏板由制动总泵200排出的制动液经第四油口114、第一油口111后直接作用于制动分泵140，此时制动方式与现有技术中常规的制动方式相同，保证在故障状态下的制动过程安全。

在具体实施时，如图3所示，该辅助车辆实现高效能源再生制动液压系统可用于新能源小型车制动方案。上述核心油路模块有四个，上述制动总泵200选用常规的双联制动总泵，其包括两个活塞腔，一个活塞腔与两个核心油路模块中的两个第四油口114均连通，以对新能源小型车上位于左前、右前的两组车轮进行制动控制；另一个活塞腔与另两个核心油路模块中的两个第四油口114均连通，以对新能源小型车上位于左后、右后的两组车轮进行制动控制。上述第一压力传感器210有两个，两个第一压力传感器210分别用于检测两个活塞腔的油口压力，其分别用于对新能源小型车的前轮和后轮的制动提供制动压力数据。

如图4所示，在应用于卡车等大型车辆的制动方案时，上述核心油路模块至少有四个，还可以根据大型车辆车轮组的数量设置为六个或八个等，实现每个油路模块对每组车轮组分别控制，其设置方式与应用于新能源小车上时的设置方式相同，此处不做赘述。考虑到大型车辆的实际需要，在上述新能源小型车制动方案基础上设有制动液循环散热系统。该制动液循环散热系统包括第二单向阀340、第三单向阀350、第四单向阀360和冷却器370。在应用于大型车辆时，液压泵310需选用正反转均可泵油的液压泵。第二单向阀340的一端与油壶300连通，第二单向阀340的另一端与液压泵310连接有第一单向阀320的油口连通，第二单向阀340仅允许制动液从油壶300向液压泵310方向单向流动；第三单向阀350的一端与油壶300连通，第三单向阀350的另一端与液压泵310远离第一单向阀320的油口连通，第三单向阀350仅允许制动液从油壶300向液压泵310方向单向流动；第四单向阀360的一端与液压泵310远离第一单向阀320的油口连通，第四单向阀360的另一端与冷却器370的一端连通，第四单向阀360仅允许制动液从液压泵310向冷却器370方向单向流动。四个制动分泵140上均开设有与其内部连通的冷却油口，冷却油口均连接有防倒流单向阀141，防倒流单向阀141的另一端均与冷却器370远离第四单向阀360的一端连通，防倒流单向阀141仅允许制动液从冷却器370向制动分泵140方向单向流动。

车辆正常运行时，液压泵310正转，制动液从油壶300经第三单向阀350、液压泵310、第一单向阀320后泵向蓄能器330及各线性压力电磁阀120，此时第二单向阀340及第四单向阀360处于关闭状态。当需要冷却制动液时，使液压泵310反转，此时第一单向阀320和第三单向阀350关闭，制动液从油壶300经第二单向阀340、第四单向阀360流入冷却器370冷却，经冷却后的制动液继续流动，在液力作用下打开各防倒流单向阀141，并同时控制电磁换向阀处于左位位置，实现对制动液的整体冷却。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，其特征在于，包括核心油路模块，所述核心油路模块包括电磁换向阀（110）、线性压力电磁阀（120）和制动分泵行程模拟器（130）；

所述线性压力电磁阀（120）包括P口（121）、T口（122）和A口（123），所述线性压力电磁阀（120）使所述T口（122）与A口（123）连通或使所述P口（121）与A口（123）连通；

所述电磁换向阀（110）包括第一油口（111）、第二油口（112）、第三油口（113）、第四油口（114）和第五油口（115），所述电磁换向阀（110）使第一油口（111）与第四油口（114）连通并且使第二油口（112）与第三油口（113）连通，或者所述电磁换向阀（110）使第一油口（111）与第五油口（115）连通并且使第二油口（112）与第四油口（114）连通；

所述制动分泵行程模拟器（130）与所述第二油口（112）连通，所述制动分泵行程模拟器（130）用于模拟车辆制动踏板压下行程；

所述第五油口（115）与所述A口（123）连通。

2.根据权利要求1所述的一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，其特征在于，还包括制动总泵（200）、第一压力传感器（210）、第二压力传感器（211）、油壶（300）、液压泵（310）、第一单向阀（320）和蓄能器（330），

所述制动总泵（200）的油口与所述第四油口（114）连通；

所述第一压力传感器（210）用于检测所述制动总泵（200）的油口压力；

所述油壶（300）分别与所述第三油口（113）、T口（122）、制动总泵进油口和液压泵（310）的吸油口连通；

所述液压泵（310）的排油口与所述第一单向阀（320）的一端连通；

所述第一单向阀（320）的另一端与所述P口（121）和蓄能器（330）均连通，所述第一单向阀（320）仅允许制动液从液压泵（310）向P口（121）和蓄能器（330）方向单向流动；

所述第二压力传感器（211）用于检测所述蓄能器（330）的油口压力。

3.根据权利要求2所述的一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，其特征在于，还包括制动分泵（140），所述制动分泵（140）与所述第一油口（111）连通。

4.根据权利要求3所述的一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，其特征在于，包括四个所述核心油路模块和两个第一压力传感器（210），所述制动总泵（200）选用双联制动总泵，所述制动总泵（200）包括两个活塞腔，一个所述活塞腔与两个所述核心油路模块中的两个第四油口（114）均连通，另一个所述活塞腔与另两个所述核心油路模块中的两个第四油口（114）均连通，两个所述第一压力传感器（210）分别用于检测两个所述活塞腔的油口压力。

5.根据权利要求4所述的一种车辆实现高效能源再生制动的液压系统，其特征在于，还包括第二单向阀（340）、第三单向阀（350）、第四单向阀（360）和冷却器（370）；

所述液压泵（310）选用正反转均可泵油的液压泵；

所述第二单向阀（340）的一端与所述油壶（300）连通，所述第二单向阀（340）的另一端与所述液压泵（310）连接有第一单向阀（320）的油口连通，所述第二单向阀（340）仅允许制动液从油壶（300）向液压泵（310）方向单向流动；

所述第三单向阀（350）的一端与所述油壶（300）连通，所述第三单向阀（350）的另一端与所述液压泵（310）远离第一单向阀（320）的油口连通，所述第三单向阀（350）仅允许制动液从油壶（300）向液压泵（310）方向单向流动；

所述第四单向阀（360）的一端与所述液压泵（310）远离第一单向阀（320）的油口连通，所述第四单向阀（360）的另一端与所述冷却器（370）的一端连通，所述第四单向阀（360）仅允许制动液从液压泵（310）向冷却器（370）方向单向流动；

四个所述制动分泵（140）上均开设有与其内部连通的冷却油口，所述冷却油口均连接有防倒流单向阀（141），所述防倒流单向阀（141）的另一端均与所述冷却器（370）远离所述第四单向阀（360）的一端连通，所述防倒流单向阀（141）仅允许制动液从所述冷却器（370）向制动分泵（140）方向单向流动。

Images