CN111775910A - 一种新能源商用车的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种新能源商用车的制动系统，其包括制动阀，与刹车踏板相连；制动控制器，与所述制动阀电连接，能够采集所述制动阀的制动信号；电机制动系统，用于对车辆的前轮或者后轮进行制动，包括相互电连接的电机和整车控制器，所述整车控制器与所述制动控制器电连接，能够将所述电机的状态反馈到所述制动控制器；第一气动制动系统，与所述制动控制器电连接，用于对车辆的前轮进行制动；第二气动制动系统，与所述制动控制器电连接，用于对车辆的后轮进行制动。本发明能够发挥电机的最大制动能力，从而实现不改变驾驶员操作习惯的前提下尽可能多的回收能量。

Description

一种新能源商用车的制动系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种新能源商用车的制动系统。
背景技术
现有传统燃油汽车采用机械摩擦力进行制动，商用车辆的摩擦制动力一般为气压制动力，新能源商用车则可以采用电机反拖力矩对车辆进行制动，同时使电机处于发电状态，并将产生的电能储存起来，从而节省车辆能量消耗。在新能源商用车上同时存在气压制动和电机制动两套制动系统，如何在保证制动安全平顺并且不改变驾驶员操作习惯的前提下尽可能多的回收能量，是需要解决的技术难题。
因此，需要一种新能源商用车的制动系统来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源商用车的制动系统，能够发挥电机的最大制动能力，从而实现不改变驾驶员操作习惯的前提下尽可能多的回收能量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种新能源商用车的制动系统，包括：
制动阀，与刹车踏板相连；
制动控制器，与所述制动阀电连接，能够采集所述制动阀的制动信号；
电机制动系统，用于对车辆的前轮或者后轮进行制动，包括相互电连接的电机和整车控制器，所述整车控制器与所述制动控制器电连接，能够将所述电机的状态反馈到所述制动控制器；
第一气动制动系统，与所述制动控制器电连接，用于对车辆的前轮进行制动；
第二气动制动系统，与所述制动控制器电连接，用于对车辆的后轮进行制动；
所述制动控制器被配置为：能够根据所述制动信号对作用在前轮和后轮上的制动力进行分配，并通过所述整车控制器控制所述电机，使得所述电机满负荷运行并与所述第一气动制动系统和所述第二气动制动系统配合对车辆进行制动。
可选地，所述电机制动系统还包括电池系统和电机控制器，所述电池系统与所述电机控制器电连接，所述电机控制器与所述电机电连接，所述整车控制器与所述电机控制器和所述电池系统电连接，所述整车控制器能够采集所述电池系统的状态。
可选地，还包括储气罐组件，所述储气罐组件与所述制动阀连通，且分别与所述第一气动制动系统和所述第二气动制动系统连通。
可选地，所述储气罐组件包括第一气罐和第二气罐，所述第一气罐分别与所述制动阀和所述第一气动制动系统连通，所述第二气罐分别与所述制动阀和所述第二气动制动系统连通。
可选地，所述第一气动制动系统包括第一制动控制模块和第一制动气室，所述第一制动控制模块上集成有第一进气口、第一出气口、第一排气口以及第一控制口，所述第一进气口与所述第一气罐连通，所述第一出气口与所述第一制动气室连通，所述第一控制口与所述制动阀连通。
可选地，所述第二气动制动系统包括第二制动控制模块和第二制动气室，所述第二制动控制模块上集成有第二进气口、第二出气口、第二排气口以及第二控制口，所述第二进气口与所述第二气罐连通，所述第二出气口与所述第二制动气室连通，所述第二控制口与所述制动阀连通。
可选地，所述制动阀包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室分别与所述第一气罐连通和所述第一控制口连通，所述第二腔室分别与所述第二气罐和所述第二控制口连通。
可选地，所述制动阀内集成有行程传感器，所述行程传感器能够采集驾驶员发出的制动信号，并传递至所述制动控制器。
可选地，所述第一出气口处设置有气压传感器，所述气压传感器与所述制动控制器电连接，所述制动控制器能够根据所述气压传感器传递的气压信息，使所述第一气动制动系统处于增压、保压或者减压的状态。
可选地，所述第一气动制动系统还包括防抱死电磁阀，所述防抱死电磁阀分别与所述第一出气口和所述第一制动气室连通，用于防止前轮在制动过程中被抱死。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种新能源商用车的制动系统，制动阀与刹车踏板相连，制动时，驾驶员踩踏刹车踏板，制动阀与制动控制器电连接，制动控制器通过采集制动阀的制动信号，对作用在汽车前轮和后轮上的制动力进行分配，通过整车控制器控制电机处于满负荷状态，与第一气动制动系统和第二气动制动系统相配合对车辆进行制动。通过在制动过程中，使电机处于满负荷状态，同时使电机处于发电状态，并将产生的电能储存起来，从而节省车辆能量消耗，在不改变驾驶员操作习惯的前提下实现能量的回收。
附图说明
图1是本发明一种新能源商用车的制动系统的示意图；
图2是本发明一种新能源商用车的制动系统中第一气动制动系统的示意图。
图中：
1、制动阀；2、制动控制器；3、电机制动系统；31、电机；32、整车控制器；33、电机控制器；34、电池系统；4、第一气动制动系统；41、第一制动控制模块；411、背压阀；4111、第一控制口；412、增压阀；4121、第一进气口；413、减压阀；4131、第一排气口；414、继动阀；4141、第一出气口；415、气压传感器；42、第一制动气室；43、防抱死电磁阀；5、第二气动制动系统；51、第二制动控制模块；52、第二制动气室；6、轮速传感器；7、储气罐组件；71、第一气罐；72、第二气罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了在汽车制动过程中，能够发挥电机的最大制动能力，从而实现不改变驾驶员操作习惯的前提下尽可能多的回收能量，如图1-图2所示，本发明提供一种新能源商用车的制动系统。本制动系统包括：制动阀1、制动控制器2、电机制动系统3、第一气动制动系统4和第二气动制动系统5，其中，制动阀1与刹车踏板相连；制动控制器2与制动阀1电连接，能够采集制动阀1的制动信号；电机制动系统3用于对车辆的前轮或者后轮进行制动，包括相互电连接的电机31和整车控制器32，整车控制器32与制动控制器2电连接，能够将电机31的状态反馈到制动控制器2；第一气动制动系统4与制动控制器2电连接，用于对车辆的前轮进行制动；第二气动制动系统5与制动控制器2电连接，用于对车辆的后轮进行制动；制动控制器被配置为：能够根据制动信号对作用在前轮和后轮上的制动力进行分配，并通过整车控制器32控制电机31，使得电机31满负荷运行并与第一气动制动系统4和第二气动制动系统5配合对车辆进行制动。
制动阀1与刹车踏板相连，制动时，驾驶员踩踏刹车踏板，制动阀1与制动控制器2电连接，制动控制器2通过采集制动阀1的制动信号，对作用在汽车前轮和后轮上的制动力进行分配，通过整车控制器32控制电机31处于满负荷状态，与第一气动制动系统4和第二气动制动系统5相配合对车辆进行制动。通过在制动过程中，使电机31处于满负荷状态，同时使电机31处于发电状态，并将产生的电能储存起来，从而节省车辆能量消耗，在不改变驾驶员操作习惯的前提下实现能量的回收。
具体地，制动阀1内集成有行程传感器，行程传感器能够采集驾驶员发出的制动信号，并传递至制动控制器2。制动控制器2根据制动阀1的推杆行程信号分析驾驶员需求的制动强度，根据不同的制动强度进行前后轮制动力分配，然后结合电机31可提供的最大制动力矩将后轮制动力分为电机31制动力和后轮气压制动力。
进一步地，电机制动系统3还包括电池系统34和电机控制器33，电池系统34与电机控制器33电连接，电机控制器33与电机31电连接，整车控制器32与电机控制器33和电池系统34电连接，整车控制器32能够采集电池系统34的状态。通过整车控制器32采集电池系统34的状态，能够得到电机31在制动过程中电能的供应，从而精准地控制电机31的输出制动力的大小。在本实施例中，电机31的输出轴与车辆后桥突缘通过传动轴连接，也可通过变速器与传动轴连接。整车控制器32与电机控制器33和电池系统34通过CAN总线相连并互相通信，实现对电机31制动力和气压制动力的协调控制。
进一步地，本制动系统还包括储气罐组件7，储气罐组件7与制动阀1连通，且分别与第一气动制动系统4和第二气动制动系统5连通。利用气罐组件存储高压气体，在需要制动时将气罐组件与第一气动制动系统4和第二气动制动系统5均连通，使得通过气压制动车辆的前后轮。
具体地，储气罐组件7包括第一气罐71和第二气罐72，第一气罐71分别与制动阀1和第一气动制动系统4连通，第二气罐72分别与制动阀1和第二气动制动系统5连通。通过分设第一气罐71和第二气罐72能够保证存储足够的高压空气，而且第一气罐71能够为第一气动制动系统4供气，第二气罐72能够为第二气动制动系统5供气，实现供气的分离，两者互不影响，即使其中一个发生故障，另一个依然可以正常供气。
进一步地，第一气动制动系统4包括第一制动控制模块41和第一制动气室42，第一制动控制模块41上集成有第一进气口4121、第一出气口4141、第一排气口4131以及第一控制口4111，第一进气口4121与第一气罐71连通，第一出气口4141与第一制动气室42连通，第一控制口4111与制动阀1连通。具体地，第一制动控制模块41由增压阀412、减压阀413、背压阀411和继动阀414组成，第一出气口4141设置在继动阀414上，第一进气口4121设置在增压阀412及继动阀414上，第一控制口4111设置在背压阀411上，第一排气口4131设置在减压阀413及继动阀414上。其中，增压阀412和减压阀413为常闭式电磁阀，背压阀411为常开式电磁阀。
具体地，第一出气口4141处设置有气压传感器415，气压传感器415与制动控制器2电连接，制动控制器2能够根据气压传感器415传递的气压信息，使第一气动制动系统4处于增压、保压或者减压的状态，能够对车辆的前轮根据实际的需要进行实时有效地控制。具体地控制过程如下：
增压状态：当制动控制器2需要使第一制动气室42压力增加时，对背压阀411和增压阀412供电，减压阀413不供电，使背压阀411关闭第一控制口4111与制动阀1的连接，增压阀412打开，使第一进气口4121处的高压空气通过增压阀412进入继动阀414，进而使继动阀414活塞下移，打开第一进气口4121与第一出气口4141的通道，最终使高压空气从第一进气口4121通过第一出气口4141进入第一制动气室42，实现第一制动气室42增压。同时气压传感器415将第一出气口4141的气压信号发送给制动控制器2。
保压状态：当第一制动气室42的压力达到要求时，制动控制器2对背压阀411供电，使背压阀411关闭第一控制口4111与制动阀1的连接，减压阀413和增压阀412不供电，第一制动控制模块41保持原来的状态，实现第一制动气室42保压。同时气压传感器415将第一出气口4141的气压信号发送给制动控制器2。
减压状态：当第一制动气室42的压力高于需求时，制动控制器2对背压阀411和减压阀413供电，增压阀412不供电，使背压阀411关闭第一控制口4111与制动阀1的连接，增压阀412关闭，减压阀413打开，继动阀414的活塞上腔的高压空气通过减压阀413从第一排气口4131排出，同时活塞上移，断开第一进气口4121和第一出气口4141的连接，同时打开第一出气口4141和第一排气口4131的连接，使第一制动气室42的高压空气从第一排气口4131排出，实现第一制动气室42减压。同时气压传感器415将第一出气口4141的气压信号发送给制动控制器2。
进一步地，第二气动制动系统5包括第二制动控制模块51和第二制动气室52，第二制动控制模块51上集成有第二进气口、第二出气口、第二排气口以及第二控制口，第二进气口与第二气罐72连通，第二出气口与第二制动气室52连通，第二控制口与制动阀1连通。同样地，第二气动控制系统与第一气动控制系统结构一样，同样，第二制动控制模块51能够在制动控制器2的控制下实现增压、保压和减压的功能。在此不做过多赘述。
进一步地，制动阀1包括第一腔室和第二腔室，第一腔室分别与第一气罐71连通和第一控制口4111连通，第二腔室分别与第二气罐72和第二控制口连通。通过上述设置，在制动控制器2无法正常工作的情况下，驾驶员通过控制制动阀1依然可以控制汽车进行制动。具体地，失效安全控制如下：
当本制动系统的电控失效时，制动控制器2不能对第一制动控制模块41发送指令，此时背压阀411打开，第一控制口4111与继动阀414连通，使得第一控制口4111与第一出气口4141连通，同时增压阀412和减压阀413关闭。从制动阀1过来的高压空气仍能通过第一制动控制模块41对第一制动气室42的压力进行控制，对车辆实施制动，保证行车安全。同理。第二制动控制模块51也可实现上述功能，保证汽车能够实现制动，保证行车的安全。
本制动系统的工作原理是：
整车控制器32根据电机31转速及电池SOC计算电机31在当前状态下可提供最大制动力矩，并通过CAN总线发送给制动控制器2。当驾驶员踩下刹车踏板时，制动阀1将驾驶员踩下的行程信号发送给制动控制器2。制动控制器2根据制动阀1推杆行程信号分析驾驶员需求的制动强度，根据不同的制动强度进行前后轮制动力分配，然后结合电机31可提供的最大制动力矩将后轮制动力分为电机31制动力和后轮气压制动力，之后将前轮制动力指令发送给第一制动控制模块41，将后轮制动力指令发送给第二制动控制模块51，将电机31制动力指令发送给整车控制器32，然后由第一制动控制模块41、第二制动控制模块51、整车控制器32分别对前轮气压制动力、后轮气压制动力、电机31制动力进行控制，实现车辆的减速，同时使电机31发电并将产生的电能储存在电池中，实现制动能量回收。当电控失效时，第一制动控制模块41和第二制动控制模块51的备压阀打开，增压阀412和减压阀413关闭，此时第一制动控制模块41和第二制动控制模块51的功能与传统气压制动系统的继动阀414相同，驾驶员仍然可以通过制动阀1对车辆的制动力进行控制，可以保证行车安全。
可选地，第一气动制动系统4还包括防抱死电磁阀43，防抱死电磁阀43分别与第一出气口4141和第一制动气室42连通，用于防止前轮在制动过程中被抱死。具体地，轮速传感器6将各个车轮的轮速信号发送给制动控制器2，制动控制器2根据轮速信号分析车辆的滑移率，当车轮出现抱死的趋势时，使电机31的制动力退出，后轮通过第二制动控制模块51对气压制动力进行补偿，并通过防抱死电磁阀43对各个车轮的制动力进行调节，实现车辆的防抱死控制。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，包括：
制动阀(1)，与刹车踏板相连；
制动控制器(2)，与所述制动阀(1)电连接，能够采集所述制动阀(1)的制动信号；
电机制动系统(3)，用于对车辆的前轮或者后轮进行制动，包括相互电连接的电机(31)和整车控制器(32)，所述整车控制器(32)与所述制动控制器(2)电连接，能够将所述电机(31)的状态反馈到所述制动控制器(2)；
第一气动制动系统(4)，与所述制动控制器(2)电连接，用于对车辆的前轮进行制动；
第二气动制动系统(5)，与所述制动控制器(2)电连接，用于对车辆的后轮进行制动；
所述制动控制器被配置为：能够根据所述制动信号对作用在前轮和后轮上的制动力进行分配，并通过所述整车控制器(32)控制所述电机(31)，使得所述电机(31)满负荷运行并与所述第一气动制动系统(4)和所述第二气动制动系统(5)配合对车辆进行制动。
2.根据权利要求1所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述电机制动系统(3)还包括电池系统(34)和电机控制器(33)，所述电池系统(34)与所述电机控制器(33)电连接，所述电机控制器(33)与所述电机(31)电连接，所述整车控制器(32)与所述电机控制器(33)和所述电池系统(34)电连接，所述整车控制器(32)能够采集所述电池系统(34)的状态。
3.根据权利要求1所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，还包括储气罐组件(7)，所述储气罐组件(7)与所述制动阀(1)连通，且分别与所述第一气动制动系统(4)和所述第二气动制动系统(5)连通。
4.根据权利要求3所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述储气罐组件(7)包括第一气罐(71)和第二气罐(72)，所述第一气罐(71)分别与所述制动阀(1)和所述第一气动制动系统(4)连通，所述第二气罐(72)分别与所述制动阀(1)和所述第二气动制动系统(5)连通。
5.根据权利要求4所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述第一气动制动系统(4)包括第一制动控制模块(41)和第一制动气室(42)，所述第一制动控制模块(41)上集成有第一进气口(4121)、第一出气口(4141)、第一排气口(4131)以及第一控制口(4111)，所述第一进气口(4121)与所述第一气罐(71)连通，所述第一出气口(4141)与所述第一制动气室(42)连通，所述第一控制口(4111)与所述制动阀(1)连通。
6.根据权利要求5所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述第二气动制动系统(5)包括第二制动控制模块(51)和第二制动气室(52)，所述第二制动控制模块(51)上集成有第二进气口、第二出气口、第二排气口以及第二控制口，所述第二进气口与所述第二气罐(72)连通，所述第二出气口与所述第二制动气室(52)连通，所述第二控制口与所述制动阀(1)连通。
7.根据权利要求6所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述制动阀(1)包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室分别与所述第一气罐(71)连通和所述第一控制口(4111)连通，所述第二腔室分别与所述第二气罐(72)和所述第二控制口连通。
8.根据权利要求1所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述制动阀(1)内集成有行程传感器，所述行程传感器能够采集驾驶员发出的制动信号，并传递至所述制动控制器(2)。
9.根据权利要求5所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述第一出气口(4141)处设置有气压传感器(415)，所述气压传感器(415)与所述制动控制器(2)电连接，所述制动控制器(2)能够根据所述气压传感器(415)传递的气压信息，使所述第一气动制动系统(4)处于增压、保压或者减压的状态。
10.根据权利要求5所述的一种新能源商用车的制动系统，其特征在于，所述第一气动制动系统(4)还包括防抱死电磁阀(43)，所述防抱死电磁阀(43)分别与所述第一出气口(4141)和所述第一制动气室(42)连通，用于防止前轮在制动过程中被抱死。
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