CN111907495B - 一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置，涉及新能源汽车制动系统领域，包括制动主缸，制动主缸出端口端有第一管路、第二管路，所述第一管路另一端连接有用于控制其通断的第四隔离阀，第二管路另一端连接有用于控制其通断的第五隔离阀；第一管路上连接有第一分路，第一分路另一端连通于蓄能器，第一分路上连接有用于控制其通断的第一进流阀；第二管路上还连接有第二分路，第二分路另一端也连通于蓄能器，所述第二分路上连接有用于控制其通断的第二进流阀；蓄能器上还连通有第三分路，第三分路另一端连通于第二管路。达到了不仅能降低能耗，并能有比较好的控制脚感，提升了产品的舒适性与安全性的效果。

Description

一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车制动系统领域，特别涉及一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置。
背景技术
在现代汽车市场上，新能源汽车越来越多，无论纯电动车型还是混合动力车，而人们最关注的问题之一就是车的续航里程。市场上几乎所有的新能源车都配有能量回收的功能。制动能量回收系统就是为了延长续航里程而采取的一种方法，其中通过制动将机械能转换为电能起着主导作用。但是，制动能量回收容易给驾驶员带来制动踏板行程不一致的感觉。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置，在车辆能量回收功能打开和关闭的两种情况下,相同的踏板行程车辆减速度是一样的，对于驾驶员来说踩下的制动踏板的行程是一致的，不仅能降低能耗，并能有比较好的控制脚感，提升了产品的舒适性与安全性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置，包括制动主缸，制动主缸出端口端有第一管路、第二管路，所述第一管路另一端连接有用于控制其通断的第四隔离阀，所述第二管路另一端连接有用于控制其通断的第五隔离阀；第四隔离阀与第五隔离阀另一端皆连通于ABS/ESC；
第一管路上还连接有第一分路，第一分路另一端连通于蓄能器，所述第一分路上连接有用于控制其通断的第一进流阀；
第二管路上还连接有第二分路，第二分路另一端也连通于蓄能器，所述第二分路上连接有用于控制其通断的第二进流阀；
蓄能器上还连通有第三分路，第三分路另一端连通于第一管路或第二管路，第三分路上连接有用于控制其通断的第三回流阀。
更进一步地，其工作状态包括加压过程和减压过程；
加压过程：电控液压控制器检测到驾驶员踩下踏板、且整车同时开启能量回收功能后，第一进流阀和第二进流阀打开，第四隔离阀和第五隔离阀关闭，制动液通过制动主缸、经过第一进流阀和第二进流阀进入到蓄能器中；
车轮上的制动力全部由驱动电机反拖产生提供，整车进行制动能量回收工作，电控液压控制器时刻监测踏板开度，判断总的制动力请求和反拖力矩大小；
当反拖力矩不够时，第一进流阀和第二进流阀关闭，第四隔离阀和第五隔离阀打开，由液压补充不够的制动力；电机反拖力和机械制动以串行方式协同工作使车辆达到减速效果；
泄压过程：在减压阶段，由于驾驶员已松开踏板或在松开过程中，此时第一进流阀和第二进流阀断电关闭，第四隔离阀和第五隔离阀断电打开，第三回流阀根据管路压强通电打开，由于此时制动踏板并没有踩下或主液压回路压力很小，制动主缸不存在压力，在压力的作用下，低压蓄能器中的制动液在在内部弹簧的作用下通过第三回流阀返回主缸。
更进一步地，其工作状况还包括正常情况：能量回收功能关闭时，当驾驶人踩下制动踏板，各个电磁阀均保持断电状态，制动液通过主缸、经过第四隔离阀和第五隔离阀直接进入到ABS/ESC。
更进一步地，所述第一管路上连接有用于感应管路压强的压力传感器。
更进一步地，所述蓄能器为弹簧式低压蓄能器。
更进一步地，装置各个阀门通过电控液压控制器EHC控制启闭，电控液压控制器EHC还通过高速CAN通讯连接电池控制器BCM和电机控制器MCU。
本发明的目的还在于提供一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，在车辆能量回收功能打开和关闭的两种情况下,对于驾驶员来说踩下的制动踏板的行程是一致的，不仅能降低能耗，并能有比较好的控制脚感，提升了产品的舒适性与安全性。
一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤一：电控液压控制器实时监测驾驶员是否有制动意图，包括通过AD采集制动踏板位移传感器的信号，判断和计算驾驶员踩下制动踏板的深度和速度，然后根据车辆制动特性匹配参数表得出此时车辆需要的制动减速度a的大小；
步骤二：根据踏板开度和踩下踏板的快慢程度判断驾驶员是否是在紧急制动；若是，则能量回收功能关闭；
步骤三：能量回收功能关闭时，进入正常情况的工作状态，直接进行液压制动；
能量回收功能开启时，装置进入加压过程的工作状态，并进行电制动力矩和液压制动力矩的分配；
步骤四：驾驶员已松开踏板或在松开过程中，装置进入泄压过程。
更进一步地，步骤二中，若不在紧急制动，通过电控液压控制器EHC时刻与电池控制器BCM、电机控制器MCU两个系统保持通讯，判断是否允许车辆进入能量回收状态，判断依据包括驱动电机的反拖力矩随着车速的不断变化、动力电池的SOC、温度、电流、通讯故障。
更进一步地，步骤三中：制动力矩分配参考计算公式：
由Fe+Fh+froll+faero＝Ma......(1)
可知Fe＝Ma-Fh-froll-faero......(2)
式中：Fe为驱动电机制动力，单位为N.m；Fh电控液压制动力，单位为N.m；Froll为车辆的滚阻，单位为N.m；faero为风阻阻力，单位为N.m；a为制动减速度，单位为m/s2；M为整车质量，单位为kg；
其中车辆的滚阻可以表示为：froll＝Mgμcosa......(3)
式中：μ为滚阻系数；M为整车质量，单位为kg；a为坡角，i为坡度，a＝arctan(i)；
车辆的风阻可以表示为：Faero＝0.5ρkAfV2......(4)
式中：k为风阻系数；Af为迎风面积，单位为m2；V为汽车速度，单位为km/h；ρ为空气密度，取1.3kg/m2。
更进一步地，步骤三中，可充电的功率产生扭矩
Figure GDA0003101355670000041
式中：Pc为可充电的功率，单位为Kw；n为电机转速，单位rpm；
据电池最大允许充电功率计算出对应的电池最大允许制动扭矩，若小于电机最大允许制动扭矩，则关闭能量回收功能或者以电池最大允许制动扭矩作为最大电制动扭矩请求。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
在车辆能量回收功能打开和关闭的两种情况下,对于驾驶人来说，相同的踏板行程车辆减速度是一样的，对于驾驶员来说踩下的制动踏板的行程是一致的。脚感给人一种可靠、安全的同时我们也可以将部分部件单独提取出来，在的车辆上实现能量回收这样不仅能降低能耗，并能有比较好的控制脚感，提升了产品的舒适性与安全性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的电气连接示意图。
图中，1、制动主缸；2、第一进流阀；3、第二进流阀；4、第三回流阀；5、第四隔离阀；6、第五隔离阀；7、蓄能器；8、压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置，如图1所示，包括制动主缸1，制动主缸1出端口端有第一管路、第二管路，第一管路另一端连接有用于控制其通断的第四隔离阀5，第二管路另一端连接有用于控制其通断的第五隔离阀6；第四隔离阀5与第五隔离阀6另一端皆连通于ABS/ESC；
如图1所示，第一管路上还连接有第一分路，第一分路另一端连通于蓄能器7，第一分路上连接有用于控制其通断的第一进流阀2；第一管路上连接有用于感应管路压强的压力传感器8，压力传感器8位于第一分路与制动主缸1之间。
第二管路上还连接有第二分路，第二分路另一端也连通于蓄能器7，蓄能器7为弹簧式低压蓄能器7，第二分路上连接有用于控制其通断的第二进流阀3；
蓄能器7上还连通有第三分路，第三分路另一端连通于第二管路，第三分路上连接有用于控制其通断的第三回流阀4。
如图1所示，本实施例中，第一进流阀2、第二进流阀3、第三回流阀4皆为常闭型两位两通阀，第四隔离阀5、第五隔离阀6皆为常开型两位两通阀。
如图2所示，装置各个阀门通过电控液压控制器EHC控制启闭，电控液压控制器EHC还通过高速CAN通讯连接电池控制器BCM和电机控制器MCU。执行控制器接收电控液压控制器EHC的控制信号，并通过自身功率器件以驱动可以独立工作的各个电磁阀进而控制制动液管路的流通路径，汽车蓄电池电源或直流转直流转换器(DC/DC)与执行器直接相连为电磁阀等供电，蓄电池电源正常工作电压为9V～16V，储液器中连接有用于感应储液量的液位传感器。
旁路装置系统的控制基本思路：由电控液压控制器EHC计算驾驶员制动请求、能量回收条件是否满足及考虑车辆的稳定性，发出回馈制动扭矩请求给电机控制器同时对旁路装置进行控制。
其具体控制方法包括如下步骤：
步骤一：电控液压控制器实时监测驾驶员是否有制动意图，包括通过AD采集制动踏板位移传感器的信号，判断和计算驾驶员踩下制动踏板的深度和速度，然后根据车辆制动特性匹配参数表得出此时车辆需要的制动减速度a的大小；
步骤二：根据踏板开度和踩下踏板的快慢程度判断驾驶员是否是在紧急制动；若是，则能量回收功能关闭；若不在紧急制动，通过电控液压控制器EHC时刻与电池控制器BCM、电机控制器MCU两个系统保持通讯，判断是否允许车辆进入能量回收状态，判断依据包括驱动电机的反拖力矩随着车速的不断变化、动力电池的SOC、温度、电流、通讯故障；
步骤三：能量回收功能关闭时，进入正常情况的工作状态，直接进行液压制动；
其中，正常情况：能量回收功能关闭时，当驾驶人踩下制动踏板，各个电磁阀均保持断电状态，制动液通过主缸、经过第四隔离阀5和第五隔离阀6直接进入到ABS/ESC(若车辆没有配备ABS/ESC，则制动液直接进入到四个轮缸)，液压制动为全部制动力。
能量回收功能开启时，装置进入加压过程的工作状态，并进行电制动力矩和液压制动力矩的分配；电机反拖力矩由电机控制器或轮速传感器确定。
其中，加压过程：电控液压控制器检测到驾驶员踩下踏板、且整车同时开启能量回收功能后，第一进流阀2和第二进流阀3打开，第四隔离阀5和第五隔离阀6关闭，制动液通过制动主缸1、经过第一进流阀2和第二进流阀3进入到蓄能器7中；
车轮上的制动力全部由驱动电机反拖产生提供，整车进行制动能量回收工作，电控液压控制器时刻监测踏板开度，判断总的制动力请求和反拖力矩大小；
当反拖力矩不够时，第一进流阀2和第二进流阀3关闭，第四隔离阀5和第五隔离阀6打开，由液压补充不够的制动力；电机反拖力和机械制动以串行方式协同工作使车辆达到减速效果；
可充电的功率产生扭矩
Figure GDA0003101355670000061
式中：Pc为可充电的功率，单位为Kw；n为电机转速，单位rpm；
据电池最大允许充电功率计算出对应的电池最大允许制动扭矩，若小于电机最大允许制动扭矩，则以电池最大允许制动扭矩作为最大电制动扭矩请求；即在制动力请求、电池最大允许制动扭矩和电机最大允许制动扭矩中取最小者作为回馈制动扭矩请求，EHC将该回馈制动扭矩请求发给电机控制器；在制动过程中，电机控制器会通过CAN通讯发出再生制动系统当前最大可提供的反拖力矩；电控液压控制器EHC会根据电池控制器BCM充电允许条件及驾驶员的意图来决定是否允许车辆进入能量回收模式和可充电的扭矩命令值。
制动力矩分配参考计算公式：
由Fe+Fh+froll+faero＝Ma......(1)
可知Fe＝Ma-Fh-froll-faero......(2)
式中：Fe为驱动电机制动力，单位为N.m；Fh电控液压制动力，单位为N.m；Froll为车辆的滚阻，单位为N.m；faero为风阻阻力，单位为N.m；a为制动减速度，单位为m/s2；M为整车质量，单位为kg；
其中车辆的滚阻可以表示为：froll＝Mgμcosa......(3)
式中：μ为滚阻系数；M为整车质量，单位为kg；a为坡角，i为坡度，a＝arctan(i)；
车辆的风阻可以表示为：Faero＝0.5ρkAfV2......(4)
式中：k为风阻系数；Af为迎风面积，单位为m2；V为汽车速度，单位为km/h；ρ为空气密度，取1.3kg/m2。
步骤四：驾驶员已松开踏板或在松开过程中，装置进入泄压过程。
泄压过程：在减压阶段，由于驾驶员已松开踏板或在松开过程中，此时第一进流阀2和第二进流阀3断电关闭，第四隔离阀5和第五隔离阀6断电打开，第三回流阀4根据管路压强通电打开，由于此时制动踏板并没有踩下或主液压回路压力很小，制动主缸1不存在压力，在压力的作用下，低压蓄能器7中的制动液在在内部弹簧的作用下通过第三回流阀4返回主缸。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，其特征在于：该控制方法使用的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置包括制动主缸，制动主缸出端口端有第一管路、第二管路，所述第一管路另一端连接有用于控制其通断的第四隔离阀，所述第二管路另一端连接有用于控制其通断的第五隔离阀；第四隔离阀与第五隔离阀另一端皆连通于ABS/ESC；
第一管路上还连接有第一分路，第一分路另一端连通于蓄能器，所述第一分路上连接有用于控制其通断的第一进流阀；
第二管路上还连接有第二分路，第二分路另一端也连通于蓄能器，所述第二分路上连接有用于控制其通断的第二进流阀；
蓄能器上还连通有第三分路，第三分路另一端连通于第一管路或第二管路，第三分路上连接有用于控制其通断的第三回流阀；
其工作状况还包括正常情况：能量回收功能关闭时，当驾驶人踩下制动踏板，各个电磁阀均保持断电状态，制动液通过主缸、经过第四隔离阀和第五隔离阀直接进入到ABS/ESC；
该控制方法包括如下步骤：
步骤一：电控液压控制器实时监测驾驶员是否有制动意图，包括通过AD采集制动踏板位移传感器的信号，判断和计算驾驶员踩下制动踏板的深度和速度，然后根据车辆制动特性匹配参数表得出此时车辆需要的制动减速度a的大小；
步骤二：根据踏板开度和踩下踏板的快慢程度判断驾驶员是否是在紧急制动；若是，则能量回收功能关闭；
步骤三：能量回收功能关闭时，进入正常情况的工作状态，直接进行液压制动；
能量回收功能开启时，装置进入加压过程的工作状态，并进行电制动力矩和液压制动力矩的分配；
步骤四：驾驶员已松开踏板或在松开过程中，装置进入泄压过程；
其工作状态包括加压过程和减压过程；
加压过程：电控液压控制器检测到驾驶员踩下踏板、且整车同时开启能量回收功能后，第一进流阀和第二进流阀打开，第四隔离阀和第五隔离阀关闭，制动液通过制动主缸、经过第一进流阀和第二进流阀进入到蓄能器中；
车轮上的制动力全部由驱动电机反拖产生提供，整车进行制动能量回收工作，电控液压控制器时刻监测踏板开度，判断总的制动力请求和反拖力矩大小；
当反拖力矩不够时，第一进流阀和第二进流阀关闭，第四隔离阀和第五隔离阀打开，由液压补充不够的制动力；电机反拖力和机械制动以串行方式协同工作使车辆达到减速效果；
泄压过程：在减压阶段，由于驾驶员已松开踏板或在松开过程中，此时第一进流阀和第二进流阀断电关闭，第四隔离阀和第五隔离阀断电打开，第三回流阀根据管路压强通电打开，由于此时制动踏板并没有踩下或主液压回路压力很小，制动主缸不存在压力，在压力的作用下，低压蓄能器中的制动液在内部弹簧的作用下通过第三回流阀返回主缸。
2.根据权利要求1所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，其特征在于：所述第一管路上连接有用于感应管路压强的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，其特征在于：所述蓄能器为弹簧式低压蓄能器。
4.根据权利要求1所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的控制方法，其特征在于：装置各个阀门通过电控液压控制器EHC控制启闭，电控液压控制器EHC还通过高速CAN通讯连接电池控制器BCM和电机控制器MCU。
5.据权利要求1所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的 控制方法，其特征在于：步骤二中，若不在紧急制动，通过电控液压控制器EHC时刻与电池控制器BCM、电机控制器MCU两个系统保持通讯，判断是否允许车辆进入能量回收状态，判断依据包括驱动电机的反拖力矩随着车速的不断变化、动力电池的SOC、温度、电流、通讯故障。
6.根据权利要求5所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的 控制方法，其特征在于：
步骤三中：制动力矩分配参考计算公式：
由Fe+Fh+froll+faero＝Ma......(1)
可知Fe＝Ma-Fh-froll-faero......(2)
式中：Fe为驱动电机制动力，单位为N.m；Fh电控液压制动力，单位为N.m；Froll为车辆的滚阻，单位为N.m；faero为风阻阻力，单位为N.m；a为制动减速度，单位为m/s2；M为整车质量，单位为kg；
其中车辆的滚阻可以表示为：froll＝Mgμcosa......(3)
式中：μ为滚阻系数；M为整车质量，单位为kg；a为坡角，i为坡度，a＝arctan(i)；
车辆的风阻可以表示为：Faero＝0.5ρkAfV2......(4)
式中：k为风阻系数；Af为迎风面积，单位为m2；V为汽车速度，单位为km/h；ρ为空气密度，取1.3kg/m2。
7.根据权利要求6所述的一种用于电控液压制动系统的旁路蓄能装置的 控制方法，其特征在于：
步骤三中，可充电的功率产生扭矩
Figure FDA0003101355660000031
式中：Pc为可充电的功率，单位为Kw；n为电机转速，单位rpm；
据电池最大允许充电功率计算出对应的电池最大允许制动扭矩，若小于电机最大允许制动扭矩，则关闭能量回收功能或者以电池最大允许制动扭矩作为最大电制动扭矩请求。
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