CN112208342B - 电动车的制动系统以及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车的制动系统以及电动车，能够降低轮毂电机驱动轮的发热量。电动车(100)的制动系统(10)包括：前轮再生制动部(11)，其进行前轮再生制动；后轮再生制动部(12)，其进行后轮再生制动；前轮机械制动部(13)，其进行前轮机械制动；后轮机械制动部(14)，其进行后轮机械制动；制动程度检测部(15)，其检测驾驶员进行制动时的制动程度信息；行驶状态检测部(16)，其检测电动车的行驶路面的坡度；以及制动控制部(17)，根据接收到的制动程度信息和行驶路面的坡度信息，控制前轮再生制动部、后轮再生制动部、前轮机械制动部以及后轮机械制动部，从而进行制动控制。

Description

电动车的制动系统以及电动车

技术领域

本发明涉及一种电动车的制动系统以及电动车。

背景技术

在当前环境污染问题日益严重、排放法规日益严苛的背景下，电动车作为一种新能源汽车技术，只以电能作为能量来源，可以使汽车自身动力系统排放实现近零排放。电动汽车技术的发展也促进了四轮独立控制技术的发展，其中轮毂电机技术可以实现驱动轮的独立控制，是一种具有发展前景的驱动技术。

轮毂电机是一种将电机或与电机相关的逆变器等零部件集成安装于轮辋之内的电动车驱动技术。其优势在于将原本位于悬架弹簧之上的汽车动力系统转移到悬架弹簧之下的轮辋之内，既实现了驱动轮的独立控制，将原本承载驱动系统的空间用于车辆乘坐及电池使用的空间，为车辆空间设计增加了更大的自由度。此外，由于轮毂电机驱动的车辆不需要驱动桥和差速器等机械部件，可降低整车质量，同时降低传动损耗。

虽然轮毂电机具有很多优势，但也存在一些制约其在乘用车领域广泛应用的缺点。如簧下质量增加导致车辆低速行驶平顺性恶化，系统集成于相对封闭的轮辋之内的轮毂电机工作时的热量管理问题等。车辆低速行驶平顺性可以通过悬架的调校进行改善，但轮毂电机热量管理问题的解决比较困难，尤其在城市低速行驶工况下，频繁制动致使电机和制动系统均成为热量来源。

发明内容

发明要解决的问题

针对轮毂电机驱动的电动车轮毂电机热量管理问题，本发明提出一种能够降低轮毂电机驱动轮的发热量的电动车的制动系统以及电动车。

解决问题的技术手段

本发明的电动车的制动系统，包括：前轮再生制动部，其进行前轮再生制动；后轮再生制动部，其进行后轮再生制动；前轮机械制动部，其进行前轮机械制动；后轮机械制动部，其进行后轮机械制动；制动程度检测部，其检测驾驶员进行制动时制动程度信息；行驶状态检测部，其检测电动车的行驶路面的坡度；以及制动控制部，其根据接收到的制动程度信息和行驶路面的坡度信息，控制前轮再生制动部、后轮再生制动部、前轮机械制动部以及后轮机械制动部，从而进行制动控制。

发明的效果

根据本发明的电动车的制动系统，能够降低轮毂电机驱动轮的发热量。

附图说明

图1是本发明的电动车的结构示意图。

图2是本发明的制动系统的结构框图。

图3是本发明的制动系统的控制流程示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是本发明的电动车的结构示意图。

如图1所示，本发明的电动车100包括：轮毂电机1、前半轴发电机3、机械制动部件4、前轮6、后轮7以及未图示的制动踏板等部件。其中，前轮6由传统车轮构成，起主要制动作用，机械制动部件4用以进行前轮机械制动，前半轴发电机3用于制动能量回收，以进行前轮再生制动。图1所示前轮各轮安装有各自的发电机，也可仅安装一个发电机用于左右轮的制动能量回收。安装有轮毂电机1的后轮7作为电动车100的驱动轮。本发明的轮毂电机1高度集成电机控制器、电机和机械制动等部件，但也可由集成电机与电机控制器，而单独设置后轮机械制动部件。轮毂电机1除了驱动后轮7之外，还用于后轮再生制动。本发明的电动车100还具备制动系统10，制动系统10是通过程序来控制电动车100的上述各部件的多个功能部的集合，通过关于制动系统10的构成将于后续详述。此外，该电动车100具有除驱动及制动系统外的常规部件，如电池2和方向盘5等，在本发明提出的驱动及制动系统构成的电动车基础上添加其他部件及功能的电动车均在本发明保护范围内。

图2是本发明的制动系统的结构框图。

电动车100的制动系统10包括：前轮再生制动部11，其进行前轮再生制动；后轮再生制动部12，其进行后轮再生制动；前轮机械制动部13，其进行前轮机械制动；后轮机械制动部14，其进行后轮机械制动；制动程度检测部15，其检测驾驶员进行制动时的制动程度信息；行驶状态检测部16，其检测电动车的行驶路面的坡度；以及制动控制部17，根据接收到的制动程度信息和行驶路面的坡度信息，控制前轮再生制动部、后轮再生制动部、前轮机械制动部以及后轮机械制动部，从而进行制动控制。

前轮再生制动部11是由前半轴发电机3实现其功能的功能部，后轮再生制动部12是由轮毂电机1实现其功能的功能部，前轮机械制动部13是由机械制动部件4实现其功能的功能部，后轮机械制动部14是由集成于轮毂电机1的机械制动部件实现其功能的功能部。

制动程度信息对应于电动车的制动踏板的位置信息，可以是制动踏板位置的模拟或数字信号，也可以是集加速与制动功能为一体的踏板或其他控制汽车行驶的装置的位置或程度信号，该信号用于判断驾驶员的制动意图(强烈或紧急程度)。行驶状态检测部16可以使用现有的水平仪等实现其功能。

制动控制部17根据接收到的制动程度信息与预先存储的阈值的比较结果，并结合坡度信息，进行制动控制。该阈值为制动信号阈值，是汽车行驶控制器开发过程中，根据汽车实际运行情况标定得到的阈值，用于判断驾驶员制动需求的强度，从而分段进行制动系统控制。

图3是本发明的制动系统的控制流程示意图。下面结合图3对制动控制部17的控制流程进行说明。

制动控制部17按以下两条基本原则为前提进行控制：尽量用前轮再生制动回收能量；尽量少使用后轮机械制动，延长轮毂电机驱动轮的寿命。

在步骤S1中，接收制动程度信息和行驶路面的坡度信息，该坡度信息用于判断电动车100是否处于下坡行驶状态。对于是否处于下坡行驶状态的判断可以由制动控制部17进行，也可以由单独的判断部来进行。

在步骤S2中，判断制动程度信息是否大于第一阈值。在步骤S2的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S3，判断电动车100是否处于下坡行驶状态。在步骤S3的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S4，制动控制部17以前轮再生制动的方式进行制动控制。在步骤S3的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S5，制动控制部17以前轮再生制动为主、后轮再生制动为辅的方式进行制动控制。

第一阈值可以根据前轮再生制动的最大功率而设定。在制动程度信息在第一阈值以下的情况下，车辆处于缓慢行驶或小幅度缓慢减速状态，制动功率要求低，小于再生制动功率，再生制动即可满足制动要求，可减少机械制动系统的摩擦损耗及热量生成。下坡时，为防止制动时车辆载荷过分前移导致翻车事故，后轮将部分参与制动，根据制动信号的强弱，后轮制动的参与程度也不同。

在步骤S2的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S6，判断制动程度信息是否大于第二阈值。在步骤S6的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S7，判断电动车100是否处于下坡行驶状态。在步骤S7的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S5，制动控制部17以前轮再生制动为主、后轮再生制动为辅的方式进行制动控制。在步骤S7的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S8，制动控制部17以后轮再生制动为主、前轮再生制动为辅的方式进行制动控制。

第二阈值大于第一阈值，可以根据再生制动的最大功率设置，即，第二阈值可以根据前轮再生制动及后轮再生制动的最大功率的和而设定。出于安全考虑，可以略小于再生制动的最大功率进行标定设置。在制动程度信息大于第一阈值且在第二阈值以下的情况下，车辆可能处于低速缓慢减速至停车或高速缓慢减速的状态，制动需求有所提高，但仍在再生制动可覆盖的范围内。总体来说，制动程度信息在第二阈值以下的情况下，制动控制部17以再生制动的方式进行制动控制，制动程度信息大于第二阈值的情况下，制动控制部17以再生制动和机械制动相结合的方式进行制动控制。

在步骤S6的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S9，判断制动程度信息是否大于第三阈值。在步骤S9的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S10，判断电动车100是否处于下坡行驶状态。在步骤S10的判断结果为“否”的情况下，进入步骤S11，制动控制部17以前轮全力再生制动、后轮再生制动及前轮机械制动为辅的方式进行制动控制。在步骤S10的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S12，制动控制部17以后轮全力再生制动、前轮再生制动及前轮机械制动为辅的方式进行制动控制。

第三阈值大于第二阈值，第三阈值一般根据制动信号是否为紧急制动进行标定。在制动程度信息大于第二阈值且在第三阈值以下的情况下，车辆处于低速制动停车或高速以较高减速度减速状态，制动功率已超过前轮再生制动功率，并且由于制动时载荷前移，前轮为主要制动轮，前轮机械及再生制动同时参与制动，后轮只在下坡时全力再生制动。这里的全力再生制动是指以再生制动的最大功率进行制动。

在步骤S9的判断结果为“是”的情况下，进入步骤S13，制动控制部17以前轮及后轮的全力再生制动且前轮及后轮的全力机械制动的方式进行制动控制。在制动程度信息大于第三阈值的情况下，车辆处于低速紧急制动停车或高速紧急减速状态，制动功率已超过前后轮共同作用时的再生制动功率，需要所有全力再生及机械制动以满足车辆制动需求，进而保证行驶安全。

本发明的电动车100的制动系统10中，使用再生制动将能量回收并传输至电池2存储，避免了使用机械制动时直接通过摩擦生热而散失。另外减少了后轮制动的使用频率，减少了后轮由于制动产生的热量，改善了轮毂电机的工作环境温度，可提高轮毂电机的工作寿命及可靠性。

本发明以设置三个阈值的情况为例进行说明，但阈值的数量也可根据实际需要增多(舒适度要求较高的车辆，控制更加细腻)或减少(结构或用途简单的车辆可简化控制逻辑)，并不限定于本发明的实施方式。

Claims (4)

1.一种电动车的制动系统，其特征在于，包括：

前轮再生制动部，其进行前轮再生制动；

后轮再生制动部，其进行后轮再生制动；

前轮机械制动部，其进行前轮机械制动；

后轮机械制动部，其进行后轮机械制动；

制动程度检测部，其检测驾驶员进行制动时的制动程度信息；

行驶状态检测部，其检测所述电动车的行驶路面的坡度；以及

制动控制部，其根据接收到的所述制动程度信息和行驶路面的坡度信息，控制所述前轮再生制动部、所述后轮再生制动部、所述前轮机械制动部以及所述后轮机械制动部，从而进行制动控制，

所述制动控制部根据接收到的所述制动程度信息与预先存储的阈值的比较结果，并结合所述坡度信息，进行制动控制，所述坡度信息用于判断所述电动车是否处于下坡行驶状态，

所述阈值包括第二阈值，所述第二阈值根据前轮再生制动及后轮再生制动的最大功率而设定，

所述制动程度信息在所述第二阈值以下的情况下，所述制动控制部以再生制动的方式进行制动控制，

所述制动程度信息大于所述第二阈值的情况下，所述制动控制部以再生制动和机械制动相结合的方式进行制动控制，

所述阈值还包括第一阈值，所述第一阈值设定为小于所述第二阈值，

所述制动程度信息在所述第一阈值以下的情况下，

根据所述坡度信息，判断不是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以前轮再生制动的方式进行制动控制，

根据所述坡度信息，判断是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以前轮再生制动为主、后轮再生制动为辅的方式进行制动控制，

所述制动程度信息大于所述第一阈值且在所述第二阈值以下的情况下，

根据所述坡度信息，判断不是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以前轮再生制动为主、后轮再生制动为辅的方式进行制动控制，

根据所述坡度信息，判断是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以后轮再生制动为主、前轮再生制动为辅的方式进行制动控制，

所述阈值还包括第三阈值，所述第三阈值设定为大于所述第二阈值，所述第三阈值对应于所述电动车进行紧急制动的状态，

所述制动程度信息大于所述第二阈值且在所述第三阈值以下的情况下，

根据所述坡度信息，判断不是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以前轮全力再生制动、后轮再生制动及前轮机械制动为辅的方式进行制动控制，

根据所述坡度信息，判断是下坡行驶状态的情况下，所述制动控制部以后轮全力再生制动、前轮再生制动及前轮机械制动为辅的方式进行制动控制，

所述制动程度信息大于所述第三阈值的情况下，所述制动控制部以前轮及后轮的全力再生制动且前轮及后轮的全力机械制动的方式进行制动控制。

2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，

所述第一阈值根据前轮再生制动的最大功率而设定。

3.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，

所述制动程度信息对应于所述电动车的制动踏板的位置信息。

4.一种电动车，其包括：由传统车轮构成的前轮；安装有轮毂电机的驱动后轮，所述电动车的特征在于，具备权利要求1至3中任一项所述的制动系统。