CN113844422A - 再生制动系统、电动车辆、再生制动系统控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种再生制动系统、电动车辆、再生制动系统控制方法和装置，涉及电动车辆制动技术领域。该再生制动系统，用于电动车辆的制动，包括制动踏板、负载传感器、控制器、第一制动器、第二制动器以及制动力传感器，其中：负载传感器用于检测作用于制动踏板的作用力；控制器，用于根据负载传感器检测的作用力的值，得到对应的初始制动力F0，并控制第一制动器按照初始制动力F0启动；当制动力传感器检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器启动，并产生作用于驱动装置的第二制动力。这样可以在制动的过程中，使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于提高司机的制动感受。

Description

再生制动系统、电动车辆、再生制动系统控制方法和装置

技术领域

本申请涉及电动车辆制动技术领域，尤其涉及到一种再生制动系统、电动车辆、再生制动系统控制方法和装置。

背景技术

再生制动亦称反馈制动，是一种使用在电动车辆上的制动技术。在制动时，可以把电动车辆的动能或势能传递到电机，此时，电机切换为发电机运转，以使制动过程中电动车辆的动能或者势能转化为电能并加以储存或利用，以实现能量的再生利用，而不是变成无用的热。因此，该制动过程是一个能量回收的过程。另外，在上述制动的过程中，电机产生的制动力矩作用于车轮，以对车轮施加制动力，从而可达到使电动车辆减速的效果。

由于再生制动存在制动扭矩随车速降低而减小的问题，这样，在制动的过程中就需要额外增加一个制动力矩来满足电动车辆的制动需求。为了解决这一问题，目前一些方案中，通常是在再生制动系统中的制动器上直接增加一个制动力矩。

但由于再生制动系统与制动踏板连接，因此该增加的制动力矩会对制动踏板产生一个与踩踏方向相反的作用力。这样可能会导致制动踏板踩踏不到位，从而影响制动效果。

发明内容

第一方面，本申请提供了一种再生制动系统，该再生制动系统包括制动踏板、负载传感器、控制器、第一制动器、第二制动器以及制动力传感器。其中：制动踏板可以在作用力的作用下，沿其开度方向运动。负载传感器用于检测作用于制动踏板上的作用力。第一制动器用于在控制器的控制下，产生作用于电动车辆的驱动装置的第一制动力。相类似的，第二制动器，用于在控制器的控制下，产生作用于电动车辆的驱动装置的第二制动力。制动力传感器，用于检测第一传感器产生的第一制动力的值。控制器，用于根据负载传感器检测的作用力的值，得到对应的初始制动力F0，并控制第一制动器按照初始制动力F0启动；当制动力传感器检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器启动。

在本申请实施例中，通过设置第一制动器和第二制动器，可以在控制器根据负载传感器检测的作用力的值得到初始制动力F0时，控制第一传感器以该初始制动力F0启动。由于随着电动车辆的速度的降低，第一制动器的第一制动力的值会减小，当制动力传感器检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器可控制第二制动器启动，此时，第一制动器和第二制动器同时制动，来满足电动车辆的制动要求。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于提高司机的制动感受。

在本申请一个可能的实现方式中，当制动力传感器检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，为了满足电动车辆的平缓制动的要求，可以使第一制动力的值与第二制动力的值的和不小于初始制动力。

在本申请一个可能的实现方式中，再生制动系统还可以包括速度传感器，这时，可通过速度传感器来检测得到电动车辆的行驶的速度值。在制动踏板上作用有作用力时，可以使控制器根据负载传感器检测到的该作用力的值，以及速度传感器检测到的速度值与设定速度值之间的差值计算得到制动力F0。从而可有效的提高对于电动车辆的制动力的计算精度，以实现有效制动。

在本申请一个可能的实现方式中，在具体设置第二制动器时，第二制动器可以但不限于为卡钳结构，该第二制动器可以与第一制动器集成为一体，以在使第二制动器能够为电动车辆提供额外的制动力的同时，使再生制动系统设置的较为紧凑。

在本申请另一个可能的实现方式中，还可以使第二制动器与第一制动器间隔设置。这样可以有效的避免将第二制动器提供的制动力对第一制动器产生影响，从而在使第二制动器能够为电动车辆提供额外的制动力的同时，可以使第二制动器的安装、拆卸等更加便利。

在本申请一个可能的实现方式中，再生制动系统还可以包括再生制动能量回收装置，控制器还用于在制动过程中，根据电动车辆的动能变化量与能量回收比例，控制再生制动能量回收装置将电动车辆的动能变化量转换成的电能进行回收。以实现能量的回收再利用，起到能源节约的作用。

第二方面，本申请提供了一种电动车辆，该电动车辆包括车轮，用于驱动车轮转动的电机，以及如第一方面所述的再生制动系统，其中：第一制动器和第二制动器固定于车轮的轮毂；第一制动器和第二制动器用于根据控制器的控制实现对电机的制动。

在该电动车辆中，通过在其再生制动系统中设置第一制动器和第二制动器，可以在控制器根据负载传感器检测的作用力的值得到初始制动力F0时，控制第一传感器以该初始制动力F0启动。由于随着电动车辆的速度的降低，第一制动器的第一制动力的值会减小，当制动力传感器检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器可控制第二制动器启动。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

另外，在再生制动系统还包括再生制动能量回收装置时，控制器还用于根据电动车辆的动能变化量与能量回收比例确定电机产生的制动力矩。

在本申请一个可能的实现方式中，电动车辆的车轮包括至少两个主动轮，每个主动轮上分别设置有一个第一制动器。这样可以提高电动车辆的制动平稳性，同时满足车辆的制动要求，实现有效制动。

另外，还可以在每个主动轮上分别设置一个第二制动器，以有利于维持恒定的减速水平，并有利于提高电动车辆的制动效率。

第三方面，本申请提供了一种再生制动系统的控制方法，该方法可以包括：

获得作用于制动踏板的作用力的值；

根据作用力的值，得到对应的初始制动力F0；

控制第一制动器按照初始制动力F0启动；

获得第一制动器的第一制动力的值；

当第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器启动。

在将该再生制动系统的控制方法应用于再生制动系统中时，可以根据获得的作用力的值得到初始制动力F0，并控制第一制动器以该初始制动力F0启动。由于随着电动车辆的速度的降低，第一制动器的第一制动力的值会减小，当获得的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器可控制第二制动器启动。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

第四方面，本申请提供了一种再生制动系统的控制装置，该装置可以包括：

第一单元，用于获得作用于制动踏板的作用力的值；

第二单元，用于根据作用力的值，得到对应的初始制动力F0；

第三单元，用于获得第一制动器的第一制动力的值；

控制单元，用于控制第一制动器按照初始制动力F0启动；并当第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器启动。

在将该再生制动系统的控制装置应用于再生制动系统中时，可以根据第一单元获得的作用力的值得到初始制动力F0，并通过控制单元控制第一制动器以该初始制动力F0启动。由于随着电动车辆的速度的降低，第一制动器的第一制动力的值会减小，当获得的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器可控制第二制动器启动。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的电动车辆的结构示意图；

图2为现有技术提供的再生制动系统制动过程中电动车辆的速度减少量曲线图；

图3为本申请实施例提供的电动车辆的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的再生制动系统制动过程中电动车辆的速度减少量曲线图；

图5为本申请实施例提供的电动车辆的局部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的再生制动系统的控制方法流程图；

图7为本申请实施例提供的再生制动系统的控制装置的结构示意图。

附图标记：

1-车轮；2-电机；3-第一制动器；4-制动踏板；5-负载传感器；6-控制器；7-第二制动器；

8-速度传感器；9-制动力传感器；10-第一单元；11-第二单元；12-第三单元；

13-控制单元。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的再生制动系统，下面首先说明一下其具体的应用场景，本申请实施例提供的再生制动系统可以但不限于应用于电动汽车等电动车辆。参照图1，图1示出了一种现有的电动车辆，该电动车辆包括车轮1、电机2以及再生制动系统，其中，车轮可以包括4个，图1所示右边的2个车轮1受电动机2驱动，可以称为主动轮，左边2个车轮1为从动轮，一般为设置在车辆前方。在图1中也展示出了该电动车辆中再生制动系统的布局方式，其中，该再生制动系统包括第一制动器3、制动踏板4和负载传感器5。由于再生制动系统中的第一制动器3存在制动力随车速降低而减小的问题，参照图2，当第一制动器3的制动力开始减小时(图2中的t时刻)，电动车辆的速度减少量也会减小，这会使制动效果受到影响。这时，在制动的过程中就需要额外增加一个制动力矩来满足电动车辆的制动需求。为了解决这一问题，目前一些方案中，通常是在再生制动系统中的第一制动器3上直接增加一个制动力矩。但由于再生制动系统的制动器与制动踏板4连接，因此该增加的制动力矩会对制动踏板4产生一个与踩踏方向相反的作用力。这样可能会导致制动踏板4踩踏不到位，从而影响制动效果，进而影响司机的制动感受。本申请实施例提供的再生制动系统旨在解决上述问题，下面结合附图对本申请提供的再生制动系统的结构进行详细的说明。

参照图3，本申请实施例提供的再生制动系统可以包括制动踏板4、负载传感器5、控制器6、第一制动器3、第二制动器7以及制动力传感器9。其中，制动踏板4可与负载传感器5连接，这样在有作用力作用于制动踏板4时，可以使制动踏板4在其开度方向上运动，负载传感器5可检测该作用力的值。控制器6可用于根据负载传感器5检测的作用力的值计算得到制动电动车辆所需要的初始制动力F0，并控制第一制动器3以该初始制动力F0启动制动。

另外，再生制动系统还可以包括再生制动能量回收装置(图中未示出)，控制器6还可以与该再生制动能量回收装置连接，控制器6还用于在制动的过程中，根据电动车辆的动能变化量与能量回收比例，控制再生制动能量回收装置将电动车辆的动能变化量转换成的电能进行回收。另外，回收的电能还可以被用于驱动第一制动器3产生第一制动力，从而实现能量的再生利用。

由于在电动车辆制动的过程中，随着电动车辆的车速的降低，经再生制动能量回收装置转换的电能减少，从而使用于驱动第一制动器3产生第一制动力的电能减少，进而使第一制动器3产生的第一制动力减小。当第一制动器3的第一制动力开始减小时，电动车辆的速度减少量也会减小，这会使制动效果受到影响。因此，当制动力传感器9检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器启动。其中，第二制动器7启动所需要的能量可由电动车辆中的电源提供。值得一提的是，上述设定阈值应为一大于零的值。

在本申请实施例中，通过设置第一制动器3和第二制动器7，可以使控制器根据负载传感器5检测的作用力的值得到的初始制动力F0，并通过制动传感器检测到的第一制动器3的第一制动力的值与该初始制动力F0的对比，来实现对第一制动器3和第二制动器7的启动的控制，以满足电动车辆的制动要求。这样在电动车辆制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

另外，在制动力传感器9检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，为了满足电动车辆的制动的要求，可以使第一制动力的值与第二制动力的值的和不小于初始制动力。

在本申请实施例中，在再生制动系统中除了包括上述的结构外，还可以包括速度传感器8，以通过设置速度传感器8来检测得到作用力作用到踏板时，电动车辆的行驶的速度值。这样可以在制动踏板4上作用有作用力时，使控制器6根据该作用力，以及速度传感器8检测到的速度值与设定速度值之间的差值计算得到制动力F0。从而可有效的提高对于电动车辆的制动力的计算精度，以实现有效制动。

参照图5，在具体设置第一制动器3时，第一制动器3可以但不限于设置为卡钳结构，以便于实现与电动车辆的车轮1的固定。在对第一制动器3进行选型时，示例性的，第一制动器3可以为特斯拉S型制动器。由于卡钳结构的制动器的结构和作用原理为本领域技术人员所熟知，这里不再赘述。

另外，在具体设置第二制动器7时，第二制动器7也可以设置为卡钳结构。在一种可能的实施例中，该第二制动器7可以与第一制动器3集成为一体结构。在具体将第二制动器7和第一制动器3集成时，其集成方式可以有多种，示例性的，将第一制动器3和第二制动器7的功能模块设置于同一壳体内。由于第一制动器3产生第一制动力的能量可来自于再生制动能量回收装置回收的电能，第二制动器7启动所需要的能量可由电动车辆中的电源提供。这样，即使将第一制动器3和第二制动器7进行集成，也可以通过控制器分别控制二者的启动，从而在使第二制动器7能够为电动车辆提供额外的制动力的同时，使再生制动系统设置的较为紧凑。

继续参照图5，在本申请一些实施例中，还可以使第二制动器7与第一制动器3间隔设置，在具体对其进行布置时，不对第二制动器7与第一制动器3之间的间隔距离进行限制，只要在制动的过程中，使二者施加的制动力之间互不干扰即可。由于通常情况下，制动踏板4与第一制动器3连接，通过将第二制动器7与第一制动器3单独设置，可以有效简化控制器6对第一制动器3和第二制动器7的控制线路的布置，从而在使第二制动器7能够为电动车辆提供额外的制动力的同时，可以使第二制动器7的安装、拆卸等更加便利。

继续参照图3，由于本申请实施例提供的再生制动系统可应用于电动车辆，为便于说明，在本申请实施例中，以电动车辆为电动汽车为例进行说明，当电动车辆为其它类型的车辆时，再生制动系统的布局方式相类似。

图3展示了一种本申请实施例的再生制动系统在电动车辆中的布局方式的示意图，在该电动车辆中，包括车轮1，电机2，再生制动系统与车轮1和电机2连接，具体的，继续参照图3，车轮1与电机2固定连接，为了使电机2带动车轮1转动，通常可使车轮1与电机2的转轴相连接。另外，第一制动器3和第二制动器7可固定于车轮1的轮毂，这样，第一制动器3和第二制动器7可以根据控制器6的控制对电机2进行制动。由于车轮1通常与电机2的转轴连接，因此在电机2被制动的同时，可以实现对车轮1的制动。

在本申请实施例的电动车辆中，通过在其再生制动系统中设置第一制动器3和第二制动器7，可以在控制器6根据负载传感器5检测的作用力得到初始制动力F0时，来控制第一制动器3以该初始制动力F0启动。由于随着电动车辆的速度的降低，第一制动器3的第一制动力的值会减小，当制动力传感器9检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器6可控制第二制动器7启动，来满足电动车辆的制动要求。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

另外，参照图3，电动车辆的车轮1可以包括至少两个主动轮，在将第一制动器3设置于车轮1时，可以在每个主动轮上分别设置一个第一制动器3，以通过对每个主动轮进行制动来提高电动车辆的制动平稳性，同时满足车辆的制动要求，实现有效制动。

本申请一些实施例中，继续参照图3，在具体将第二制动器7设置于车轮1时，可以在每个主动轮上分别设置一个第二制动器7，以在满足电动车辆的制动要求的基础上，减少第二制动器7设置的数量，简化再生制动系统的结构，降低制动成本。

为了进一步了解本申请实施例的再生制动系统的工作过程，本申请实施例还提供了一种再生制动系统的控制方法，参照图6，该方法具体包括：

步骤001：获得作用于制动踏板4的作用力的值；

步骤002：根据作用力的值，得到对应的初始制动力F0；

步骤003：控制第一制动器3按照初始制动力F0启动；

步骤004：获得第一制动器的第一制动力的值；

当第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器7启动。

在将该再生制动系统的控制方法应用于再生制动系统中时，可以根据获得的作用力的值得到初始制动力F0，从而控制第一制动器3按照该初始制动力F0启动。随着电动车辆的速度的降低，第一制动器3的第一制动力的值会减小，当制动力传感器9检测的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制器6可控制第二制动器7启动，以使第一制动器3和第二制动器7同时制动，来满足电动车辆的制动要求。其中，上述设定阈值为一大于零的值，第一制动器3和第二制动器7同时制动时，第一制动力的值与第二制动力的值的和不小于初始制动力。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

另外，当再生制动系统还包括速度传感器8时，本申请实施例的控制方法还可以包括：

在作用力作用于制动踏板4时，获得电动车辆的速度值；

根据作用力的值，以及获得的速度值与设定速度值之间的差值得到初始制动力F0。

这样，可以通过速度传感器8来检测得到电动车辆的行驶速度，以在制动踏板4上作用有作用力时，能够根据负载传感器5检测到的作用力的值，以及速度传感器8检测到的车辆速度值与设定速度值之间的差值来计算得到初始制动力F0。从而可有效的提高对于电动车辆的制动力的计算精度，以提高制动的准确性。

对应于上述再生制动系统的控制方法，本申请实施例还提供了一种应用于再生制动系统的控制装置，该控制装置具体可以包括：

第一单元10：用于获得作用于制动踏板4的作用力的值；

第二单元11：用于根据作用力的值，得到对应的初始制动力F0；

第三单元12：用于获得第一制动器的第一制动力的值；

控制单元13：用于控制第一制动器3按照初始制动力F0启动；当第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制第二制动器7启动。

在将该再生制动系统的控制装置应用于再生制动系统中时，第二单元可以根据第一单元获得的作用力的值得到的初始制动力F0，从而使控制单元控制第一制动器3按照该初始制动力F0启动。随着电动车辆的速度的降低，第一制动器3的第一制动力的值会减小，当第三单元获得的第一制动力的值与初始制动力的差值的绝对值大于设定阈值时，控制单元可控制第二制动器7启动。其中，上述设定阈值为一大于零的值，第一制动器3和第二制动器7同时制动时，第一制动力的值与第二制动力的值的和不小于初始制动力，以满足电动车辆的制动要求。这样在制动的过程中，可使电动车辆具有恒定的减速水平，从而实现电动车辆的平缓减速，以有利于改善司机的制动感受。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种再生制动系统，用于电动车辆的制动，其特征在于，包括制动踏板、负载传感器、控制器、第一制动器、第二制动器以及制动力传感器，其中：

所述制动踏板，在作用力下运动；

所述负载传感器，用于检测作用于所述制动踏板的所述作用力；

所述第一制动器，用于在所述控制器的控制下，产生作用于所述电动车辆的驱动装置的第一制动力；

所述第二制动器，用于在所述控制器的控制下，产生作用于所述电动车辆的驱动装置的第二制动力；

所述制动力传感器，用于检测所述第一制动器产生的第一制动力的值；

所述控制器，用于根据所述负载传感器检测的作用力的值，得到初始制动力的值，并控制所述第一制动器按照所述初始制动力的值启动；当所述制动力传感器检测的所述第一制动力的值与所述初始制动力的值的差值的绝对值大于设定阈值时，控制所述第二制动器启动。

2.如权利要求1所述的再生制动系统，其特征在于，当所述制动力传感器检测的第一制动力的值与所述初始制动力的值的差值的绝对值大于设定阈值时，所述第一制动力的值与所述第二制动力的值的和不小于所述初始制动力的值。

3.如权利要求1所述的再生制动系统，其特征在于，还包括速度传感器，所述速度传感器用于在所述作用力作用于所述制动踏板时，检测所述电动车辆的速度值；

所述控制器还用于根据所述负载传感器检测的作用力的值，以及所述速度传感器检测的速度值与设定速度值之间的差值得到初始制动力的值。

4.如权利要求1所述的再生制动系统，其特征在于，所述第二制动器与所述第一制动器集成为一体；或者，所述第二制动器与所述第一制动器间隔设置。

5.如权利要求1～4任一项所述的再生制动系统，其特征在于，还包括再生制动能量回收装置，所述控制器还用于控制所述再生制动能量回收装置将所述电动车辆的动能变化量按照能量回收比例转换成的电能进行回收。

6.一种电动车辆，其特征在于，包括车轮，驱动所述车轮转动的电机，以及如权利要求1～5任一项所述的再生制动系统，其中：

所述第一制动器和所述第二制动器固定于所述车轮的轮毂，用于根据所述控制器的控制对所述电机进行制动。

7.如权利要求6所述的电动车辆，其特征在于，所述再生制动系统还包括再生制动能量回收装置，所述控制器还用于根据电动车辆的动能变化量与能量回收比例确定所述电机产生的制动力矩。

8.如权利要求7所述的电动车辆，其特征在于，所述车轮包括至少两个主动轮，每个主动轮上分别设置一个所述第一制动器。

9.如权利要求8所述的电动车辆，其特征在于，每个主动轮上分别设置一个所述第二制动器。

10.一种应用于如权利要求1～5任一项所述的再生制动系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获得作用于所述制动踏板的所述作用力的值；

根据所述作用力的值，得到初始制动力的值；

控制所述第一制动器按照初始制动力的值启动；

获得所述第一制动器产生的第一制动力的值；

当所述第一制动力的值与所述初始制动力的值的差值的绝对值大于设定阈值时，控制所述第二制动器启动。

11.一种应用于如权利要求1～5任一项所述的再生制动系统的控制装置，其特征在于，包括：

第一单元，用于获得作用于所述制动踏板的所述作用力的值；

第二单元，用于根据所述作用力的值，得到初始制动力的值；

第三单元，用于获得所述第一制动器产生的第一制动力的值；

控制单元，用于控制所述第一制动器按照初始制动力的值启动；并当所述第一制动力的值与所述初始制动力的值的差值的绝对值大于设定阈值时，控制所述第二制动器启动。

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