| 专利名称： | 电动汽车再生制动系统及其控制方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Electric car regeneration brake system and control method thereof | ||
| 专利号： | CN201510834747.1 | 申请时间： | 20151124 |
| 公开号： | CN105346533A | 公开时间： | 20160224 |
| 申请人： | 奇瑞汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 241009 安徽省芜湖市经济技术开发区长春路8号 | ||
| 发明人： | 周倪青; 高红博; 江涛 | ||
| 分类号： | B60T13/66; B60T13/12 | 主分类号： | B60T13/66 |
| 代理机构： | 合肥诚兴知识产权代理有限公司 34109 | 代理人： | 汤茂盛 |
| 摘要： | 本发明属于电动汽车制动技术领域，特别涉及一种电动汽车再生制动系统，包括与主缸相连的制动踏板，主缸中流出的制动流体经过三端口开关分别与制动卡块、流体蓄压器相连且端口2、3之间设置有泵电机，制动卡块输入端设置有电制动执行单元，制动卡块与制动盘构成配合；还包括制动踏板位置传感器、压力传感器、车速传感器；控制单元接收前述三个传感器采集到的信息，并进行处理后输出控制命令控制三端口开关的通断、泵电机或电制动执行单元的启停，并公开了该系统的控制方法。可对每个车轮独立的控制其制动力。通过主缸的流体蓄压器、三端口开关和泵电机的动作，使制动需求与制动效果匹配，并且不影响制动踏板感觉。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention belongs to the technical field of electric car braking, and particularly relates to an electric car regeneration brake system. The electric car regeneration brake system comprises a brake pedal connected with a main cylinder, braking fluid flowing out from the main cylinder is connected with a braking clamping block and a fluid accumulator through a three-port switch, and a pump motor is arranged between a second port and a third port; an electric braking execution unit is arranged at the input end of the braking clamping block, and the braking clamping block is fit with a braking disc; and the electric car regeneration brake system further comprises a brake pedal position sensor, a pressure sensor and a car speed sensor; and a control unit receives information collected by the three sensors, processes the information and outputs a control command to control on or off of the three-port switch and starting and stopping of the pump motor or the electric braking execution unit. A control method of the system is disclosed. The brake force of each car wheel can be independently controlled. Through motion of the fluid accumulator of the main cylinder, the three-port switch and the pump motor, the brake requirement is matched with the brake effect, and the feeling of pedal braking is not influenced. | ||
1.一种电动汽车再生制动系统，其特征在于：包括与主缸(12) 相连的制动踏板(11)，主缸(12)中流出的制动流体与三端口开关(13) 的端口1相连，三端口开关(13)的端口2、3分别与制动卡块(14)、 流体蓄压器(16)相连且端口2、3之间设置有泵电机(18)，制动卡块 (14)输入端设置有电制动执行单元(17)，制动卡块(14)与制动盘 (15)构成配合；还包括用于采集制动踏板(11)位置的制动踏板位置 传感器(21)、用于采集主缸(12)制动流体压力的压力传感器(22)、 用于采集车速的车速传感器(23)；控制单元(30)接收前述三个传感 器采集到的信息，并进行处理后输出控制命令控制三端口开关(13)的 通断、泵电机(18)或电制动执行单元(17)的启停。
2.一种如权利要求1所述的电动汽车再生制动系统的控制方法， 包括如下步骤： (A)松开加速踏板时电机的驱动力矩为Tor1，计数器count1＝0； (B)根据车速传感器(23)采集到的车速V计算电机驱动力矩退 出步长STEP1、车辆减速度a1，电机实时力矩Treal＝Torl－ count1*STEP1； (C)根据电机实时的力矩Treal、车辆减速度a1计算整车质量M； (D)若制动踏板(11)未踩下，电机将Treal通过CAN总线发送 至电机控制器，若车速不为0，count1自加1并进入步骤B，若车速为 0，退出； (E)若制动踏板(11)踩下，根据压力传感器(22)的值Pneed、 制动踏板位置传感器(21)的变化率Sr＝ds/dt、整车质量M计算预期 的制动减速率aex；控制单元(30)根据预期的制动减速率aex和实时 力矩Treal的值控制三端口开关(13)的通断、泵电机(18)或电制动 执行单元(17)的启停，count1自加1并进入步骤B。
3.如权利要求2所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F包括如下步骤： (F1)若预期的制动减速率aex在设定的阈值内且Treal＞0，控制 单元(30)输出控制命令控制三端口开关(13)的通断； (F2)若预期的制动减速率aex在设定的阈值内且Treal＜0，控制 单元(30)输出控制命令控制三端口开关(13)的通断、电制动执行单 元17以及泵电机(18)的启停； (F3)若预期的制动减速率aex在设定的阈值外，控制单元(30) 输出控制命令控制三端口开关(13)的通断和电制动执行单元(17)的 启停。
4.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F1中，控制单元(30)控制三端口开关(13)的 端口1、2接通且端口1、3断开，制动流体由主缸(12)进入制动卡块 柱体，以保持制动转矩。
5.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F2包括如下步骤： (F21)通过压力传感器(22)的值Pneed、制动踏板位置传感器(21) 的变化率Sr、整车质量M以及车速V计算所需的制动力Tb； (F22)计算Pneed与前轮缸压力Pf的差值Pdiff＝Pneed－Pf； (F23)若|Pdiff|≥|Treal|，控制单元(30)控制三端口开关(13) 的端口1、2接通且端口1、3断开，并控制泵电机(18)动作，使得Treal +前轮缸压力Pf+后轮缸压力Pr＝Tb； (F24)若|Pdiff|＜|Treal|，控制单元(30)控制三端口开关(13) 的端口1、2断开且端口1、3接通，来自主缸(12)的制动流体通过三 端口开关(13)流入流体蓄压器(16)，控制单元(30)还控制电制动 执行单元(17)动作且电制动力矩与机械制动力矩相等。
6.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F3包括如下步骤： (F31)重复步骤F1； (F32)根据预期的制动减速率aex、整车质量M、车速V以及电机 实时的力矩Treal计算复合电制动Eadd； (F33)控制单元(30)控制电制动执行单元(17)动作在原车机 械制动的基础上叠加上复合电制动Eadd。
7.如权利要求2-6任一项所述的电动汽车再生制动系统的控制方 法，其特征在于：所述的步骤B中，计算车轮滑移率Slip，当车轮滑移 率Slip小于设定阈值时，机械制动力由ABS予以控制并退出。
8.如权利要求2-6任一项所述的电动汽车再生制动系统的控制方 法，其特征在于：所述的整车质量M、预期的制动减速率aex均通过查 表函数计算得出。
1.一种电动汽车再生制动系统，其特征在于：包括与主缸(12) 相连的制动踏板(11)，主缸(12)中流出的制动流体与三端口开关(13) 的端口1相连，三端口开关(13)的端口2、3分别与制动卡块(14)、 流体蓄压器(16)相连且端口2、3之间设置有泵电机(18)，制动卡块 (14)输入端设置有电制动执行单元(17)，制动卡块(14)与制动盘 (15)构成配合；还包括用于采集制动踏板(11)位置的制动踏板位置 传感器(21)、用于采集主缸(12)制动流体压力的压力传感器(22)、 用于采集车速的车速传感器(23)；控制单元(30)接收前述三个传感 器采集到的信息，并进行处理后输出控制命令控制三端口开关(13)的 通断、泵电机(18)或电制动执行单元(17)的启停。
2.一种如权利要求1所述的电动汽车再生制动系统的控制方法， 包括如下步骤： (A)松开加速踏板时电机的驱动力矩为Tor1，计数器count1＝0； (B)根据车速传感器(23)采集到的车速V计算电机驱动力矩退 出步长STEP1、车辆减速度a1，电机实时力矩Treal＝Torl－ count1*STEP1； (C)根据电机实时的力矩Treal、车辆减速度a1计算整车质量M； (D)若制动踏板(11)未踩下，电机将Treal通过CAN总线发送 至电机控制器，若车速不为0，count1自加1并进入步骤B，若车速为 0，退出； (E)若制动踏板(11)踩下，根据压力传感器(22)的值Pneed、 制动踏板位置传感器(21)的变化率Sr＝ds/dt、整车质量M计算预期 的制动减速率aex；控制单元(30)根据预期的制动减速率aex和实时 力矩Treal的值控制三端口开关(13)的通断、泵电机(18)或电制动 执行单元(17)的启停，count1自加1并进入步骤B。
3.如权利要求2所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F包括如下步骤： (F1)若预期的制动减速率aex在设定的阈值内且Treal＞0，控制 单元(30)输出控制命令控制三端口开关(13)的通断； (F2)若预期的制动减速率aex在设定的阈值内且Treal＜0，控制 单元(30)输出控制命令控制三端口开关(13)的通断、电制动执行单 元17以及泵电机(18)的启停； (F3)若预期的制动减速率aex在设定的阈值外，控制单元(30) 输出控制命令控制三端口开关(13)的通断和电制动执行单元(17)的 启停。
4.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F1中，控制单元(30)控制三端口开关(13)的 端口1、2接通且端口1、3断开，制动流体由主缸(12)进入制动卡块 柱体，以保持制动转矩。
5.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F2包括如下步骤： (F21)通过压力传感器(22)的值Pneed、制动踏板位置传感器(21) 的变化率Sr、整车质量M以及车速V计算所需的制动力Tb； (F22)计算Pneed与前轮缸压力Pf的差值Pdiff＝Pneed－Pf； (F23)若|Pdiff|≥|Treal|，控制单元(30)控制三端口开关(13) 的端口1、2接通且端口1、3断开，并控制泵电机(18)动作，使得Treal +前轮缸压力Pf+后轮缸压力Pr＝Tb； (F24)若|Pdiff|＜|Treal|，控制单元(30)控制三端口开关(13) 的端口1、2断开且端口1、3接通，来自主缸(12)的制动流体通过三 端口开关(13)流入流体蓄压器(16)，控制单元(30)还控制电制动 执行单元(17)动作且电制动力矩与机械制动力矩相等。
6.如权利要求3所述的电动汽车再生制动系统的控制方法，其特 征在于：所述的步骤F3包括如下步骤： (F31)重复步骤F1； (F32)根据预期的制动减速率aex、整车质量M、车速V以及电机 实时的力矩Treal计算复合电制动Eadd； (F33)控制单元(30)控制电制动执行单元(17)动作在原车机 械制动的基础上叠加上复合电制动Eadd。
7.如权利要求2-6任一项所述的电动汽车再生制动系统的控制方 法，其特征在于：所述的步骤B中，计算车轮滑移率Slip，当车轮滑移 率Slip小于设定阈值时，机械制动力由ABS予以控制并退出。
8.如权利要求2-6任一项所述的电动汽车再生制动系统的控制方 法，其特征在于：所述的整车质量M、预期的制动减速率aex均通过查 表函数计算得出。
翻译：技术领域
本发明属于电动汽车制动技术领域，特别涉及一种电动汽车再生制 动系统及其控制方法。
背景技术
电动汽车(EV)采用电动机为牵引装置，并应用化学蓄电池组、燃 料电池组、超级电容器组等为相应的能源回收存储装置，再由能源回收 存储装置在汽车驱动时提供相应的动能。
目前制动能量回馈控制策略主要分为两类：一类是“并联式”，即 对原车摩擦制动力不做调节，将回馈制动力直接叠加，其实现简单，对 原有制动系统不做改造，但制动能量回馈效率低，制动感觉较差；另一 类是“串联式”，即对电机回馈制动力与摩擦制动力进行协调控制，使 二者之和满足驾驶员总制动力需求，此策略能量回馈效率较高，但需要 对原有制动系统进行改造，控制相对复杂。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种串联式的电动汽车再生制动系统， 控制简单。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车再生制 动系统，包括与主缸相连的制动踏板，主缸中流出的制动流体与三端口 开关的端口1相连，三端口开关的端口2、3分别与制动卡块、流体蓄 压器相连且端口2、3之间设置有泵电机，制动卡块输入端设置有电制 动执行单元，制动卡块与制动盘构成配合；还包括用于采集制动踏板位 置的制动踏板位置传感器、用于采集主缸制动流体压力的压力传感器、 用于采集车速的车速传感器；控制单元接收前述三个传感器采集到的信 息，并进行处理后输出控制命令控制三端口开关的通断、泵电机或电制 动执行单元的启停。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明是涉及一种兼 顾踏板感觉的全可控混合制动系统，可对每个车轮独立的控制其制动 力。通过主缸的流体蓄压器、三端口开关和泵电机的动作，使制动需求 与制动效果匹配，并且不影响制动踏板感觉。
本发明的另一个目的在于提供一种串联式的电动汽车再生制动系 统的控制方法，控制简单。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种如权利要求1所 述的电动汽车再生制动系统的控制方法，包括如下步骤：(A)松开加速 踏板时电机的驱动力矩为Tor1，计数器count1＝0；(B)根据车速传感 器采集到的车速V计算电机驱动力矩退出步长STEP1、车辆减速度a1， 电机实时力矩Treal＝Torl－count1*STEP1；(C)根据电机实时的力矩 Treal、车辆减速度a1计算整车质量M；(D)若制动踏板未踩下，电机 将Treal通过CAN总线发送至电机控制器，若车速不为0，count1自加 1并进入步骤B，若车速为0，退出；(E)若制动踏板踩下，根据压力传 感器的值Pneed、制动踏板位置传感器的变化率Sr＝ds/dt、整车质量M 计算预期的制动减速率aex；控制单元根据预期的制动减速率aex和实 时力矩Treal的值控制三端口开关的通断、泵电机或电制动执行单元的 启停，count1自加1并进入步骤B。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明是涉及一种兼 顾踏板感觉的全可控混合制动系统，可对每个车轮独立的控制其制动 力。通过主缸的流体蓄压器、三端口开关和泵电机的动作，使制动需求 与制动效果匹配，并且不影响制动踏板感觉。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是现有的串联式制动力分配策略示意图；
图3是本发明串联式制动力分配策略示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种电动汽车再生制动系统，包括与主缸12相连的制动 踏板11，主缸12中流出的制动流体与三端口开关13的端口1相连，三 端口开关13的端口2、3分别与制动卡块14、流体蓄压器16相连且端 口2、3之间设置有泵电机18，制动卡块14输入端设置有电制动执行单 元17，制动卡块14与制动盘15构成配合；还包括用于采集制动踏板 11位置的制动踏板位置传感器21、用于采集主缸12制动流体压力的压 力传感器22、用于采集车速的车速传感器23；控制单元30接收前述三 个传感器采集到的信息，并进行处理后输出控制命令控制三端口开关13 的通断、泵电机18或电制动执行单元17的启停。通过设置三端口开关 13、电制动执行单元17以及泵电机18，可以根据车辆的运行状态和驾 驶员的意图，调整电制动、机械制动的输出力矩来满足制动需求。
本发明还公开了一种如前所述的电动汽车再生制动系统的控制方 法，包括如下步骤：(A)松开加速踏板时电机的驱动力矩为Tor1，计数 器count1＝0；(B)根据车速传感器23采集到的车速V计算电机驱动力 矩退出步长STEP1、车辆减速度a1，电机实时力矩Treal＝Torl－ count1*STEP1；(C)根据电机实时的力矩Treal、车辆减速度a1计算整 车质量M；(D)若制动踏板11未踩下，电机将Treal通过CAN总线发送 至电机控制器，若车速不为0，count1自加1并进入步骤B，若车速为 0，退出；(E)若制动踏板11踩下，根据压力传感器22的值Pneed、制 动踏板位置传感器21的变化率Sr＝ds/dt、整车质量M计算预期的制动 减速率aex；控制单元30根据预期的制动减速率aex和实时力矩Treal 的值控制三端口开关13的通断、泵电机18或电制动执行单元17的启 停，count1自加1并进入步骤B。通过上述步骤，可以对三端口开关13、 电制动执行单元17以及泵电机18进行合理的控制，保证制动力满足驾 驶员的需求。
优选地，所述的步骤F包括如下步骤：(F1)若预期的制动减速率 aex在设定的阈值内且Treal＞0，由于此时预期的制动减速率aex较小 且电机实时的力矩Treal为正表示驱动力矩，控制单元30输出控制命 令控制三端口开关13的通断，无需电制动执行单元17和泵电机18的 辅助；(F2)若预期的制动减速率aex在设定的阈值内且Treal＜0，由 于此时预期的制动减速率aex较小且电机实时的力矩Treal为负表示制 动力矩，控制单元30输出控制命令控制三端口开关13的通断、电制动 执行单元17以及泵电机18的启停，根据需求使用电制动执行单元17、 泵电机18进行辅助制动；(F3)若预期的制动减速率aex在设定的阈值 外，此时的机械制动不能满足制动需求，通过加入电制动执行单元17 来辅助制动，控制单元30输出控制命令控制三端口开关13的通断和电 制动执行单元17的启停。
控制单元30对三端口开关13的通断、电制动执行单元17以及泵 电机18的启停的控制策略有很多方式，本实施例中提供一种较为优选 的方案：所述的步骤F1中，控制单元30控制三端口开关13的端口1、 2接通且端口1、3断开，制动流体由主缸12进入制动卡块柱体，以保 持制动转矩。所述的步骤F2包括如下步骤：(F21)通过压力传感器22 的值Pneed、制动踏板位置传感器21的变化率Sr、整车质量M以及车 速V计算所需的制动力Tb；(F22)计算Pneed与前轮缸压力Pf的差值 Pdiff＝Pneed－Pf；(F23)若|Pdiff|≥|Treal|，控制单元30控制三 端口开关13的端口1、2接通且端口1、3断开，并控制泵电机18动作， 使得Treal+前轮缸压力Pf+后轮缸压力Pr＝Tb；(F24)若|Pdiff|＜ |Treal|，控制单元30控制三端口开关13的端口1、2断开且端口1、3 接通，来自主缸12的制动流体通过三端口开关13流入流体蓄压器16， 控制单元30还控制电制动执行单元17动作且电制动力矩与机械制动力 矩相等。所述的步骤F3包括如下步骤：(F31)重复步骤F1；(F32)根 据预期的制动减速率aex、整车质量M、车速V以及电机实时的力矩Treal 计算复合电制动Eadd；(F33)控制单元30控制电制动执行单元17动作 在原车机械制动的基础上叠加上复合电制动Eadd。通过上述步骤，使得 控制过程更为合理，并且不影响制动踏板的感觉。
优选地，所述的步骤B中，计算车轮滑移率Slip，当车轮滑移率 Slip小于设定阈值时，即当车轮差不多将要制动住时，机械制动力由 ABS予以控制并退出。此时，ABS控制机械制动力完全能够满足车辆制 动需求且ABS的控制策略非常的成熟、简单，无需再进行前面所述的复 杂的控制流程。
优选地，所述的整车质量M、预期的制动减速率aex均通过查表函 数计算得出。为了优化处理速度，在控制单元30中存储有查表函数， 这样，整车质量M、预期的制动减速率aex不需要通过计算得出，而仅 仅通过检索查表函数即可得到，增加了处理的速度，提高驾驶人员的舒 适度。
