專利名稱：帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力電動車輛和純電動車輛的制動能量回收系統(tǒng),更確切地說，本發(fā)明涉及一種帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
再生制動系統(tǒng)是混合動力汽車與純電動汽車中最為重要的環(huán)節(jié)之一。在制動過程中需要在保證制動感覺的基礎(chǔ)上合理的分配再生制動力，對制動力進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。而原有的制動系統(tǒng)，在再生制動過程中無法保證踏板感覺，并且對于國內(nèi)的汽車廠商來說，因為部件資源和技術(shù)積累相對匱乏，很難完全開發(fā)出新型制動系統(tǒng)以滿足再生制動的功能需要，因此開發(fā)出獨(dú)立的一個裝置，對原有制動系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)再生制動過程中的制動力協(xié)調(diào)功能和踏板感覺模擬功能，具有現(xiàn)實的意義。經(jīng)檢索有以下4個專利申請與本發(fā)明相關(guān):一.中國專利公告號為CN201856653U，公告日為2011.06.08，發(fā)明名稱為汽車再生制動系統(tǒng)與液壓制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制裝置，申請?zhí)枮?01020564251.X。該發(fā)明設(shè)計的協(xié)調(diào)控制裝置包括制動模式切換控制器、工作模式切換閥和管路液壓模擬器，ABS液壓調(diào)節(jié)器等。在制動過程中，當(dāng)再生制動力參與制動時候，通過控制工作模式切換閥，控制制動液流向。該發(fā)明的不足之處在于，采用ABS液壓調(diào)節(jié)器無法對輪缸主動增壓，管路液壓模擬器只能在小強(qiáng)度的制動條件下，模擬踏板反饋的感覺，存儲一定量的制動液。在大強(qiáng)度的制動條件下，只能采用常規(guī)液壓模式進(jìn)行制動，能量回收能力有限。二.中國專利公告號為0吧019897681公告日為2011.09.28，發(fā)明名稱為一種汽車線控制動系統(tǒng)的制動踏板裝置，專利申請?zhí)枮?01020605818.3。該專利設(shè)計的制動踏板裝置中的感覺模擬器用來模擬踏板的感覺，其推桿推動踏板壓力傳感器擠壓壓電元件使其輸出踏板壓力信號，使用的中央處理單元接收到踏板壓力與踏板位移行程信號后，經(jīng)過信息融合處理，作出駕駛員制動意圖識別，并發(fā)出指令控制汽車制動.該發(fā)明的不足之處在于，壓電元件功能性與可靠性要求很高，難以實現(xiàn)，并且針對現(xiàn)有的制動系統(tǒng)無法使用，需要重新進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。三.中國專利公告號為CN101423055A，公告日為2009.05.06，發(fā)明名稱為一種混合動力轎車再生制動系統(tǒng)的電子制動操縱系統(tǒng)，專利申請?zhí)枮?00810051404.8。該專利設(shè)計的踏板力模擬器能夠模擬踏板感覺，通過踏板力模擬器控制真空助力器前后腔的壓力差推動主缸推桿控制輪缸壓力。在小強(qiáng)度制動條件下，是通過在執(zhí)行器活塞桿左端與真空助力器隔膜之間設(shè)置了一個空行程，來保證由電機(jī)全部提供再生制動力的同時模擬踏板的制動感覺。該方案的不足之處在于在小強(qiáng)度制動情況下，采用空行程的辦法保證再生制動參與的制動感覺和制動強(qiáng)度，空行程范圍的選取困難，踏板感無法準(zhǔn)確保證，并且踏板力模擬裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要與真空助力器一同工作。四.中國專 利公告號為CN101524995B，公告日為2010.09.29，發(fā)明名稱為混合動力轎車制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制方法，專利申請?zhí)枮?00910066789.X。該專利設(shè)計的制動力分配方法首先據(jù)法規(guī)規(guī)定確定制動強(qiáng)度門限值zO。當(dāng)制動強(qiáng)度小于zO時，采用小強(qiáng)度制動力分配策略，通過減小前、后軸液壓制動力增加電機(jī)再生制動力，當(dāng)制動強(qiáng)度大于zO時，采用大強(qiáng)度制動力分配策略，通過減小前軸液壓制動力增加電機(jī)再生制動力，后軸液壓制動力保持不變。該方案的不足之處在于，在對制動力分配的過程中對制動強(qiáng)度的劃分復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了電動車輛和純電動車輛制動能量回收系統(tǒng)回收能量時踏板感覺和傳統(tǒng)車輛不一致的問題，提供了一種帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)包括液壓制動子系統(tǒng)，所述的液壓制動子系統(tǒng)包括有制動踏板、真空助力器、制動主缸、儲液杯、常開電磁閥、常閉電磁閥、踏板行程模擬器、液壓調(diào)節(jié)單元、真空泵與單向閥。真空泵和真空助力器的前腔軟管連接，踏板行程模擬器的進(jìn)油孔與單向閥的出油口管路連接，單向閥的進(jìn)油口與儲液杯的出油口管路連接；制動踏板的頂端固定在駕駛室上，制動踏板的上端與真空助力器采用球頭鉚接連接，制動主缸的進(jìn)出油口與儲液杯上的進(jìn)出油口管路連接，制動主缸前腔與常開電磁閥的進(jìn)液口 A管路連接，常開電磁閥的油口 B與常閉電磁閥的進(jìn)油口 C管路連接，常開電磁閥的油口 B與液壓調(diào)節(jié)單元的前腔進(jìn)油口 E管路連接；常閉電磁閥的出油口 D與踏板行程模擬器的進(jìn)油孔管路連接，制動主缸的后腔與液壓調(diào)節(jié)單元進(jìn)油孔F管路連接。技術(shù)方案中所述的液壓調(diào)節(jié)單元的出油口 G與右前輪制動器管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元的出油口 H與左前輪制動器管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元的出油口 M與左后輪制動器管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元的出油口 N與右后輪制動器管路連接。技術(shù)方案中所 述的踏板行程模擬器包括端蓋、密封圈、活塞、第I彈簧、第2彈簧、限位塊和殼體。圓環(huán)狀的限位塊裝入殼體的內(nèi)腔并與內(nèi)腔底面的中心位置焊接在一起，第I彈簧安裝在圓環(huán)狀的限位塊內(nèi)并與殼體的底面相接觸，第2彈簧套裝在圓環(huán)狀的限位塊的周圍并與殼體的底面相接觸，活塞裝入殼體的內(nèi)腔為滑動連接，活塞的底面與第2彈簧的頂端面接觸連接，密封圈套裝在活塞上的密封槽內(nèi)，端蓋安裝在殼體的頂端并采用螺栓固定。一種帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的控制方法，其步驟如下:1.由各個傳感器獲取制動踏板行程信號、制動主缸的壓力信號、各車輪制動器中輪缸制動壓力信號和踏板力信號，并進(jìn)行信號值的修正；根據(jù)制動踏板行程信號判斷駕駛員制動需求，根據(jù)駕駛員需求的制動強(qiáng)度計算目標(biāo)制動壓力。所述的各傳感器即是右前輪壓力傳感器、左前輪壓力傳感器、右后輪壓力傳感器、左后輪壓力傳感器、主缸前腔壓力傳感器、主缸后腔壓力傳感器、踏板力和踏板位移傳感器與踏板行程模擬器壓力傳感器；所述的各車輪制動器即是右前輪制動器、右后輪制動器、左后輪制動器與左前輪制動器。2.根據(jù)目標(biāo)制動壓力和各車輪制動器中輪缸制動壓力信號對當(dāng)前制動狀態(tài)進(jìn)行判斷:若目標(biāo)制動壓力等于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，常開閥關(guān)閉，常閉閥開啟，液壓調(diào)節(jié)單元中的前右輪進(jìn)液閥與前左輪進(jìn)液閥處于關(guān)閉狀態(tài)，對右前輪制動器與左前輪制動器中輪缸進(jìn)行保壓，其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器與左前輪壓力傳感器。3.若目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，執(zhí)行下一步驟4，若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力，進(jìn)入第5步驟；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器、左前輪壓力傳感器。4.在目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力信號時，常開閥關(guān)閉，常閉閥開啟，液壓調(diào)節(jié)單元中的前右輪進(jìn)液閥與前左輪進(jìn)液閥處于關(guān)閉狀態(tài)，前右輪出液閥與前左輪出液閥處于開啟狀態(tài)，電機(jī)與前軸回路柱塞泵處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器與左前輪制動器中的輪缸進(jìn)行減壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器與左前輪壓力傳感器。5.若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力信號時，則對車輪制動器中的輪缸進(jìn)行增壓，增壓過程中如果踏板行程模擬器中剩余制動液很少，踏板行程模擬器中壓力與儲液杯中的壓力小于單向閥額定開啟壓力值時，單向閥開啟，制動液從儲液杯中流入踏板行程模擬器；比較傳感器所顯示的車輪制動器中的輪缸壓力與傳感器所顯示的踏板行程模擬器中的壓力，如果制動器中輪缸壓力大于踏板行程模擬器的壓力執(zhí)行步驟6，如果傳感器所顯示的制動器中輪缸壓力小于傳感器所顯示的踏板行程模擬器的壓力，則執(zhí)行步驟7 ;其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器、左前輪壓力傳感器與踏板行程模擬器壓力傳感器；所述的車輪制動器是指右前輪制動器與左前輪制動器。6.如果傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力大于傳感器所顯示的踏板行程模擬器的壓力，常開閥關(guān)閉，常閉閥開啟，前腔高壓閥處于開啟狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥處于關(guān)閉狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥與前右輪進(jìn)液閥處于開啟狀態(tài)，電機(jī)與前軸回路柱塞泵處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器與左前輪制動器中的輪缸進(jìn)行主動增壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器、左前輪壓力傳感器與踏板行程模擬器壓力傳感器。7.如果傳感器所顯 示的車輪制動器中輪缸壓力小于等于傳感器所顯示的踏板行程模擬器的壓力，常開閥關(guān)閉，常閉閥開啟，前腔高壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥處于開啟狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥與前右輪增壓閥處于開啟狀態(tài)，電機(jī)與前軸回路柱塞泵處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行被動增壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器、左前輪壓力傳感器、踏板行程模擬器壓力傳感器。8.緊急制動時常開閥處于開啟狀態(tài)，常閉閥處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓調(diào)節(jié)單元不工作，帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)按照傳統(tǒng)的制動模式進(jìn)行制動。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)只需在原有制動系統(tǒng)基礎(chǔ)上對制動管路進(jìn)行改動，只加入2個2位兩通開關(guān)電磁閥、一個踏板行程模擬器與一個單向閥即實現(xiàn)了系統(tǒng)的改進(jìn)，故硬件改造方案簡單。2.本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法可以根據(jù)駕駛員的需求和制動強(qiáng)度，通過控制常開電磁閥與常閉電磁閥，控制制動液在液壓系統(tǒng)中的流向，在滿足踏板感覺的同時調(diào)整電液制動力在前軸的分配，控制方法簡單易于實現(xiàn)。3.本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)在小強(qiáng)度制動時，制動液體進(jìn)入踏板行程模擬器和后輪制動器中的輪缸，能夠準(zhǔn)確的反饋踏板感覺。當(dāng)制動強(qiáng)度較大時，再生制動力不滿足制動需求時，制動液可以由ESP液壓調(diào)節(jié)單元的電機(jī)和柱塞泵從踏板行程模擬器泵出，而不是由制動主缸進(jìn)入制動器中的輪缸，因此本結(jié)構(gòu)能夠在最大程度上回收制動能量的基礎(chǔ)上保證制動感覺。4.參閱圖6，本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法可以在保證汽車制動踏板感覺的基礎(chǔ)上較大程度上發(fā)揮電機(jī)的再生制動功能，提高整車的能量利用率和經(jīng)濟(jì)性。制動踏板力100N時，電池的SOC從50%增加到50.09%。參閱圖7，al曲線為傳統(tǒng)制動踏板行程與踏板力關(guān)系曲線，a2曲線為車速100km/h，踏板位移IOOmm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線；a3曲線為車速60km/h，踏板位移IOOm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，a4曲線為車速20km/h，踏板位移70mm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，由圖可知，區(qū)域內(nèi)所有曲線全貼近傳統(tǒng)汽車制動踏板位移與踏板力關(guān)系曲線，本發(fā)明所設(shè)計的系統(tǒng)能夠保證制動感覺。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:圖1為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本發(fā)明所述的帶有踏·板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)控制策略的流程框圖；圖3為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的制動模式判別流程框圖；圖4為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的前后軸制動力分配圖；圖5為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)所采用的踏板行程模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)100N踏板力單次制動條件下電池的SOC變化情況；圖7為本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)踏板力與踏板行程關(guān)系曲線圖；圖中:1.右前輪，2.右后輪，3.左前輪，4.左后輪，5.右前輪壓力傳感器，6.左前輪壓力傳感器，7.右后輪壓力傳感器，8.左后輪壓力傳感器，9.制動踏板，10.真空助力器，
11.制動主缸，12.儲液杯，13.常開電磁閥，14.常閉電磁閥，15.踏板行程模擬器，16.主缸前腔壓力傳感器，17.主缸后腔壓力傳感器，18.踏板力和踏板位移傳感器，19.右前輪制動器，20.右后輪制動器，21.左后輪制動器，22.左前輪制動器，23.信號處理單元，24.數(shù)據(jù)處理單元，25.制動控制器，26.控制輸出單元，27.整車控制器(HCU)，28.CAN總線，29.發(fā)動機(jī)，30.電機(jī)控制器(MCU)，31.鉛酸蓄電池，32.變速器，33.主減速器，34.永磁同步電機(jī)，35.電池控制器(B⑶)，36.力矩偶合器，37.液壓調(diào)節(jié)單元，38.真空泵，39.單向閥，40.踏板行程模擬器壓力傳感器，41.進(jìn)油孔，42.模擬器蓋，43.密封圈，44.活塞，45.第一彈簧，46.第二彈簧，47.限位塊，48.殼體，49.出油孔，50.前腔高壓閥，51.前腔轉(zhuǎn)換閥，52.后腔轉(zhuǎn)換閥，53.后腔高壓閥，54.前右輪進(jìn)液閥，55.前左輪進(jìn)液閥，56.后左輪進(jìn)液閥，57.前軸回路柱塞泵，58.電機(jī)，59.后軸蓄能器，60.后右輪進(jìn)液閥，61.前右輪出液閥，62.前左輪出液閥，63.左后輪出液閥，64.右后輪出液閥，65.前軸蓄能器，66.后軸回路柱塞泵，β.制動力分配系數(shù)，al.傳統(tǒng)制動踏板行程與踏板力關(guān)系曲線，a2.車速100km/h，踏板位移IOOmm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，a3.車速60km/h，踏板位移IOOm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，a4.車速20km/h，踏板位移70mm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述:參閱圖1，本發(fā)明的目的在于解決目前混合動力橋車再生制動中踏板感覺不能協(xié)調(diào)的問題，提出了一種制動能量回收系統(tǒng)及其相應(yīng)的控制方法。圖1中所示的為前輪驅(qū)動的只在前軸進(jìn)行再生制動的并聯(lián)混合動力轎車的制動能量回收系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案同樣適用于其他H型制動管路分布的混合動力汽車及純電動汽車。參閱圖1，本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)包括液壓制動子系統(tǒng)、再生制動子系統(tǒng)與制動控制子系統(tǒng)(BCS)。所述的液壓制動子系統(tǒng)包括(ESP)液壓調(diào)節(jié)單元37、制動踏板9、真空助力器10、儲液杯12、真空泵38、制動主缸11、踏板行程模擬器15、常開電磁閥13、常閉電磁閥14與單向閥39。真空泵38和真空助力器10的前腔通過橡膠軟管連接，踏板行程模擬器15的進(jìn)油孔41與單向閥39的出油口管路連接，單向閥39的進(jìn)油口與儲液杯12的出油口管路連接。制動踏板9的頂端固定在駕駛室上，制動踏板9的上端與真空助力器10采用球頭鉚接連接，制動主缸11的進(jìn)出油口與儲液杯12上的進(jìn)出油口采用液壓管路連接，制動主缸11前腔通過液壓管路與2位2通的常開電磁閥13的進(jìn)液口 A連接，常開電磁閥13的另一油口 B與2位2通的常閉電磁閥14的進(jìn)油口 C液壓管路連接，常開電磁閥13的另一油口 B同時與液壓調(diào)節(jié)單元37的前腔進(jìn)油口 E采用液壓管路連接；2位2通的常閉電磁閥14的出油口 D與踏板行程模擬器15的進(jìn)油孔41采用液壓管路連接。制動主缸11的后腔與液壓調(diào)節(jié)單元37后軸進(jìn)油孔F采用液壓管路連接。所述的液壓調(diào)節(jié)單元37的出油口 G與右前輪制動器19管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元37的出油口 H與左前輪制動器22管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元37的出油口 M與左后輪制動器21管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元37的出油口 N與右后輪制動器20管路連接。所述的再生制動子系統(tǒng)包括電機(jī)控制器30、蓄電池31、變速器32、電機(jī)34與電池控制器35。永磁同步電機(jī)34與鉛酸蓄電池31之間電線連接，永磁同步電機(jī)34與電機(jī)控制器30之間為電線連接，永磁同步電機(jī)34輸出軸與變速器32輸入端采用力矩偶合器36連接；電池控制器35與鉛酸蓄電池31電線連接。電機(jī)控制器30與電池控制器35通過CAN總線28與整車控制器27相連接。所述的制動控制子系統(tǒng)包括右前 輪壓力傳感器5、左前輪壓力傳感器6、右后輪壓力傳感器7、左后輪壓力傳感器8、主缸前腔壓力傳感器16、主缸后腔壓力傳感器17、踏板力和踏板位移傳感器18、制動控制器25與踏板行程模擬器壓力傳感器40。
所述的制動控制器25包括信號處理單元23、數(shù)據(jù)處理單元24與控制輸出單元26，所述的信號處理單元由傳感器輸入信號處理電路與CAN信號處理電路組成。所述的數(shù)據(jù)處理單元采用中央處理器裝入制動力矩分配子程序和控制驅(qū)動子程序的芯片組成。所述的控制輸出單元26由控制輸出存儲器和電源電路組成。信號處理單元23、數(shù)據(jù)處理單元24與控制輸出單元26集成于一塊控制板卡之上。制動控制子系統(tǒng)的各個傳感器通過傳感器信號線和制動控制器25連接。制動控制器25通過CAN線28與整車控制器(HCU) 27連接通訊。在制動過程中再生制動子系統(tǒng)將當(dāng)前電機(jī)電池系統(tǒng)狀態(tài)通過電機(jī)控制器30與電池控制器35傳遞給整車控制器(HCU)27。制動控制子系統(tǒng)與整車控制器(HCU)通過CAN總線28通訊，獲取永磁同步電機(jī)34與鉛酸蓄電池31的狀態(tài)信號，并通過制動控制器25的信號處理單元23接收傳感器信號，數(shù)據(jù)處理單元(24)根據(jù)芯片中的制動力矩分配子程序，控制驅(qū)動子程序，當(dāng)前踏板位移和當(dāng)前制動輪缸壓力，主缸壓力，踏板行程模擬器壓力，電機(jī)電池狀態(tài)等來自于信號處理單元(23)的信號，向控制輸出單元26傳遞控制信號，控制輸出單元26接收并輸出控制信號，控制液壓制動子系統(tǒng)中的液壓調(diào)節(jié)單元37、常開電磁閥13、常閉電磁閥14和再生制動子系統(tǒng)電機(jī)電池系統(tǒng)。，永磁同步電機(jī)34輸出軸與變速器32輸入端采用力矩偶合器36連接，主減速器33與變速器32采用花鍵連接，永磁同步電機(jī)34根據(jù)控制輸出單元26傳遞的控制信號進(jìn)行再生制動，回收左前輪3與右前輪I的制動能量并傳遞到鉛酸蓄電池3 1中?？刂戚敵鰡卧?6輸出的控制信號通過控制液壓制動子系統(tǒng)中的液壓調(diào)節(jié)單元37和常開電磁閥13與常閉電磁閥14的開關(guān)，控制制動液體流入或者流出前右輪制動器19、右后輪制動器20、左后輪制動器21與左前輪制動器22，實現(xiàn)對液壓制動力的控制。參閱圖5，本發(fā)明使用的制動踏板行程模擬器的功能為模擬傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的踏板行程和踏板力的關(guān)系。踏板行程模擬器15由第I彈簧46、第2彈簧45、限位塊47、密封圈43、端蓋42、殼體48和活塞44組成。第I彈簧46和第2彈簧45皆選用圓柱螺旋彈簧，殼體48的左下角設(shè)置有排氣孔49，排氣孔49起排氣的作用，密封圈43選用橡膠質(zhì)的密封元件，起密封的作用，防止制動液進(jìn)入制動踏板行程模擬器15的下腔，端蓋42和殼體48是分離式的，圓環(huán)狀的限位塊(47)起到限位的作用，圓環(huán)狀的限位塊47裝入殼體48的內(nèi)腔并與內(nèi)腔底面的中心位置采用焊接方式連接在一起，第I彈簧45安裝在圓環(huán)狀的限位塊47內(nèi)并與殼體48的底面相接觸，第2彈簧46套裝在圓環(huán)狀的限位塊47的周圍并與殼體48的底面相接觸，活塞44裝入殼體48的內(nèi)腔為滑動連接，活塞44的底面與第2彈簧46的頂端面接觸連接，密封圈43套裝在活塞44上的密封槽內(nèi)，端蓋42安裝在殼體48的頂端并采用螺栓固定；為了減輕重量，端蓋42、殼體48、活塞44和限位塊47選用鋁合金材料。踩下制動踏板時，液壓油由進(jìn)液孔41進(jìn)入上腔推動活塞44向下運(yùn)動，第2彈簧46首先單獨(dú)作用，隨著制動強(qiáng)度的增加，隨著活塞44往下繼續(xù)運(yùn)動，活塞44的底面與第I彈簧45的頂端面相接觸，第I彈簧45和第2彈簧46共同起作用。參閱圖4，本發(fā)明提出總的技術(shù)方案控制前軸制動力與后軸制動力成β曲線分配，在前軸目標(biāo)制動力小于電機(jī)制動力時，前軸動力由電機(jī)制動力提供，完全回收前軸制動能量，在前軸目標(biāo)制動力大于電機(jī)制動力時，多于電機(jī)制動力的部分由液壓制動力補(bǔ)償。整個制動過程，后軸制動力完全由液壓制動力提供。本發(fā)明的技術(shù)方案同樣適用于其他類型的混合動力電動汽車。參閱圖1至圖3，采用本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的控制方法的步驟如下:1.由各傳感器獲取制動踏板9的行程信號、制動主缸11的壓力信號、各車輪制動器中輪缸制動壓力信號和踏板力信號，并進(jìn)行信號值的修正。根據(jù)制動踏板行程信號判斷駕駛員制動需求，根據(jù)駕駛員需求的制動強(qiáng)度計算目標(biāo)制動壓力。所述的各傳感器即是右前輪壓力傳感器5、左前輪壓力傳感器6、右后輪壓力傳感器7、左后輪壓力傳感器8、主缸前腔壓力傳感器16、主缸后腔壓力傳感器17、踏板力和踏板位移傳感器18與踏板行程模擬器壓力傳感器40。所述的各車輪制動器即是右前輪制動器19、右后輪制動器20、左后輪制動器21、左前輪制動器22。2.根據(jù)目標(biāo)制動壓力和各車輪制動器中輪缸制動壓力信號對當(dāng)前制動狀態(tài)進(jìn)行判斷:若目標(biāo)制動壓力等于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，常開閥13關(guān)閉，常閉閥14開啟，液壓調(diào)節(jié)單元37中的前右輪增壓 閥54與前左輪增壓閥55處于關(guān)閉狀態(tài)，對右前輪制動器19與左前輪制動器22中輪缸進(jìn)行保壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器5與左前輪壓力傳感器6。3.若目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，執(zhí)行下一步驟4，若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力，進(jìn)入第5步驟；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器5與左前輪壓力傳感器6。4.在目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力信號時，常開閥13關(guān)閉，常閉閥14開啟，液壓調(diào)節(jié)單元37中的前右輪進(jìn)液閥54與前左輪進(jìn)液閥55處于關(guān)閉狀態(tài)，前右輪出液閥61與前左輪出液閥62處于開啟狀態(tài)，電機(jī)58與前軸回路柱塞泵57處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器19與左前輪制動器22中的輪缸進(jìn)行減壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器5與左前輪壓力傳感器6。5.若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力信號時，則對車輪制動器中的輪缸進(jìn)行增壓。增壓過程中如果踏板行程模擬器15中剩余制動液很少，踏板行程模擬器15中壓力與儲液杯12中的壓力小于單向閥39額定開啟壓力值時，單向閥39開啟，制動液從儲液杯12中流入踏板行程模擬器15。比較傳感器所顯示的車輪制動器中的輪缸壓力與傳感器所顯示的踏板行程模擬器15的壓力，如果傳感器所顯示的制動器中輪缸壓力大于傳感器所顯示的踏板行程模擬器15的壓力執(zhí)行步驟6，如果傳感器所顯示的制動器中輪缸壓力小于傳感器所顯示的踏板行程模擬器15的壓力，則執(zhí)行步驟7。其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器5、左前輪壓力傳感器6、踏板行程模擬器壓力傳感器40 ；所述的車輪制動器是指右前輪制動器19與左前輪制動器22。6.如果傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力大于傳感器所顯示的踏板行程模擬器15的壓力，常開閥13關(guān)閉，常閉閥14開啟，前腔高壓閥50處于開啟狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥51處于關(guān)閉狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥55與前右輪進(jìn)液閥54處于開啟狀態(tài)，電機(jī)58與前軸回路柱塞泵57處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器19與左前輪制動器22中的輪缸進(jìn)行主動增壓。其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器5、左前輪壓力傳感器6與踏板行程模擬器壓力傳感器40。7.如果傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力小于等于傳感器所顯示的踏板行程模擬器15的壓力，常開閥13關(guān)閉，常閉閥14開啟，前腔高壓閥50處于關(guān)閉狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥51處于開啟狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥55與前右輪增壓閥54處于開啟狀態(tài)，電機(jī)58與前軸回路柱塞泵57處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行被動增壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5 )、左前輪壓力傳感器(6 )與踏板行程模擬器壓力傳感器(40 )。8.緊急制動時常開閥13處于開啟狀態(tài)，常閉閥14處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓調(diào)節(jié)單元37不工作，帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)按照傳統(tǒng)的制動模式進(jìn)行制動。本發(fā)明所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的控制方法，在控制過程中，對于后軸液壓制動力不進(jìn)行控制，即后左輪進(jìn)液閥56，后腔轉(zhuǎn)換閥52，后腔高壓閥53，左后輪出液閥63，右后輪出液閥64，后右輪進(jìn)液閥60，后軸回路柱塞泵66保持初始工作狀態(tài)。參閱圖6，單次制動，制動踏板力100N時電池SOC的變化曲線如圖所示，電池的SOC 從 50% 增加至Ij 50.09%O參閱圖7，圖中為踏板力與踏板行程關(guān)系曲線:al曲線為傳統(tǒng)制動踏板行程與踏板力關(guān)系曲線，a2曲線為車速100km/h，踏板位移IOOmm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，a3曲線為車速60km/h，踏板位移IOOm的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，a4曲線為車速20km/h，踏板位移70_的踏板力與踏板位移關(guān)系曲線，由圖可知，區(qū)域內(nèi)所有曲線全貼近傳統(tǒng)汽車制動踏板位移與踏板力關(guān)系曲線·，本發(fā)明所設(shè)計的系統(tǒng)能夠保證制動感覺。
權(quán)利要求
1.一種帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)，包括液壓制動子系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓制動子系統(tǒng)包括有制動踏板(9)、真空助力器(10)、制動主缸(11)、儲液杯(12)、常開電磁閥(13)、常閉電磁閥(14)、踏板行程模擬器(15)、液壓調(diào)節(jié)單元(37)、真空泵(38)與單向閥(39)； 真空泵(38)和真空助力器(10)的前腔軟管連接，踏板行程模擬器(15)的進(jìn)油孔(41)與單向閥(39)的出油口管路連接，單向閥(39)的進(jìn)油口與儲液杯(12)的出油口管路連接；制動踏板(9)的頂端固定在駕駛室上，制動踏板(9)的上端與真空助力器(10)連接，制動主缸(11)的進(jìn)出油口與儲液杯(12 )上的進(jìn)出油口管路連接，制動主缸(11)前腔與常開電磁閥(13)的進(jìn)液口 A管路連接，常開電磁閥(13)的油口 B與常閉電磁閥(14)的進(jìn)油口 C管路連接，常開電磁閥(13)的油口 B與液壓調(diào)節(jié)單元(37)的前腔進(jìn)油口 E管路連接；常閉電磁閥(14)的出油 口 D與踏板行程模擬器(15)的進(jìn)油孔(41)管路連接，制動主缸(11)的后腔與液壓調(diào)節(jié)單元(37)進(jìn)油孔F管路連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓調(diào)節(jié)單元(37)的出油口 G與右前輪制動器(19)管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元(37)的出油口 H與左前輪制動器(22)管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元(37)的出油口 M與左后輪制動器(21)管路連接，液壓調(diào)節(jié)單元(37)的出油口 N與右后輪制動器(20)管路連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述的踏板行程模擬器(15)包括端蓋(42)、密封圈(43)、活塞(44)、第I彈簧(45)、第2彈簧(46)、限位塊(47)和殼體(48)； 圓環(huán)狀的限位塊(47)裝入殼體(48)的內(nèi)腔并與內(nèi)腔底面的中心位置焊接在一起，第I彈簧(45 )安裝在圓環(huán)狀的限位塊(47 )內(nèi)并與殼體(48 )的底面相接觸，第2彈簧(46 )套裝在圓環(huán)狀的限位塊(47 )的周圍并與殼體(48 )的底面相接觸，活塞(44)裝入殼體(48 )的內(nèi)腔為滑動連接，活塞(44)的底面與第2彈簧(46)的頂端面接觸連接，密封圈(43)套裝在活塞(44)上的密封槽內(nèi)，端蓋(42)安裝在殼體(48)的頂端并采用螺栓固定。
4.一種權(quán)利要求1所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)的控制方法的步驟如下: O由各個傳感器獲取制動踏板行程信號、制動主缸(11)的壓力信號、各車輪制動器中輪缸制動壓力信號和踏板力信號，并進(jìn)行信號值的修正；根據(jù)制動踏板行程信號判斷駕駛員制動需求，根據(jù)駕駛員需求的制動強(qiáng)度計算目標(biāo)制動壓力； 所述的各傳感器即是右前輪壓力傳感器(5)、左前輪壓力傳感器(6)、右后輪壓力傳感器(7)、左后輪壓力傳感器(8)、主缸前腔壓力傳感器(16)、主缸后腔壓力傳感器(17)、踏板力和踏板位移傳感器(18)與踏板行程模擬器壓力傳感器(40); 所述的各車輪制動器即是右前輪制動器(19)、右后輪制動器(20)、左后輪制動器(21)與左前輪制動器(22)； 2)根據(jù)目標(biāo)制動壓力和各車輪制動器中輪缸制動壓力信號對當(dāng)前制動狀態(tài)進(jìn)行判斷:若目標(biāo)制動壓力等于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，常開閥(13)關(guān)閉，常閉閥(14)開啟，液壓調(diào)節(jié)單元(37)中的前右輪進(jìn)液閥(54)與前左輪進(jìn)液閥(55)處于關(guān)閉狀態(tài)，對右前輪制動器(19)與左前輪制動器(22)中輪缸進(jìn)行保壓，其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5)與左前輪壓力傳感器(6)；3)若目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力，執(zhí)行下一步驟4，若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力，進(jìn)入第5步驟；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5 )、左前輪壓力傳感器(6 ); 4)在目標(biāo)制動壓力小于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸制動壓力信號時，常開閥(13)關(guān)閉，常閉閥(14)開啟，液壓調(diào)節(jié)單元(37)中的前右輪進(jìn)液閥(54)與前左輪進(jìn)液閥(55)處于關(guān)閉狀態(tài)，前右輪出液閥(61)與前左輪出液閥(62)處于開啟狀態(tài)，電機(jī)(58)與前軸回路柱塞泵(57)處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器(19)與左前輪制動器(22)中的輪缸進(jìn)行減壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5)與左前輪壓力傳感器(6)； 5)若目標(biāo)制動壓力大于傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力信號時，則對車輪制動器中的輪缸進(jìn)行增壓，增壓過程中如果踏板行程模擬器(15)中剩余制動液很少，踏板行程模擬器(15)中壓力與儲液杯(12)中的壓力小于單向閥(39)額定開啟壓力值時，單向閥(39)開啟，制動液從儲液杯(12)中流入踏板行程模擬器(15);比較傳感器所顯示的車輪制動器中的輪缸壓力與傳感器所顯示的踏板行程模擬器(15)中的壓力，如果制動器中輪缸壓力大于踏板行程模擬器(15)的壓力執(zhí)行步驟6，如果傳感器所顯示的制動器中輪缸壓力小于傳感器所顯示的踏板行程模擬器(15)的壓力，則執(zhí)行步驟7 ;其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5)、左前輪壓力傳感器(6)與踏板行程模擬器壓力傳感器(40);所述的車輪制動器是指右前輪制動器(19)與左前輪制動器(22)； 6)如果傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力大于傳感器所顯示的踏板行程模擬器(15)的壓力，常開閥(13)關(guān)閉，常閉閥(14)開啟，前腔高壓閥(50)處于開啟狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥(51)處于關(guān)閉狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥(55)與前右輪進(jìn)液閥(54)處于開啟狀態(tài)，電機(jī)(58)與前軸回路柱塞泵(57)處于工作狀態(tài)，對右前輪制動器(19)與左前輪制動器(22)中的輪缸進(jìn)行主動增壓；其中:所述 的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5)、左前輪壓力傳感器(6)與踏板行程模擬器壓力傳感器(40)； 7)如果傳感器所顯示的車輪制動器中輪缸壓力小于等于傳感器所顯示的踏板行程模擬器(15)的壓力，常開閥(13)關(guān)閉，常閉閥(14)開啟，前腔高壓閥(50)處于關(guān)閉狀態(tài)，前腔轉(zhuǎn)換閥(51)處于開啟狀態(tài)，前左輪進(jìn)液閥(55 )與前右輪增壓閥(54)處于開啟狀態(tài)，電機(jī)(58)與前軸回路柱塞泵(57)處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行被動增壓；其中:所述的傳感器是指右前輪壓力傳感器(5)、左前輪壓力傳感器(6)與踏板行程模擬器壓力傳感器(40)； 8)緊急制動時常開閥(13)處于開啟狀態(tài)，常閉閥(14)處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓調(diào)節(jié)單元(37)不工作，帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)按照傳統(tǒng)的制動模式進(jìn)行制動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有踏板行程模擬器的制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法，旨在克服電動和純電動車輛制動能量回收系統(tǒng)回收能量時踏板感覺和傳統(tǒng)車輛不一致的問題。其中液壓制動子系統(tǒng)包括制動踏板、真空助力器、制動主缸、儲液杯、常開電磁閥、常閉電磁閥、踏板行程模擬器、液壓調(diào)節(jié)單元、真空泵與單向閥。真空泵和真空助力器連接，踏板行程模擬器通過單向閥與儲液杯連接；制動踏板上端與真空助力器為球頭鉚接，制動主缸與儲液杯連接，制動主缸前腔與常開電磁閥A口連接，常開電磁閥B口與常閉電磁閥C口連接，常開電磁閥B口與液壓調(diào)節(jié)單元E口連接；常閉電磁閥D口與踏板行程模擬器連接，制動主缸后腔與液壓調(diào)節(jié)單元F口連接。還提供一種控制方法。
文檔編號B60T17/04GK103241228SQ20131014774
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者初亮, 楊毅, 姚亮, 王彥波, 馬其貞, 祁富偉, 蔡健偉, 武同波, 杜圣榮, 張永生 申請人:吉林大學(xué)