專(zhuān)利名稱(chēng)：用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有制動(dòng)能量回饋功能的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的安全保障裝置及其控制方法，屬于汽車(chē)制動(dòng)裝置保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車(chē)制動(dòng)能量再生技術(shù)對(duì)于進(jìn)一步降低汽車(chē)能耗和排放，緩解世界能源危機(jī)和環(huán)境壓力具有重要意義。再生制動(dòng)技術(shù)將會(huì)在節(jié)能汽車(chē)上廣泛應(yīng)用，這包括混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、以及燃料電車(chē)汽車(chē)。
具有再生制動(dòng)功能的汽車(chē)，其制動(dòng)系統(tǒng)較只有傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的汽車(chē)，在制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及制動(dòng)機(jī)理上發(fā)生了變化，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)效果及安全產(chǎn)生影響。為最大限度的回收制動(dòng)能量，制動(dòng)系統(tǒng)變得復(fù)雜，回饋制動(dòng)被更多地制動(dòng)階段利用。
制動(dòng)安全性需要重新得到保障，制動(dòng)系統(tǒng)向混合制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展，與本發(fā)明相關(guān)的專(zhuān)利例如吉林大學(xué)的“混合動(dòng)力商用汽車(chē)的氣壓制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)”其申請(qǐng)?zhí)枮?00610017245.0、現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社的“用來(lái)控制電動(dòng)車(chē)再生制動(dòng)的方法和裝置”其申請(qǐng)?zhí)枮?00410070893.3、中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司的“混合動(dòng)力汽車(chē)下坡時(shí)制動(dòng)能量回收的控制方法”其申請(qǐng)?zhí)枮?00510016980.5。吉林大學(xué)的“混合動(dòng)力商用汽車(chē)的氣壓制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)”設(shè)計(jì)了一套在電機(jī)無(wú)法回饋制動(dòng)時(shí)的氣壓補(bǔ)償制動(dòng)裝置，在制動(dòng)氣路上重新增加了一套氣壓補(bǔ)償子系統(tǒng)，及其控制方法?，F(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社的“用來(lái)控制電動(dòng)車(chē)再生制動(dòng)的方法和裝置”考慮了在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)進(jìn)行回饋制動(dòng)時(shí)的安全性，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制算法。中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司的“混合動(dòng)力汽車(chē)下坡時(shí)制動(dòng)能量回收的控制方法”考慮了下坡時(shí)汽車(chē)自動(dòng)進(jìn)行回饋制動(dòng)，使司機(jī)不需進(jìn)行操作，緩解駕駛疲勞。
本發(fā)明與以上所述專(zhuān)利有區(qū)別，在保證汽車(chē)安全的同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)改變較小，實(shí)現(xiàn)的功能更多，是一種全面保障混合制動(dòng)系統(tǒng)安全的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明全面考慮混合制動(dòng)系統(tǒng)的安全性與可靠性，針對(duì)混合制動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出安全冗余裝置、針對(duì)串聯(lián)式制動(dòng)系統(tǒng)利用該混合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊性，設(shè)計(jì)了回饋制動(dòng)失效情況的安全措施、緊急制動(dòng)時(shí)的安全措施、在故障發(fā)生之后的處理措施。
本發(fā)明用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的裝置，該裝置包括回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈20、繼電器21、行程開(kāi)關(guān)22、制動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)23，回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16、制動(dòng)控制器1；行程開(kāi)關(guān)22安裝在電動(dòng)車(chē)制動(dòng)踏板底部，與繼電器21的控制斷相連，繼電器串聯(lián)在回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16與制動(dòng)控制器1之間；回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈20與制動(dòng)控制器1相連；制動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)23安裝在駕駛員儀表附近，與制動(dòng)控制器1的供電電源串聯(lián)。
參看圖1，工作過(guò)程如下當(dāng)司機(jī)需要進(jìn)行緊急剎車(chē)或需要大的制動(dòng)力時(shí)，司機(jī)踩下制動(dòng)踏板超過(guò)某一位置，如80％的開(kāi)度，此時(shí)安全冗余裝置發(fā)揮作用，行程開(kāi)關(guān)22動(dòng)作，接通繼電器21，切斷回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16的電源，使得回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16對(duì)制動(dòng)管路不起作用，制動(dòng)管路全開(kāi)；同時(shí)制動(dòng)控制器1獲取踏板位置傳感器15的信號(hào)，禁用回饋制動(dòng)力；之后的制動(dòng)與常規(guī)制動(dòng)一直；若該車(chē)配備ABS，當(dāng)發(fā)生車(chē)輪抱死時(shí)，ABS系統(tǒng)啟動(dòng)并工作，直至汽車(chē)安全停住。
當(dāng)回饋制動(dòng)失效時(shí)，制動(dòng)控制器1獲取電機(jī)控制器4反饋的狀態(tài)信號(hào)、制動(dòng)踏板位移傳感器15的信號(hào)、回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16信號(hào)，判斷電機(jī)失效的事件，之后控制回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16恢復(fù)制動(dòng)管路的暢通、控制電機(jī)控制器4，禁用回饋制動(dòng)，同時(shí)氣壓制動(dòng)力將補(bǔ)償當(dāng)前的制動(dòng)力需求，通過(guò)壓力傳感器19反饋回來(lái)的制動(dòng)壓力信號(hào)，判斷補(bǔ)償壓力能否產(chǎn)生對(duì)應(yīng)踏板位置的制動(dòng)壓力，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)直至制動(dòng)力完全恢復(fù)。
當(dāng)回饋制動(dòng)失效時(shí)，另一種解決方案為以制動(dòng)踏板開(kāi)度標(biāo)定好對(duì)應(yīng)的整車(chē)制動(dòng)力，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系包含整車(chē)只用傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)工作的對(duì)應(yīng)關(guān)系、只用回饋制動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及兩種制動(dòng)同時(shí)使用的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)電機(jī)失效時(shí)控制器禁用回饋制動(dòng)，控制回饋調(diào)壓閥快速打開(kāi)，整車(chē)制動(dòng)力迅速回到對(duì)應(yīng)的踏板開(kāi)度；在沒(méi)有改動(dòng)原有串聯(lián)式制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制方法解決了電回饋系統(tǒng)失效時(shí)的問(wèn)題，同時(shí)不需司機(jī)改變?cè)兄苿?dòng)意圖便能自動(dòng)完成，之后向司機(jī)發(fā)出故障報(bào)警。
故障發(fā)生之后的處理措施，在回饋制動(dòng)失效的情況發(fā)生后，制動(dòng)控制器1將會(huì)禁用回饋制動(dòng)，同時(shí)控制回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16使制動(dòng)管路暢通；同時(shí)司機(jī)可以在看到回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈20之后主動(dòng)控制制動(dòng)模式開(kāi)關(guān)23，禁用制動(dòng)控制器1及切斷回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16的電源，在制動(dòng)控制器發(fā)生故障時(shí)可以進(jìn)行相同的控制。
ABS功能的保障措施，在緊急制動(dòng)時(shí)容易發(fā)生車(chē)輪抱死的現(xiàn)象，緊急制動(dòng)時(shí)的安全措施做了相應(yīng)的處理；若汽車(chē)行駛在低附路面時(shí)，汽車(chē)在制動(dòng)力不大的情況下即有抱死的趨向，此時(shí)制動(dòng)控制器獲取踏板位置信號(hào)、ABS控制器信號(hào)，進(jìn)行分析判斷，若踏板位置開(kāi)度不大(低于某一開(kāi)度)車(chē)輪已經(jīng)抱死，則判斷汽車(chē)在低附路面行駛，制動(dòng)控制器1進(jìn)行制動(dòng)模式的切換，控制回饋制動(dòng)向傳統(tǒng)制動(dòng)轉(zhuǎn)化，之后禁用回饋制動(dòng)功能直到下一次制動(dòng)開(kāi)始。同時(shí)，司機(jī)可以主動(dòng)控制制動(dòng)模式開(kāi)關(guān)23，關(guān)閉回饋制動(dòng)功能，恢復(fù)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)功能及ABS功能，保證汽車(chē)在低附著路面的安全。
本發(fā)明還涉及一種用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的方法，該方法是這樣實(shí)現(xiàn)的參照?qǐng)D3，司機(jī)踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)開(kāi)始，控制器判斷制動(dòng)踏板位置，當(dāng)其小于一定開(kāi)度(如80％)時(shí)進(jìn)入回饋制動(dòng)模式，判斷設(shè)備正常，進(jìn)行回饋制動(dòng)直至停車(chē)。在此期間，如果發(fā)生車(chē)輪抱死，或者踏板開(kāi)度過(guò)大(大于80％)則進(jìn)行制動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換，逐步撤銷(xiāo)回饋制動(dòng)，恢復(fù)氣壓制動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行ABS監(jiān)控、工作狀態(tài)。在回饋制動(dòng)期間，如果發(fā)生電機(jī)失效或其他原因產(chǎn)生的回饋制動(dòng)實(shí)效，則快速增大氣壓制動(dòng)力，恢復(fù)總制動(dòng)力，此時(shí)司機(jī)可以不改變?cè)兄苿?dòng)意圖，直至安全停車(chē)。
制動(dòng)開(kāi)始，司機(jī)如果需要緊急制動(dòng)，則進(jìn)入緊急制動(dòng)模式，此時(shí)只有氣壓制動(dòng)工作，ABS進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，此時(shí)安全冗余裝置工作，保證回饋制動(dòng)與氣壓制動(dòng)不沖突，直至安全停車(chē)。
本發(fā)明即可以協(xié)調(diào)控制能量回收子系統(tǒng)和制動(dòng)防抱死子系統(tǒng)，又能在電機(jī)失效時(shí)快速補(bǔ)償制動(dòng)力保證制動(dòng)感覺(jué)與安全性(不改變駕駛員原來(lái)的制動(dòng)意圖)，在電機(jī)故障發(fā)生之后的制動(dòng)可以禁用回饋制動(dòng)功能，恢復(fù)氣壓或液壓制動(dòng)系統(tǒng)；在制動(dòng)控制器故障時(shí)司機(jī)可以選擇制動(dòng)模式；在緊急制動(dòng)的情況下快速恢復(fù)原有氣壓或液壓制動(dòng)系統(tǒng)的緊急剎車(chē)及ABS功能?？杀ＷC最大限度地回收制動(dòng)能量，提高了整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，防止車(chē)輪抱死，提高制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。


圖1示出實(shí)例一，應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)典型方案。
圖2示出安全冗余裝置及制動(dòng)模式選擇裝置。
圖3為一典型的控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例之一，其混合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該電動(dòng)汽車(chē)混合制動(dòng)系統(tǒng)包括氣動(dòng)制動(dòng)子系統(tǒng)和回收制動(dòng)子系統(tǒng)。氣動(dòng)制動(dòng)子系統(tǒng)包括制動(dòng)踏板14和與其相聯(lián)的壓力控制閥13、壓力控制閥13右邊和作為壓力保持機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)氣罐12、空氣壓縮機(jī)11連接，壓力控制閥13左邊通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥16和ABS控制閥18連接，ABS部件組包括ABS控制器9、輪速傳感器10、ABS控制閥18以及故障報(bào)警裝置8；回收制動(dòng)系統(tǒng)包括具有回收制動(dòng)功能的電機(jī)5、電機(jī)5通過(guò)變速器6和主減速器7與車(chē)輪軸連接、通過(guò)電機(jī)控制器4連接蓄電池2以及對(duì)電機(jī)控制器4發(fā)出控制指令的制動(dòng)控制器1。
在汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)包括空氣壓縮機(jī)11在內(nèi)的保壓機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)氣罐12中壓縮空氣保持在一個(gè)恒定的壓力范圍。制動(dòng)踏板14踩下，儲(chǔ)氣罐12中的壓縮空氣通過(guò)壓力控制閥13、壓力調(diào)節(jié)閥16和ABS控制閥18的壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)入各輪制動(dòng)器，產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力。其中，壓力控制閥13受制動(dòng)踏板14的控制，壓力調(diào)節(jié)閥16受制動(dòng)控制器1的控制，ABS控制閥18受ABS控制器9的控制。同時(shí)，制動(dòng)控制器1根據(jù)制動(dòng)踏板開(kāi)度傳感器15信號(hào)、蓄電池2狀態(tài)、總線(xiàn)狀態(tài)3等信號(hào)，給電機(jī)控制器4下達(dá)轉(zhuǎn)矩命令，電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)變速器6、主減速器7，傳遞到驅(qū)動(dòng)輪(后輪)上。
上述壓力控制閥采用的是雙通道機(jī)械調(diào)壓閥，根據(jù)制動(dòng)踏板行程決定閥前后的壓力差，從而控制前后輪的壓力。
回饋制動(dòng)失效情況的處理，通過(guò)制動(dòng)控制器獲取電動(dòng)機(jī)控制器4反饋的狀態(tài)信號(hào)、制動(dòng)踏板開(kāi)度傳感器15信號(hào)、壓力調(diào)節(jié)閥16信號(hào)，判斷電機(jī)失效的事件，協(xié)調(diào)控制壓力調(diào)節(jié)閥16、電機(jī)控制器4，禁用回饋制動(dòng)，補(bǔ)償氣壓制動(dòng)力，通過(guò)壓力傳感器19反饋回來(lái)的制動(dòng)壓力信號(hào)，判斷補(bǔ)償壓力能否產(chǎn)生對(duì)應(yīng)踏板位置的制動(dòng)壓力，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)直至制動(dòng)力完全恢復(fù)。所述壓力傳感器19裝在驅(qū)動(dòng)輪和非驅(qū)動(dòng)輪上，也可以根據(jù)需要選擇安裝。
處理該情況的另外一種方案為，以制動(dòng)踏板開(kāi)度標(biāo)定好對(duì)應(yīng)的整車(chē)制動(dòng)力，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系包含整車(chē)用傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)工作的對(duì)應(yīng)關(guān)系、只用回饋制動(dòng)制動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及兩種制動(dòng)同時(shí)使用的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)電機(jī)失效時(shí)制動(dòng)控制器1禁用回饋制動(dòng)，控制回饋調(diào)壓閥16快速打開(kāi)，整車(chē)制動(dòng)力迅速回到對(duì)應(yīng)的踏板開(kāi)度。在沒(méi)有改動(dòng)原有串聯(lián)式制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制方法解決了電回饋系統(tǒng)失效時(shí)的問(wèn)題，同時(shí)不需司機(jī)改變?cè)兄苿?dòng)意圖便能自動(dòng)完成，之后向司機(jī)發(fā)出故障報(bào)警。
緊急制動(dòng)時(shí)的安全措施，當(dāng)司機(jī)需要進(jìn)行緊急剎車(chē)或需要大的制動(dòng)力、電機(jī)失效同時(shí)制動(dòng)控制器未能進(jìn)行處理的情況以及制動(dòng)控制器1發(fā)生言嚴(yán)重故障的情況，司機(jī)踩下制動(dòng)踏板大于某一開(kāi)度位置，如80％的開(kāi)度，此時(shí)安全冗余裝置發(fā)揮作用，行程開(kāi)關(guān)22給繼電器21上電，切斷回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16，使制動(dòng)管路全開(kāi)；同時(shí)制動(dòng)控制器1獲取踏板位置信號(hào)禁用回饋制動(dòng)力。若發(fā)生車(chē)輪抱死時(shí)，ABS系統(tǒng)啟動(dòng)并工作；若需要使制動(dòng)強(qiáng)度變得更大，可以不禁用回饋制動(dòng)力。
故障發(fā)生之后的處理措施，在回饋制動(dòng)失效的情況發(fā)生后，制動(dòng)控制器將會(huì)禁用回饋制動(dòng)，同時(shí)使回饋制動(dòng)調(diào)壓閥常開(kāi)。同時(shí)司機(jī)可以在看到回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈20的信號(hào)之后主動(dòng)控制制動(dòng)模式開(kāi)關(guān)23，禁用制動(dòng)控制器1及打開(kāi)回饋制動(dòng)調(diào)壓閥16，在制動(dòng)控制器1發(fā)生故障時(shí)可以進(jìn)行相同的控制。
ABS功能的保障措施，在緊急制動(dòng)時(shí)容易發(fā)生車(chē)輪抱死的現(xiàn)象，相應(yīng)的處理方法在做了處理；若汽車(chē)行駛在低附路面時(shí)，汽車(chē)在制動(dòng)力不大的情況下即有抱死的趨向，此時(shí)制動(dòng)控制器獲取制動(dòng)踏板開(kāi)度傳感器15信號(hào)、ABS控制制器信號(hào)，進(jìn)行分析判斷，若制動(dòng)踏板開(kāi)度傳感器15信號(hào)不大(低于某一開(kāi)度)ABS已經(jīng)抱死，則判斷汽車(chē)在低附路面行駛，制動(dòng)控制器進(jìn)行制動(dòng)模式的切換，控制回饋制動(dòng)向傳統(tǒng)制動(dòng)轉(zhuǎn)化，之后禁用回饋制動(dòng)直到下一次制動(dòng)開(kāi)始。
權(quán)利要求
1.用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的裝置，其特征在于，該裝置包括回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈(20)、繼電器(21)、行程開(kāi)關(guān)(22)、制動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)(23)，回饋制動(dòng)調(diào)壓閥(16)、制動(dòng)控制器(1)；行程開(kāi)關(guān)(22)安裝在電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)踏板底部，與繼電器(21)的控制斷相連，繼電器串聯(lián)在回饋制動(dòng)調(diào)壓閥(16)與制動(dòng)控制器(1)之間；回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈(20)與制動(dòng)控制器(1)相連；制動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)(23)安裝在駕駛員儀表附近，與制動(dòng)控制器(1)的供電電源串聯(lián)。
2.一種用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的方法，其特征在于，該方法控制器判斷制動(dòng)踏板位置，當(dāng)其小于80％開(kāi)度時(shí)進(jìn)入回饋制動(dòng)模式，判斷設(shè)備正常，進(jìn)行回饋制動(dòng)直至停車(chē)；在此期間，如果發(fā)生車(chē)輪抱死，或者踏板開(kāi)度大于80％，則進(jìn)行制動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換，逐步撤銷(xiāo)回饋制動(dòng)，恢復(fù)氣壓制動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行ABS監(jiān)控、工作狀態(tài)；在回饋制動(dòng)期間，如果發(fā)生電機(jī)失效或其他原因產(chǎn)生的回饋制動(dòng)實(shí)效，則恢復(fù)總制動(dòng)力。
全文摘要
用來(lái)保障具有再生制動(dòng)功能的電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全的裝置，屬于汽車(chē)制動(dòng)裝置保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括回饋制動(dòng)故障報(bào)警燈(20)、繼電器(21)、行程開(kāi)關(guān)(22)、制動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)(23)，回饋制動(dòng)調(diào)壓閥(16)、制動(dòng)控制器(1)；行程開(kāi)關(guān)(22)安裝在電動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)踏板底部，與繼電器(21)的控制斷相連，繼電器串聯(lián)在回饋制動(dòng)調(diào)壓閥(16)與制動(dòng)控制器(1)之間；控制器判斷制動(dòng)踏板位置，當(dāng)其小于80％開(kāi)度時(shí)進(jìn)入回饋制動(dòng)模式，進(jìn)行回饋制動(dòng)直至停車(chē)；在此期間，如果發(fā)生車(chē)輪抱死或踏板開(kāi)度大于80％則進(jìn)行制動(dòng)模式轉(zhuǎn)換。本發(fā)明大限度地回收制動(dòng)能量，提高了整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，防止車(chē)輪抱死，提高制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)B60L7/18GK101073991SQ20071011811
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者張俊智, 薛俊亮, 陸欣, 李波, 張鵬君 申請(qǐng)人:清華大學(xué)