一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)及其能量回收方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)及其能量回收方法。汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)包括電控液壓制動(dòng)模塊及能量供給模塊。其中，電控液壓制動(dòng)模塊包括踏板模擬器、電控單元、高壓蓄能器、液壓泵、油杯及液壓控制單元；能量供給模塊包括傳動(dòng)裝置及離合裝置。電控單元根據(jù)踏板模擬器的感知信號(hào)及制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)控制液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)及高壓蓄能器的壓力信號(hào)控制離合裝置狀態(tài)。離合裝置結(jié)合時(shí)，車(chē)輪與傳動(dòng)裝置機(jī)械連接，帶動(dòng)液壓泵工作，將油杯中的液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器中；離合裝置分離時(shí)則斷開(kāi)車(chē)輪與傳動(dòng)裝置的機(jī)械連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)汽車(chē)智能制動(dòng)及制動(dòng)能量回收。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)及其能量回收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)主動(dòng)安全及先進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)及其能量回收方法，可應(yīng)用在電機(jī)驅(qū)動(dòng)和非電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。

【背景技術(shù)】
[0002]制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)安全性能的重要保障，隨著人們安全意識(shí)的不斷提升，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能要求也不斷提高。作為一種先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)，電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)取消了真空助力器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可單獨(dú)控制每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力，易于集成ABS、TCS、EBD、ESP等功能，在新能源汽車(chē)上具有廣泛應(yīng)用前景，因此電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)主動(dòng)制動(dòng)功能的下一代主要產(chǎn)品。
[0003]其中專(zhuān)利US20060202551A1、專(zhuān)利 US20070126282 及專(zhuān)利 CN1419505A 等公開(kāi)了不同類(lèi)型的電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車(chē)智能制動(dòng)過(guò)程，滿(mǎn)足汽車(chē)主動(dòng)安全性能的要求。但這些技術(shù)的動(dòng)力來(lái)源以電機(jī)液壓泵為核心，將液壓油從油杯泵入高壓蓄能器中獲得高壓制動(dòng)油。電機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件，不僅增加了系統(tǒng)成本，且需要消耗額外電能，增加汽車(chē)電池的負(fù)擔(dān)。另外，在回收制動(dòng)過(guò)程再生能量時(shí)，電機(jī)需具備足夠的發(fā)電功能，從而將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)備在電池中，然后利用電能驅(qū)動(dòng)各種設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，然后將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程，必然會(huì)帶來(lái)更多的能量損耗，降低了制動(dòng)過(guò)程能量回收利用率。
[0004]隨著電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越多的投入生產(chǎn)和運(yùn)行，作為節(jié)能減排措施之一的制動(dòng)能量回收技術(shù)得到廣泛關(guān)注與重視，因此在改善制動(dòng)再生能量回收利用率方面進(jìn)行了大量研究。其中專(zhuān)利CN201296241闡述了純電動(dòng)汽車(chē)用液壓儲(chǔ)能制動(dòng)能量再生裝置，包括液壓能/機(jī)械能傳遞及轉(zhuǎn)換裝置、液壓傳動(dòng)裝置、液壓儲(chǔ)能裝置、液壓系統(tǒng)過(guò)壓保護(hù)裝置、手動(dòng)卸壓裝置和電控裝置，能夠達(dá)到延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車(chē)蓄電池組循環(huán)使用壽命，節(jié)省電能，提高車(chē)輛續(xù)駛里程的目的。專(zhuān)利CN202491793U公開(kāi)了一種適合于純電動(dòng)汽車(chē)的線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)能量再生裝置，包括變速箱、油箱、電磁離合器、液壓油泵/馬達(dá)、電磁分配閥、第一電磁換向閥、高壓蓄能器、第二電磁換向閥、低壓蓄能器，每個(gè)車(chē)輪制動(dòng)盤(pán)上增設(shè)液壓制動(dòng)器，變速箱的輸出軸上加裝一組增速齒輪機(jī)構(gòu)，采用制動(dòng)能量存儲(chǔ)與釋放相結(jié)合的方法，配合線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)電機(jī)工作實(shí)現(xiàn)車(chē)輛制動(dòng)，提高了制動(dòng)能量回收利用效率。專(zhuān)利CN102300754A則針對(duì)裝有輔助制動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛設(shè)計(jì)了制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，應(yīng)用幾組不同的液壓泵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為液壓勢(shì)能儲(chǔ)存，減少了不同類(lèi)型能量轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損失。這些技術(shù)主要應(yīng)用在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)或?qū)Ｓ闷?chē)中，需要同時(shí)存在兩種制動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且相對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)，在占據(jù)比重最大的不含電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，實(shí)現(xiàn)智能制動(dòng)功能及應(yīng)用制動(dòng)能量回收技術(shù)更具有實(shí)際意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、制動(dòng)能量回收利用率不高、應(yīng)用對(duì)象局限等不足，本發(fā)明提供了一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)及其能量回收方法，該系統(tǒng)充分利用汽車(chē)中常用的機(jī)構(gòu)部件實(shí)現(xiàn)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的供能和能量回收，減少了制動(dòng)過(guò)程能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，降低了能量損耗，回收效率高，能同時(shí)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和不含電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)，包括電控液壓制動(dòng)模塊及能量供給模塊；
所述電控液壓制動(dòng)模塊包括踏板模擬器、電控單元、高壓蓄能器、液壓泵、油杯和液壓控制單元，所述能量供給模塊包括傳動(dòng)裝置和離合裝置；
所述液壓泵通過(guò)油管分別與高壓蓄能器及、油杯連接；
所述液壓控制單元的進(jìn)油口與高壓蓄能器連接、出油口與油杯連接、控制油口與汽車(chē)的制動(dòng)輪缸連接；
所述離合裝置分別與汽車(chē)車(chē)輪、傳動(dòng)裝置機(jī)械連接；
所述傳動(dòng)裝置與液壓泵機(jī)械連接；
所述電控單元分別和踏板模擬器、汽車(chē)的制動(dòng)輪缸、液壓控制單元、汽車(chē)車(chē)輪、高壓蓄能器、離合裝置電氣相連，用于采集踏板模擬器的傳感器信號(hào)、汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)、汽車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及高壓蓄能器的壓力信號(hào)，并根據(jù)所述踏板模擬器的傳感器信號(hào)和汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)控制所述液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥狀態(tài)、根據(jù)所述汽車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)和高壓蓄能器的壓力信號(hào)控制所述離合裝置的離合狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明還公開(kāi)了一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的能量回收方法，包含以下步驟: 步驟2.1)，電控單元采集高壓蓄能器的壓力信號(hào)，并將高壓蓄能器的壓力分別與預(yù)先設(shè)定的下限值、預(yù)先設(shè)定的上限值做比較；
步驟2.2)，如果高壓蓄能器的壓力小于預(yù)先設(shè)定的下限值，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“接合”信號(hào)后處于接合狀態(tài)，車(chē)輪帶動(dòng)傳動(dòng)裝置工作，驅(qū)動(dòng)液壓泵將油杯中的液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器中，向高壓蓄能器供能，直到高壓蓄能器的壓力大于等于預(yù)先設(shè)定的下限值；
步驟2.3)，如果高壓蓄能器的壓力大于等于預(yù)先設(shè)定下限值且小于等于預(yù)先設(shè)定的上限值，電控單元采集車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算出制動(dòng)減速度以判斷汽車(chē)的行駛狀態(tài):
當(dāng)汽車(chē)處于非制動(dòng)的行駛狀態(tài)時(shí)，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“分離”信號(hào)后處于分離狀態(tài)；
當(dāng)汽車(chē)處于制動(dòng)的行駛狀態(tài)時(shí)，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收至IJ “接合”信號(hào)后處于接合狀態(tài)，利用汽車(chē)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置和液壓泵將油杯中的制動(dòng)液打入高壓蓄能器中并以液壓勢(shì)能的形式儲(chǔ)存；
步驟2.4)，如果高壓蓄能器的壓力大于預(yù)先設(shè)定的上限值，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“分離”信號(hào)后，離合裝置分離。
[0008]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1.本發(fā)明節(jié)能效果明顯。一方面系統(tǒng)減少了電機(jī)模塊，降低了電機(jī)頻繁工作的能耗；另一方面充分利用制動(dòng)過(guò)程的能量，能量回收時(shí)由汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為液壓勢(shì)能，只是在機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換，減少了現(xiàn)有系統(tǒng)能量回收利用時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，再由電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的能量損失。
[0009]2.本發(fā)明應(yīng)用前景廣泛。本發(fā)明提出新的制動(dòng)能量回收技術(shù)，不僅可以應(yīng)用在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，也可以應(yīng)用在不含電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上。
[0010]3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。采用可控的機(jī)械部件組成能量供給模塊，取代了現(xiàn)有電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)，這些機(jī)械部件可充分利用汽車(chē)現(xiàn)有的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)成本，有利于電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)能量回收方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)，包括電控液壓制動(dòng)模塊及能量供給模塊。
[0013]其中，電控液壓制動(dòng)模塊包括踏板模擬器、電控單元、高壓蓄能器、液壓泵、油杯、液壓控制單元，能量供給模塊包括傳動(dòng)裝置及離合裝置。
[0014]液壓泵通過(guò)油管分別與高壓蓄能器、油杯連接；液壓控制單元的進(jìn)油口與高壓蓄能器連接、出油口與油杯連接、控制油口與制動(dòng)輪缸連接。
[0015]離合裝置與車(chē)輪及傳動(dòng)裝置機(jī)械連接；傳動(dòng)裝置與液壓泵機(jī)械連接。
[0016]電控單元一方面采集踏板模擬器的傳感器信號(hào)以及制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)，并根據(jù)采集到的踏板模擬器的傳感器信號(hào)以及制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)向液壓控制單元發(fā)送控制信號(hào)，以控制液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力智能調(diào)節(jié)。
[0017]同時(shí)，電控單元還采集高壓蓄能器的壓力信號(hào)及車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并采集到的高壓蓄能器的壓力信號(hào)及車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)向離合裝置發(fā)送控制信號(hào)，以控制離合裝置狀態(tài)，從而決定是否驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置及液壓泵工作，對(duì)高壓蓄能器供能及進(jìn)行能量回收。
[0018]圖2為本發(fā)明的工作原理的流程圖。
[0019]當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)上電后開(kāi)始工作，首先電控單元進(jìn)入自檢等初始化程序。然后電控單元采集高壓蓄能器的壓力信號(hào)，當(dāng)高壓蓄能器的壓力小于下限值時(shí)，為保障電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)有效運(yùn)行，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)，離合裝置接合，車(chē)輪帶動(dòng)傳動(dòng)裝置工作，驅(qū)動(dòng)液壓泵將油杯中的液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器中，向高壓蓄能器供能，直到壓力大于下限值。
[0020]當(dāng)高壓蓄能器的壓力大于下限值且小于上限值時(shí)，電控單元采集車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算得出制動(dòng)減速度，用來(lái)判斷汽車(chē)的行駛狀態(tài)。當(dāng)汽車(chē)處于非制動(dòng)的行駛狀態(tài)時(shí)，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)，離合裝置一直處于分離狀態(tài)，避免成為汽車(chē)正常行駛的動(dòng)力負(fù)擔(dān)，降低能源消耗；當(dāng)汽車(chē)處于制動(dòng)過(guò)程時(shí)，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)，離合裝置接合，利用制動(dòng)時(shí)汽車(chē)動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置和液壓泵，將油杯中的制動(dòng)液打入高壓蓄能器中并以液壓勢(shì)能的形式儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收。同時(shí)，電控單元采集踏板模擬器的傳感器信號(hào)，感知的駕駛員的制動(dòng)意圖，并根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)，控制液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥狀態(tài)。制動(dòng)輪缸需要增壓時(shí)，打開(kāi)液壓控制單元的進(jìn)油電磁閥，則進(jìn)油口與控制口油路暢通，出油口與控制口油路關(guān)閉，高壓蓄能器的高壓油進(jìn)入制動(dòng)輪缸；制動(dòng)輪缸需要減壓時(shí)，打開(kāi)液壓控制單元的出油電磁閥，則進(jìn)油口與控制口油路關(guān)閉，出油口與控制口油路暢通，制動(dòng)輪缸中的液壓油進(jìn)入油杯；需要保壓時(shí)，液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥處于常閉狀態(tài)，進(jìn)油口、出油口與控制口油路均關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力智能調(diào)節(jié)。
[0021]當(dāng)高壓蓄能器的壓力大于上限值時(shí)，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)，離合裝置分離，停止回收制動(dòng)能量，以免損壞高壓蓄能器。
[0022]以上只是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述。對(duì)該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)以上實(shí)施方式可以很容易地聯(lián)想到其它的優(yōu)點(diǎn)和變形。因此，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，其僅僅作為例子對(duì)本發(fā)明的一種形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)、示范性的說(shuō)明。在不背離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)的方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括電控液壓制動(dòng)模塊及能量供給模塊； 所述電控液壓制動(dòng)模塊包括踏板模擬器、電控單元、高壓蓄能器、液壓泵、油杯和液壓控制單元，所述能量供給模塊包括傳動(dòng)裝置和離合裝置； 所述液壓泵通過(guò)油管分別與高壓蓄能器、及油杯連接； 所述液壓控制單元的進(jìn)油口與高壓蓄能器連接、出油口與油杯連接、控制油口與汽車(chē)的制動(dòng)輪缸連接； 所述離合裝置分別與汽車(chē)車(chē)輪、傳動(dòng)裝置機(jī)械連接； 所述傳動(dòng)裝置與液壓泵機(jī)械連接； 所述電控單元分別和踏板模擬器、汽車(chē)的制動(dòng)輪缸、液壓控制單元、汽車(chē)車(chē)輪、高壓蓄能器、離合裝置電氣相連，用于采集踏板模擬器的傳感器信號(hào)、汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)、汽車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及高壓蓄能器的壓力信號(hào)，并根據(jù)所述踏板模擬器的傳感器信號(hào)和汽車(chē)制動(dòng)輪缸的壓力信號(hào)控制所述液壓控制單元的進(jìn)/出油電磁閥狀態(tài)、根據(jù)所述汽車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)和高壓蓄能器的壓力信號(hào)控制所述離合裝置的離合狀態(tài)。
2.基于權(quán)利要求1所述的汽車(chē)電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于包含以下步驟: 步驟2.1)，電控單元采集高壓蓄能器的壓力信號(hào)，并將高壓蓄能器的壓力分別與預(yù)先設(shè)定的下限值、預(yù)先設(shè)定的上限值做比較； 步驟2.2)，如果高壓蓄能器的壓力小于預(yù)先設(shè)定的下限值，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“接合”信號(hào)后處于接合狀態(tài)，車(chē)輪帶動(dòng)傳動(dòng)裝置工作，驅(qū)動(dòng)液壓泵將油杯中的液壓油儲(chǔ)存到高壓蓄能器中，向高壓蓄能器供能，直到高壓蓄能器的壓力大于等于預(yù)先設(shè)定的下限值； 步驟2.3)，如果高壓蓄能器的壓力大于等于預(yù)先設(shè)定下限值且小于等于預(yù)先設(shè)定的上限值，電控單元采集車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算出制動(dòng)減速度以判斷汽車(chē)的行駛狀態(tài): 當(dāng)汽車(chē)處于非制動(dòng)的行駛狀態(tài)時(shí)，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“分離”信號(hào)后處于分離狀態(tài)； 當(dāng)汽車(chē)處于制動(dòng)的行駛狀態(tài)時(shí)，電控單元發(fā)送“接合”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收至IJ “接合”信號(hào)后處于接合狀態(tài)，利用汽車(chē)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置和液壓泵將油杯中的制動(dòng)液打入高壓蓄能器中并以液壓勢(shì)能的形式儲(chǔ)存； 步驟2.4)，如果高壓蓄能器的壓力大于預(yù)先設(shè)定的上限值，電控單元發(fā)送“分離”信號(hào)給離合裝置，離合裝置接收到“分離”信號(hào)后，離合裝置分離。
【文檔編號(hào)】B60T1/10GK104290723SQ201410471487
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】金智林, 段博文, 張甲樂(lè), 王睿, 李明曄, 潘威, 田力 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)