一种能量回馈主动控制式气压制动系统技术方案

本实用新型专利技术的一种能量回馈主动控制式气压制动系统，涉及一种电动汽车能量回馈的气压制动系统，属于电动汽车领域。本实用新型专利技术包括高压气压产生模块、气压主动控制模块、ABS模块。高压气体产生模块用于产生一定压力下的整车用高压气体。气压主动控制模块包括踏板位移传感器、制动踏板、制动阀、制动控制器、前桥双控比例继动阀、后桥双控比例继动阀。本实用新型专利技术可以实现制动力的理想分配和能量回收率的最大化。本实用新型专利技术通过引入双控比例继动阀实现前后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力主动实时精确分配。同时也可保证在双控比例继动阀电控部分失效时，启动常规制动方式，保证制动安全。本实用新型专利技术的应用对象是具有气压制动系统的电动车辆。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电动汽车能量回馈的气压制动系统，特别涉及一种电动商用车辆使用的气压制动系统，属于电动汽车领域。本技术的应用对象是具有气压制动系统的电动车辆。
技术介绍
电动汽车作为缓解能源短缺和环境污染的重要手段越来越受到重视，而续驶里程较短一直是电动汽车发展的瓶颈。电动商用车(电动公交车、电动环卫车、电动洒水车)在城市行驶工况下，由于交通拥挤、车速不高、经常反复起动/停止，造成了牵引能量大部分在制动过程中以摩擦产生的热能形式消耗掉。如果通过能量回馈将这部分能量有效回收，对于延长电动汽车续驶里程有着重要意义。·电动汽车的制动系统需兼顾制动稳定性和能量回收率两个方面，需在保证制动稳定性的前提下，尽可能多的回收能量。能量回馈又称再生制动，再生制动的关键问题是在于后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力的分配、气压制动力的控制以及再生制动系统与ABS防抱死系统(Anti-locked Braking System)的协调工作。目前大部分电动汽车气压制动力不可控，所以再生制动采用并行再生制动控制策略，制动时只有驱动轮上附加有电机制动力，并且开发时将前后轮气压制动力比值设定为一定值，无法分别控制，当驱动轮上附加上电机制动力后容易造成制动力过大，影响制动性能，且制动能量回收也不充分，效果并不理想。
技术实现思路
本技术的目的是提供一套能量回馈主动控制气压制动系统，通过引入双控比例继动阀实现前后轴制动力和驱动轴电机制动力和机械制动力主动实时精确分配。同时也可保证在双控比例继动阀电控部分失效时，启动常规制动方式，保证制动安全。本技术的目的是通过如下技术方案实现的本技术的一种能量回馈主动控制式气压制动系统包括三大模块高压气压产生模块、气压主动控制模块、ABS模块。其中高压气体产生模块用于产生一定压力下的整车用高压气体，所述的一定压力是指压力范围在O. 7MPa—I. IMPa之间。高压气体产生模块包括空气压缩机、储气罐、四回路保护阀、气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒。空气压缩机与储气2的输入口相连，储气罐的输出口连接四回路保护阀的输入口，四回路保护阀的输出口分别连接气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒的输入口。高压气体产生模块的工作过程为，汽车正常运行过程中，空气压缩机会压缩空气，并将压缩空气通过储气罐传至四回路保护阀中，然后进入到气囊用储气筒、驻车储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒。气压主动控制模块包括踏板位移传感器、制动踏板、制动阀、制动控制器、前桥双控比例继动阀、后桥双控比例继动阀。所述的制动阀开有用于前桥气体流动的上腔和后桥气体流动的下腔。上腔和下腔各有一个输入口和输出口。所述的一种能量回馈主动控制式气压制动系统的再生制动控制策略可以采用理想制动力分配策略或最大能量回收率控制策略，分别可以实现制动力的理想分配和能量回收率的最大化。所述的再生制动控制策略是通过制动控制器实现的。所述的制动控制器包括统初始化模块、主控制模块、数据采集、数据处理模块、驾驶员制动行为识别模块、制动力需求模块、制动力分配决策模块、车辆状态识别模块、ABS系统协调控制模块、执行机构动作模块、故障诊断模块、通讯模块。其中，数据采集模块，数据处理模块用于采集和处理制动踏板位移传感器和双控比例继动阀中内置的气压传感器的信号。驾驶员制动行为识别模块根据制动踏板的位移和速度判断出当前的制动强度。制动力需求计算模块根据制动强度计算出当前制动力的总体需求；车辆状态识别模块从CAN总线读取车辆和电机、电池的当前信息。电机制动力计算模块根据车辆状态识别模块的信息(车速、电机转速、档位、电池电压、SOC等)，计算出当前电机可以提供的制动力。制动力分配决策模块是制动控制器的核心模块，将决定前后轴制动力和驱动轴电机制动力和气压制动力的实时分配，预先设定的理想 当中，根据制动强度、车速、电池SOC三个限制因素决定当前制动力的分配，当满足制动强度大于O. 8或者车速小于10km/h或者SOC大于O. 9时三个条件之一时，将切断电机制动，只执行气压制动；当制动强度大于O. I而小于O. 8并且车速大于10km/h、SOC小于O. 9时，将同时启用气压制动和电机制动；当制动强度小于O. 1，车速大于101^11/11、30(小于0.9时，只启用电机制动。ABS系统协调控制模块在ABS系统起作用的条件下(制动强度大于0.8且车速大于30km/h)启用，并协调控制制动控制器与ABS控制器，主要作用是协调两者，不发生指令冲突。系统参数标定模块用于制动力需求计算模块、制动力分配决策模块相关计算的整车及制动系统、电机、电池等相关零部件的参数标定。执行机构动作模块用于根据制动力分配决策模块和ABS系统协调控制模块的决策结果，发出指令直接控制制动系统的相关电控执行元件一ABS阀体和双控比例继动阀。故障诊断模块和实时监测模块用于实时监测制动系统的信息，尤其是双控比例继动阀的工作状态，一旦双控比例继动阀的电控部分失效，立即启动常规制动系统，并在车载仪表上显示出相关信息，提示驾驶员注意已经出现故障，但此时并不影响行车安全。所述的制动控制器各模块信息流动过程为制动控制器通过CAN总线从整车控制器读取相应的各个信号，包括电池电压、SOC,电机转速、效率，变速箱的档位，车轮转速等信号，并将信号送至制动控制器中各相应的模块进行计算，最后对右前轮ABS阀体、左前轮ABS阀体、左后轮ABS阀体、右后轮ABS阀体、前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀发出控制信号。目前气压制动系统上还没应用双控比例继动阀，所述的双控比例继动阀定义如下，双控是指可以通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力，正常工作为电控，出口压力建立延迟小，压力调节精度高，可以达到主动控制出口压力建立的目的，当电控部分失效，气控部分发挥作用，启动常规制动。本技术通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力是通过前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀实现的，前桥双控比例继动阀用于调节前桥双控比例继动阀的出口压力，后桥双控比例继动阀用于调节后桥双控比例继动阀的出口压力。前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀结构连接关系相同，所述的前桥双控比例继动阀和后桥双控比例继动阀选用双控比例继动阀。所述的双控比例继动阀包括出气口、双控比例继动阀阀体、电信号、电控比例阀、低压进气口、高压进气口、继动阀、气压传感器。所述的电控比例阀上开有用于低压气体通过的上腔和用于高压气体通过的下腔。所述的继动阀开有三个输入口，第一输入口用于连接电控比例阀的上腔，第二输入口用于连接电控比例阀的下腔，第三输入口用于连接高压进气口。低压进气口与电控比例阀上腔的输入口相连，电控比例阀上腔的输出口连接继动阀的第一输入口，高压进气口与电控比例阀下腔的第二输入口相连，电控比例阀下腔的输出口连接继动阀的第三输入口，高压进气口与继动阀的输入口相连，继动阀的输出口连接出气口。气压传感器在连接继动阀的输出口与出气口的管路上。所述的电信号用于输出气压传感器的信号和输入电控比例阀的控制信号。气压主动控制模块各零部件的连接如下前桥储气筒的输出口连接制动阀上腔的输入口，制动阀上腔的输出口连接前桥双控比例继动阀的低压进气口，前桥储气筒输出口也直接连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量回馈主动控制式气压制动系统，其特征在于：包括高压气压产生模块(44)、气压主动控制模块(45)、ABS模块(46)；所述的高压气体产生模块(44)用于产生一定压力下的整车用高压气体，所述的一定压力是指压力范围在0.7MPa—1.1MPa之间；所述的气压主动控制模块(45)包括踏板位移传感器(10)、制动踏板(11)、制动阀(12)、制动控制器(13)、前桥双控比例继动阀(14)、后桥双控比例继动阀(35)；所述的制动阀(12)开有用于前桥气体流动的上腔和后桥气体流动的下腔；上腔和下腔各有一个输入口和输出口；所述的制动控制器(13)用于实现再生制动控制策略；通过电控和气控两种方式调节出口的气体压力是通过前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)实现的，前桥双控比例继动阀(14)用于调节前桥双控比例继动阀(14)的出口压力，后桥双控比例继动阀(35)用于调节后桥双控比例继动阀(35)的出口压力；前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)结构连接关系相同，所述的前桥双控比例继动阀(14)和后桥双控比例继动阀(35)选用双控比例继动阀；所述的双控比例继动阀包括出气口(36)、双控比例继动阀阀体(37)、电信号(38)、电控比例阀(39)、低压进气口(40)、高压进气口(41)、继动阀(42)、气压传感器(43)；所述的电控比例阀(39)上开有用于低压气体通过的上腔和用于高压气体通过的下腔；所述的继动阀(42)开有三个输入口，第一输入口用于连接电控比例阀(39)的上腔，第二输入口用于连接电控比例阀(39)的下腔，第三输入口用于连接高压进气口(41)；低压进气口(40)与电控比例阀(39)上腔的输入口相连，电控比例阀(39)上腔的输出口连接继动阀(42)的第一输入口，高压进气口(41)与电控比例阀(39)下腔的第二输入口相连，电控比例阀(39)下腔的输出口连接继动阀(42)的第三输入口，高压进气口(41)与继动阀(42)的输入口相连，继动阀(42)的输出口连接出气口(36)；气压传感器(43)在连接继动阀(42)的输出口与出气口(36)的管路上；所述的电信号用于输出气压传感器(43)的信号和输入电控比例阀(39)的控制信号；所述的气压主动控制模块(45)各零部件的连接如下，前桥储气筒(8)的输出口连接制动阀(12)上腔的输入口，制动阀(12)上腔的输出口连接前桥双控比例继动阀(14)的低压进气口(40)，前桥储气筒(8)输出口也直接连接前桥双控比例继动阀(14)的高压进气口(41)；后桥储气筒(9)的输出口连接 制动阀(12)下腔的输入口，制动阀(12)下腔的输出口连接后桥双控比例继动阀(35)的低压进气口(40)，后桥储气筒(9)输出口也直接连接后桥双控比例继动阀(35)的高压进气口(41)；制动踏板(11)连接制动阀(12)；踏板位移传感器(10)位于制动踏板(11)上；制动控制器(13)用于接收踏板位移传感器(10)的信号和发送前桥双控比例继动阀(14)、后桥双控比例继动阀(35)的控制信号；所述的ABS模块(46)包括ABS控制器(22)、右前轮ABS阀体(17)、左前轮ABS阀体(19)、左后轮ABS阀体(28)、右后轮ABS阀体(33)、右前轮轮速传感器(15)、左前轮轮速传感器(21)、左后轮轮速传感器(27)、右后轮轮速传感器(34)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，乔军奎，齐志权，黄健，吕惠，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：