《電動汽車再生制動系統及其控制方法》是奇瑞汽車股份有限公司於2015年11月24日申請的發明專利，該專利申請號為2015108347471，公布號為CN105346533A，專利公布日為2016年02月24日，發明人是周倪青、高紅博、江濤。
《電動汽車再生制動系統及其控制方法》屬於電動汽車制動技術領域，特別涉及一種電動汽車再生制動系統，包括與主缸相連的制動踏板，主缸中流出的制動流體經過三連線埠開關分別與制動卡塊、流體蓄壓器相連且連線埠2、3之間設定有泵電機，制動卡塊輸入端設定有電制動執行單元，制動卡塊與制動盤構成配合；還包括制動踏板位置感測器、壓力感測器、車速感測器；控制單元接收前述三個感測器採集到的信息，並進行處理後輸出控制命令控制三連線埠開關的通斷、泵電機或電制動執行單元的啟停，並公開了該系統的控制方法。可對每個車輪獨立的控制其制動力。通過主缸的流體蓄壓器、三連線埠開關和泵電機的動作，使制動需求與制動效果匹配，並且不影響制動踏板感覺。
2019年5月16日，《電動汽車再生制動系統及其控制方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《電動汽車再生制動系統及其控制方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：電動汽車再生制動系統及其控制方法
- 公布號：CN105346533A
- 公布日：2016年2月24日
- 申請號：2015108347471
- 申請日：2015年11月24日
- 申請人：奇瑞汽車股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市經濟技術開發區長春路8號
- 發明人：周倪青、高紅博、江濤
- 代理機構：合肥誠興智慧財產權代理有限公司
- 代理人：湯茂盛
- Int.Cl.：B60T13/66(2006.01)I；B60T13/12(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2015年11月，制動能量回饋控制策略主要分為兩類：一類是“並聯式”，即對原車摩擦制動力不做調節，將回饋制動力直接疊加，其實現簡單，對原有制動系統不做改造，但制動能量回饋效率低，制動感覺較差；另一類是“串聯式”，即對電機回饋制動力與摩擦制動力進行協調控制，使二者之和滿足駕駛員總制動力需求，此策略能量回饋效率較高，但需要對原有制動系統進行改造，控制相對複雜。
發明內容
專利目的
《電動汽車再生制動系統及其控制方法》的首要目的在於提供一種串聯式的電動汽車再生制動系統，控制簡單。
技術方案
《電動汽車再生制動系統及其控制方法》包括與主缸相連的制動踏板，主缸中流出的制動流體與三連線埠開關的連線埠1相連，三連線埠開關的連線埠2、3分別與制動卡塊、流體蓄壓器相連且連線埠2、3之間設定有泵電機，制動卡塊輸入端設定有電制動執行單元，制動卡塊與制動盤構成配合；還包括用於採集制動踏板位置的制動踏板位置感測器、用於採集主缸制動流體壓力的壓力感測器、用於採集車速的車速感測器；控制單元接收前述三個感測器採集到的信息，並進行處理後輸出控制命令控制三連線埠開關的通斷、泵電機或電制動執行單元的啟停。
該發明的另一個目的在於提供一種串聯式的電動汽車再生制動系統的控制方法，控制簡單。為實現以上目的，該發明採用的技術方案為：一種如權利要求1所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，包括如下步驟：（A）鬆開加速踏板時電機的驅動力矩為Tor1，計數器count1＝0；（B）根據車速感測器採集到的車速V計算電機驅動力矩退出步長STEP1、車輛減速度a1，電機實時力矩Treal＝Torl－count1*STEP1；（C）根據電機實時的力矩Treal、車輛減速度a1計算整車質量M；（D）若制動踏板未踩下，電機將Treal通過CAN匯流排傳送至電機控制器，若車速不為0，count1自加1並進入步驟B，若車速為0，退出；（E）若制動踏板踩下，根據壓力感測器的值Pneed、制動踏板位置感測器的變化率Sr＝ds/dt、整車質量M計算預期的制動減速率aex；控制單元根據預期的制動減速率aex和實時力矩Treal的值控制三連線埠開關的通斷、泵電機或電制動執行單元的啟停，count1自加1並進入步驟B。
改善效果
《電動汽車再生制動系統及其控制方法》存在以下技術效果：
該發明是涉及一種兼顧踏板感覺的全可控混合制動系統，可對每個車輪獨立的控制其制動力。通過主缸的流體蓄壓器、三連線埠開關和泵電機的動作，使制動需求與制動效果匹配，並且不影響制動踏板感覺。
附圖說明
圖1是《電動汽車再生制動系統及其控制方法》的結構示意圖；
圖2是2015年11月之前的串聯式制動力分配策略示意圖；
圖3是該發明串聯式制動力分配策略示意圖。
技術領域
《電動汽車再生制動系統及其控制方法》屬於電動汽車制動技術領域，特別涉及一種電動汽車再生制動系統及其控制方法。
權利要求
1.《電動汽車再生制動系統及其控制方法》包括與主缸（12）相連的制動踏板（11），主缸（12）中流出的制動流體與三連線埠開關（13）的連線埠1相連，三連線埠開關（13）的連線埠2、3分別與制動卡塊（14）、流體蓄壓器（16）相連且連線埠2、3之間設定有泵電機（18），制動卡塊（14）輸入端設定有電制動執行單元（17），制動卡塊（14）與制動盤（15）構成配合；還包括用於採集制動踏板（11）位置的制動踏板位置感測器（21）、用於採集主缸（12）制動流體壓力的壓力感測器（22）、用於採集車速的車速感測器（23）；控制單元（30）接收前述三個感測器採集到的信息，並進行處理後輸出控制命令控制三連線埠開關（13）的通斷、泵電機（18）或電制動執行單元（17）的啟停；其中：鬆開加速踏板時電機的驅動力矩為Tor1，計數器count1＝0；根據車速感測器（23）採集到的車速V計算電機驅動力矩退出步長STEP1、車輛減速度a1，電機實時力矩Treal＝Torl－count1*STEP1；根據電機實時的力矩Treal、車輛減速度a1計算整車質量M；若制動踏板（11）踩下，根據壓力感測器（22）的值Pneed、制動踏板位置感測器（21）的變化率Sr＝ds/dt、整車質量M計算預期的制動減速率aex；若預期的制動減速率aex在設定的閾值內且Treal＞0，控制單元（30）控制三連線埠開關（13）的連線埠1、2接通且連線埠1、3斷開，制動流體由主缸（12）進入制動卡塊柱體，以保持制動轉矩。
2.一種如權利要求1所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，包括如下步驟：（A）鬆開加速踏板時電機的驅動力矩為Tor1，計數器count1＝0；（B）根據車速感測器（23）採集到的車速V計算電機驅動力矩退出步長STEP1、車輛減速度a1，電機實時力矩Treal＝Torl－count1*STEP1；（C）根據電機實時的力矩Treal、車輛減速度a1計算整車質量M；（D）若制動踏板（11）未踩下，電機將Treal通過CAN匯流排傳送至電機控制器，若車速不為0，count1自加1並進入步驟B，若車速為0，退出；（E）若制動踏板（11）踩下，根據壓力感測器（22）的值Pneed、制動踏板位置感測器（21）的變化率Sr＝ds/dt、整車質量M計算預期的制動減速率aex；控制單元（30）根據預期的制動減速率aex和實時力矩Treal的值控制三連線埠開關（13）的通斷、泵電機（18）或電制動執行單元（17）的啟停，count1自加1並進入步驟B。
3.如權利要求2所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的步驟E包括如下步驟：（E1）若預期的制動減速率aex在設定的閾值內且Treal＞0，控制單元（30）輸出控制命令控制三連線埠開關（13）的通斷；（E2）若預期的制動減速率aex在設定的閾值內且Treal＜0，控制單元（30）輸出控制命令控制三連線埠開關（13）的通斷、電制動執行單元17以及泵電機（18）的啟停；（E3）若預期的制動減速率aex在設定的閾值外，控制單元（30）輸出控制命令控制三連線埠開關（13）的通斷和電制動執行單元（17）的啟停。
4.如權利要求3所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的步驟E1中，控制單元（30）控制三連線埠開關（13）的連線埠1、2接通且連線埠1、3斷開，制動流體由主缸（12）進入制動卡塊柱體，以保持制動轉矩。
5.如權利要求3所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的步驟E2包括如下步驟：（E21）通過壓力感測器（22）的值Pneed、制動踏板位置感測器（21）的變化率Sr、整車質量M以及車速V計算所需的制動力Tb；（E22）計算Pneed與前輪缸壓力Pf的差值Pdiff＝Pneed－Pf；（E23）若|Pdiff|≥|Treal|，控制單元（30）控制三連線埠開關（13）的連線埠1、2接通且連線埠1、3斷開，並控制泵電機（18）動作，使得Treal+前輪缸壓力Pf+後輪缸壓力Pr＝Tb；（E24）若|Pdiff|＜|Treal|，控制單元（30）控制三連線埠開關（13）的連線埠1、2斷開且連線埠1、3接通，來自主缸（12）的制動流體通過三連線埠開關（13）流入流體蓄壓器（16），控制單元（30）還控制電制動執行單元（17）動作且電制動力矩與機械制動力矩相等。
6.如權利要求3所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的步驟E3包括如下步驟：（E31）重複步驟E1；（E32）根據預期的制動減速率aex、整車質量M、車速V以及電機實時的力矩Treal計算複合電制動Eadd；（E33）控制單元（30）控制電制動執行單元（17）動作在原車機械制動的基礎上疊加上複合電制動Eadd。
7.如權利要求2-6任一項所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的步驟B中，計算車輪滑移率Slip，當車輪滑移率Slip小於設定閾值時，機械制動力由ABS予以控制並退出。
8.如權利要求2-6任一項所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，其特徵在於：所述的整車質量M、預期的制動減速率aex均通過查表函式計算得出。
實施方式
參閱圖1，《電動汽車再生制動系統及其控制方法》包括與主缸12相連的制動踏板11，主缸12中流出的制動流體與三連線埠開關13的連線埠1相連，三連線埠開關13的連線埠2、3分別與制動卡塊14、流體蓄壓器16相連且連線埠2、3之間設定有泵電機18，制動卡塊14輸入端設定有電制動執行單元17，制動卡塊14與制動盤15構成配合；還包括用於採集制動踏板11位置的制動踏板位置感測器21、用於採集主缸12制動流體壓力的壓力感測器22、用於採集車速的車速感測器23；控制單元30接收前述三個感測器採集到的信息，並進行處理後輸出控制命令控制三連線埠開關13的通斷、泵電機18或電制動執行單元17的啟停。通過設定三連線埠開關13、電制動執行單元17以及泵電機18，可以根據車輛的運行狀態和駕駛員的意圖，調整電制動、機械制動的輸出力矩來滿足制動需求。
該發明還公開了一種如前所述的電動汽車再生制動系統的控制方法，包括如下步驟：（A）鬆開加速踏板時電機的驅動力矩為Tor1，計數器count1＝0；（B）根據車速感測器23採集到的車速V計算電機驅動力矩退出步長STEP1、車輛減速度a1，電機實時力矩Treal＝Torl－count1*STEP1；（C）根據電機實時的力矩Treal、車輛減速度a1計算整車質量M；（D）若制動踏板11未踩下，電機將Treal通過CAN匯流排傳送至電機控制器，若車速不為0，count1自加1並進入步驟B，若車速為0，退出；（E）若制動踏板11踩下，根據壓力感測器22的值Pneed、制動踏板位置感測器21的變化率Sr＝ds/dt、整車質量M計算預期的制動減速率aex；控制單元30根據預期的制動減速率aex和實時力矩Treal的值控制三連線埠開關13的通斷、泵電機18或電制動執行單元17的啟停，count1自加1並進入步驟B。通過上述步驟，可以對三連線埠開關13、電制動執行單元17以及泵電機18進行合理的控制，保證制動力滿足駕駛員的需求。 優選地，所述的步驟F包括如下步驟：（F1）若預期的制動減速率aex在設定的閾值內且Treal＞0，由於此時預期的制動減速率aex較小且電機實時的力矩Treal為正表示驅動力矩，控制單元30輸出控制命令控制三連線埠開關13的通斷，無需電制動執行單元17和泵電機18的輔助；（F2）若預期的制動減速率aex在設定的閾值內且Treal＜0，由於此時預期的制動減速率aex較小且電機實時的力矩Treal為負表示制動力矩，控制單元30輸出控制命令控制三連線埠開關13的通斷、電制動執行單元17以及泵電機18的啟停，根據需求使用電制動執行單元17、泵電機18進行輔助制動；（F3）若預期的制動減速率aex在設定的閾值外，此時的機械制動不能滿足制動需求，通過加入電制動執行單元17來輔助制動，控制單元30輸出控制命令控制三連線埠開關13的通斷和電制動執行單元17的啟停。
控制單元30對三連線埠開關13的通斷、電制動執行單元17以及泵電機18的啟停的控制策略有很多方式，該實施例中提供一種較為優選的方案：所述的步驟F1中，控制單元30控制三連線埠開關13的連線埠1、2接通且連線埠1、3斷開，制動流體由主缸12進入制動卡塊柱體，以保持制動轉矩。所述的步驟F2包括如下步驟：（F21）通過壓力感測器22的值Pneed、制動踏板位置感測器21的變化率Sr、整車質量M以及車速V計算所需的制動力Tb；（F22）計算Pneed與前輪缸壓力Pf的差值Pdiff＝Pneed－Pf；（F23）若|Pdiff|≥|Treal|，控制單元30控制三連線埠開關13的連線埠1、2接通且連線埠1、3斷開，並控制泵電機18動作，使得Treal+前輪缸壓力Pf+後輪缸壓力Pr＝Tb；（F24）若|Pdiff|＜|Treal|，控制單元30控制三連線埠開關13的連線埠1、2斷開且連線埠1、3接通，來自主缸12的制動流體通過三連線埠開關13流入流體蓄壓器16，控制單元30還控制電制動執行單元17動作且電制動力矩與機械制動力矩相等。所述的步驟F3包括如下步驟：（F31）重複步驟F1；（F32）根據預期的制動減速率aex、整車質量M、車速V以及電機實時的力矩Treal計算複合電制動Eadd；（F33）控制單元30控制電制動執行單元17動作在原車機械制動的基礎上疊加上複合電制動Eadd。通過上述步驟，使得控制過程更為合理，並且不影響制動踏板的感覺。
優選地，所述的步驟B中，計算車輪滑移率Slip，當車輪滑移率Slip小於設定閾值時，即當車輪差不多將要制動住時，機械制動力由ABS予以控制並退出。此時，ABS控制機械制動力完全能夠滿足車輛制動需求且ABS的控制策略非常的成熟、簡單，無需再進行前面所述的複雜的控制流程。
優選地，所述的整車質量M、預期的制動減速率aex均通過查表函式計算得出。為了最佳化處理速度，在控制單元30中存儲有查表函式，這樣，整車質量M、預期的制動減速率aex不需要通過計算得出，而僅僅通過檢索查表函式即可得到，增加了處理的速度，提高駕駛人員的舒適度。
榮譽表彰
2019年5月16日，《電動汽車再生制動系統及其控制方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
