專利名稱：一種基于液壓abs壓力調節器的制動能量回收系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及車輛的液壓制動系統，特別是關于一種適用于混合動力電動汽車或純電動汽車的基于液壓ABS壓力調節器的實現制動能量回收功能的制動系統。
背景技術：
隨著能源問題和環境污染問題的加劇，電動汽車的研究與應用具有重要意義。在電動汽車研究過程中所面臨的關鍵問題之一就是動力電池的比能量較低，從而造成電動汽車的續駛里程相比傳統內燃機車輛具有較大劣勢。要解決這一問題，除了在電池這一瓶頸技術上尋求突破之外，如何優化電動汽車的總體設計、建立高效安全的能量管理系統、合理使用和節約能源成為了設計人員在電動汽車研制和開發過程中面臨的一項重要課題。制動能量回收技術是目前國內外電動汽車制造商廣泛采用的一項先進技術，在制動過程中，將驅動電動機電壓反接，使其工作在發電狀態，利用電機的回饋制動力對車輛進行制動，其回饋的能量將以電能的形式儲存到電池中，從而回收車輛在制動過程中的部分動能，極大提高了電動汽車的能量利用率。目前國外提出的具有制動能量回收功能的先進制動系統包括豐田-普銳斯制動系統、大陸-混合制動系統，這兩種制動系統對原有制動系統進行較大改造從而實現了制動回饋功能。這兩種系統不僅能實現制動能量回饋功能， 而且能保證極限工況下ABS功能，可以通過對控制軟件進行完善而擴展功能。豐田-普銳斯制動系統、大陸-混合制動系統代表著制動回饋功能發展的前沿，但是，這些系統均是對制動系統重新設計以實現制動能量回饋功能。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是利用傳統車輛中的液壓ABS壓力調節器及純電動汽車或者混合動力汽車的驅動電機，提出一種基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，能夠同時實現制動能量回收和制動防抱死功能。為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，它包括具有ABS功能的壓力調節器、制動主缸、儲液室、電動真空泵、制動踏板、真空助力器、驅動電機、制動控制器、整車控制器和電機控制器，其特征在于在所述制動主缸出油管路上設置一個主缸壓力傳感器，在所述ABS壓力調節器中的一個前輪輪缸處設置一個前輪輪缸壓力傳感器，各傳感器均與制動控制器連接，進行信號反饋，所述驅動電機由電機控制器控制，制動控制器與整車控制器進行CAN通訊，整車控制器與電機控制器進行CAN通訊。所述壓力調節器控制左前輪-右后輪、右前輪-左后輪兩路制動油路，每路制動油路均包括一個回油泵、一個ABS回油電機、一個低壓蓄能器、一個前輪進油電磁閥、一個前輪出油電磁閥、一個后輪進油電磁閥、一個后輪出油電磁閥、一個前輪輪缸、一個后輪輪缸。所述兩路制動油路的回油泵共用一個ABS回油電機。所述真空助力器連接在制動主缸的推桿與制動踏板之間，由所述電動真空泵提供助力。針對純電動車輛來講，所述電動真空泵在車輛運行過程中需始終工作；針對混合動力汽車來講，若發動機處于工作狀態，則電動真空泵不工作，若發動機不工作，則電動真空泵啟動工作。本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明應用領域為液壓制動系統的制動能量回收，對混合動力車輛或純電動車輛液壓制動系統進行較小改造即可實現制動能量回饋功能。具體地，本發明利用傳統的液壓ABS壓力調節器，在制動主缸處設置一壓力傳感器，在任一前輪輪缸處設置一壓力傳感器。各傳感器均與制動控制器連接，進行信號反饋，制動控制器與整車控制器通訊，整車控制器與電機控制器通訊，以控制車輛制動過程中電機回饋力矩的加載時機與大小等，從而實現制動能量回收功能。2、目前市場上銷售的絕大多數乘用車均已裝備了液壓ABS系統，本發明只需要將現有車輛的液壓制動系統進行簡單改造，利用傳統液壓ABS壓力調節器以及混合動力車輛或電動車輛中的驅動電機， 對控制軟件進行合理、可靠設計即可實現制動能量回饋與ABS的一體化控制，改造后的制動系統不影響駕駛員的駕駛習慣，制動性能符合法規要求，改善了車輛燃油經濟性，降低了混合動力車輛、純電動車輛系統的開發成本，因此，可廣泛用于電驅動乘用車中。


圖1是本發明的系統原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。本發明是利用傳統車輛液壓制動系統中的ABS壓力調節器以及混合動力車輛或電動車輛中的驅動電機，對控制軟件進行合理、可靠設計，提出的具有制動能量回收功能的新型制動系統。如圖1所示，傳統ABS壓力調節器包括兩路制動油路左前輪-右后輪制動油路和右前輪-左后輪制動油路。每一制動油路上都包括兩個車輪輪缸、四個電磁閥、一個回油泵、一個回油電機、一個低壓蓄能器。在這種油路控制下，所做的配置有制動主缸1、儲液室2、電動真空泵3、制動踏板4、真空助力器5、主缸壓力傳感器Si、前輪輪缸壓力傳感器 S2、回油泵Pl和P2 (分置在兩路)、ABS回油電機M(回油電機帶動回油泵工作)、低壓蓄能器Al和A2(分置在兩路)、左前輪進油電磁閥LF-EV、左前輪出油電磁閥LF-AV、右前輪進油電磁閥RF-EV、右前輪出油電磁閥RF-AV、左后輪進油電磁閥LR-EV、左后輪出油電磁閥 LR-AV、右后輪進油電磁閥RR-EV、右后輪出油電磁閥RR-AV、左前輪缸LF、右前輪缸RF、左后輪缸LR、右后輪缸RR。具體地，左前輪-右后輪制動油路包括回油泵P2、ABS回油電機M、低壓蓄能器 A2、左前輪進油電磁閥LF-EV、右后輪進油電磁閥RR-EV、左前輪出油電磁閥LF-AV、右后輪出油電磁閥RR-AV、左前輪缸LF、右后輪缸RR。右前輪-左后輪制動油路包括回油泵P1、ABS回油電機M、低壓蓄能器Al、右前輪進油電磁閥RF-EV、左后輪進油電磁閥LR-EV、右前輪出油電磁閥RF-AV、左后輪出油電磁閥 LR-AV、右前輪缸RF、左后輪缸LR。油泵、回油電機、低壓蓄能器、輪缸的進出油電磁閥模塊化設計即構成液壓ABS壓力調節器。這里，兩個制動油路共用一個回油電機M。制動主缸1、儲液室2、電動真空泵3、制動踏板4、真空助力器5對兩路制動回路都起作用，真空助力器5連接在制動主缸1的推桿與制動踏板4之間，由電動真空泵3提供助力。電動真空泵3與真空助力器5相連接，對于純電動汽車液壓制動系統來講，電動真空泵要始終工作；針對混合動力汽車液壓制動系統來講，若發動機處于工作狀態(包括怠速狀態)，則電動真空泵不需要工作，否則需要。在制動主缸1出口處增設了一個壓力傳感器Sl (如圖1所示，設置在了制動主缸與左前輪-右后輪油路連接的出口處)，以便采集制動主缸壓力；在任一前輪輪缸處設置一個壓力傳感器S2 (如圖1所示，設置在了左前輪缸處)，以采集前輪輪缸壓力。驅動電機D由電機控制器MCU控制；各電磁閥由制動控制器BCU控制；制動控制器 B⑶與整車控制器VCU進行CAN通訊，整車控制器VCU與電機控制器MCU進行CAN通訊，共同實現制動回饋功能。本發明在傳統液壓ABS壓力調節器的基礎之上，由于在液壓制動系統中增加了上述傳感器(主缸壓力傳感器Si、前輪輪缸壓力傳感器S》，且壓力調節器中相關電磁閥由制動控制器BCU控制，驅動電機D由電機控制器MCU控制，可實現制動能量回收功能和ABS功能。本發明的特別之處在于液壓制動系統改造較小，不僅能夠單獨實現制動能量回收、ABS 功能，而且能夠實現制動能量回收與ABS的一體化控制。如圖1所示，下面以前輪驅動型轎車為例說明基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統具體實現各功能時的控制方法1、制動回饋功能實施過程當車輛進行制動時，整車控制器VCU綜合考慮整車運行狀態(包括動力電池狀態、 驅動電機狀態、車速等相關信息)，計算出驅動電機當前所能提供的最大回饋力矩值Mtl，并將Mtl通過CAN總線發送給制動控制器B⑶。主缸壓力傳感器Sl監測制動主缸壓力P1，前輪輪缸壓力傳感器S2監測前輪輪缸壓力P2，壓力采集值P1I2實時反饋給制動控制器B⑶。 制動控制器B⑶根據主缸壓力P1計算主缸壓力變化率dPi/dt，并綜合考慮電機當前所能提供的最大回饋力矩值M。、主缸壓力P1、主缸壓力變化率dP/dt，以及前輪輪缸壓力P2，計算出當前應該施加在前輪的電機回饋制動力矩命令值M1，將M1通過CAN總線發送到整車控制器VCU，VCU將M1通過CAN總線發送給電機控制器MCU，驅動電機接收MCU的控制命令并執行。電機控制器MCU將電機當前實際回饋力矩值M2通過CAN總線發送給整車控制器VCU， VCU將M2通過CAN總線發送給制動控制器B⑶。制動控制器B⑶對M1和M2進行比較。設 M3 = M1-M2,當M3等于零時，制動控制器BCU對壓力調節器發出前輪保壓指令。參照圖1，電磁閥RF-EV、LF-EV通電即可實現兩前輪輪缸壓力保持；當M3大于零時，B⑶對壓力調節器發出前輪增壓指令。參照圖1，各電磁閥處于復位狀態即可實現兩前輪輪缸壓力增加；當M3 小于零時，制動控制器B⑶對壓力調節器發出前輪減壓指令，電磁閥RF-EV、LF-EV、RF-AV、 LF-AV通電即可實現兩前輪輪缸壓力減小。當M2等于零時，驅動電機回饋力矩為零，沒有進行制動能量回饋；當M2大于零時，驅動電機回饋力矩不為零，進行制動能量回饋。當車速降低到某一值時，驅動電機轉速隨之下降到某一較低值，電機所能提供的回饋力矩迅速變小(這是由電機本身特性決定的)，整車控制器V⑶檢測到此情況后立刻告知BCU和MCU退出回饋制動模式，MCU控制驅動電機回饋力矩迅速減小為零，BCU復位所有
5電磁閥和ABS回油電機，恢復液壓制動。2、ABS功能實施過程對車輛實施緊急制動時，車輪會出現抱死現象，ABS功能可以防止車輪抱死。當 BCU監測到有車輪抱死趨勢時，假設該車輪為左前輪，電磁閥LF-EV和電磁閥LF-AV同時通電，回油電機M通電，左前輪制動液被抽回到低壓蓄能器A2以及主油路，實現左前輪減壓控制；當BCU監測到左前輪抱死趨勢消失時，電磁閥LF-EV和電磁閥LF-AV同時復位，由于主油路制動壓力較高，左前輪輪缸制動壓力較小，制動液會瞬時進入到左前輪缸里面，實現增壓控制；在ABS控制過程中有時會需要進行保壓控制，將進油電磁閥通電即可實現保壓控制。3、制動回饋與ABS —體化控制本發明中提出的制動能量回饋系統可以實現制動能量回收與ABS —體化控制，控制方法可以采用1、當ABS進入控制時，回饋制動立即退出；2、當ABS進入控制時，回饋制動參與ABS控制。對于控制方法1 當制動控制器BCU監測到需要進行ABS控制時，制動控制器B⑶通過CAN與整車控制器VCU進行通訊，告知整車控制器VCU進入ABS控制模式，整車控制器VCU告知電機控制器MCU立即將驅動電機D的回饋制動力矩減為零，當ABS控制退出時，制動控制器BCU告知整車控制器VCU恢復回饋制動模式，并發出回饋轉矩需求值， 整車控制器VCU告知電機控制器MCU，電機控制器MCU控制驅動電機D加載回饋轉矩，制動控制器BCU、整車控制器VCU、電機控制器MCU協同工作，共同實現制動能量回收功能。對于控制方法2 當制動控制器BCU監測到需要進行ABS控制時，制動控制器BCU通過CAN與整車控制器VCU進行通訊，制動控制器B⑶告知整車控制器VCU立即進入ABS控制，整車控制器VCU告知電機控制器MCU立即進入ABS控制，制動控制器BCU根據相應控制策略對液壓制動力進行調節實現ABS，電機控制器MCU根據相應控制策略對驅動電機回饋制動力進行調節實現ABS，當ABS控制退出時，制動控制器B⑶告知整車控制器VCU恢復回饋制動，整車控制器VCU告知電機控制器MCU恢復回饋制動，制動控制器BCU、整車控制器VCU與電機控制器MCU共同實現回饋制動。上述實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
權利要求
1.一種基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，它包括具有ABS功能的壓力調節器、制動主缸、儲液室、電動真空泵、制動踏板、真空助力器、驅動電機、制動控制器、整車控制器和電機控制器，其特征在于在所述制動主缸出油管路上設置一個主缸壓力傳感器， 在所述ABS壓力調節器中的一個前輪輪缸處設置一個前輪輪缸壓力傳感器，各傳感器均與制動控制器連接，進行信號反饋，所述驅動電機由電機控制器控制，制動控制器與整車控制器進行CAN通訊，整車控制器與電機控制器進行CAN通訊。
2.如權利要求1所述的基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，其特征在于 所述壓力調節器控制左前輪-右后輪、右前輪-左后輪兩路制動油路，每路制動油路均包括一個回油泵、一個ABS回油電機、一個低壓蓄能器、一個前輪進油電磁閥、一個前輪出油電磁閥、一個后輪進油電磁閥、一個后輪出油電磁閥、一個前輪輪缸、一個后輪輪缸。
3.如權利要求2所述的基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，其特征在于 所述兩路制動油路的回油泵共用一個ABS回油電機。
4.如權利要求1或2或3所述的基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，其特征在于所述真空助力器連接在制動主缸的推桿與制動踏板之間，由所述電動真空泵提供助力。
5.如權利要求4所述的基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，其特征在于 針對純電動車輛來講，所述電動真空泵在車輛運行過程中需始終工作；針對混合動力汽車來講，若發動機處于工作狀態，則電動真空泵不工作，若發動機不工作，則電動真空泵啟動工作。
全文摘要
本發明公開了一種基于液壓ABS壓力調節器的制動能量回收系統，包括具有液壓ABS功能的壓力調節器、制動主缸、主缸真空助力器、驅動電機、制動控制器、整車控制器和電機控制器，其特征在于在制動主缸出油管路上設置一個壓力傳感器，在ABS壓力調節器中的一個前輪輪缸處設置一個壓力傳感器。兩傳感器的信號均反饋給制動控制器，驅動電機由電機控制器控制，制動控制器與整車控制器進行CAN通訊，整車控制器與電機控制器進行CAN通訊。壓力調節器控制左前輪-右后輪、右前輪-左后輪兩路制動油路。本發明運用電機回饋制動力進行制動能量回收，利用ABS壓力調節器實現輪缸壓力的增加、保持、減小，保證行車安全，可以實現制動能量回收與ABS一體化控制。
文檔編號B60T13/74GK102556034SQ20121001501
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者呂辰, 岳小偉, 張俊智, 茍晉芳 申請人:清華大學