一种四轮驱动电动车辆的液压制动系统

摘要

本发明公开了一种四轮驱动电动车辆的液压制动系统，它在传统液压制动系统之上，一：在制动总泵引出的一个制动管路上，在高压阻尼器之前设置一选择阀，及主缸制动压力传感器，从选择阀的出口连接出一管路并设置一中压蓄能器；在另一个制动管路上，在高压阻尼器之前设置另一选择阀，从选择阀的出口连接出一管路并设置一中压蓄能器。二：在储液室引出两个管路连通到两单向阀，并在管路上设置开关电磁阀。三：在左前轮缸、右后轮缸处分别接一轮缸制动压力传感器。本发明可以保证与传统液压制动系统相同的制动踏板感觉，制动能量回收效率达到最大，同时也能实现ABS功能，保证了驾驶安全性、延长了电驱动车辆续驶里程。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆的液压制动系统，具体来讲，是指四轮驱动混合动力车辆、纯电动车辆的一种具有制动能量回收功能的液压制动系统。

背景技术

通过控制电动汽车的动力元件，将制动时耗散的动能进行回收，是提高电动汽车能量利用率的一项重要技术。在这一过程中，电动机作为发电机来使用，回收的能量以电能的形式储存到电池中。电动汽车研究过程中所面临的关键问题之一就是当今市场上提供的电池的比能量较低，因此造成电动汽车的续驶里程无法与汽油车相比。要解决这一问题，除了要在电池这一瓶颈技术上有所突破之外，还应当优化电动汽车的总体设计和建立高效安全的能量管理系统，因此电动汽车在研制和开发过程中，如何合理使用和节约能源就成为设计人员面临的一项重要课题。制动能量回馈技术是目前国内外电动汽车制造商广泛采用的一项先进技术，通常情况下，通过电机的辅助制动，可以将制动过程中部分车辆动能回收到蓄电池，极大提高了能量利用率。目前国外提出的具有回馈制动功能的先进制动控制系统包括：丰田-普锐斯制动控制系统、本田-EV plus制动控制系统，这两种制动系统均是为了添加制动回馈功能而对原有制动系统进行较大改造而成，这两种制动系统不仅能实现制动能量回馈功能，而且能保证极限工况下ABS、VSC、TCS功能，可以通过对控制软件进行完善而扩展此功能。丰田-普锐斯制动控制系统和本田-EV plus制动控制系统代表着制动回馈功能发展的前沿，但是，针对四轮驱动电动汽车制动能量回收液压制动系统的研究相对较少。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种四轮驱动电动车辆的具有制动能量回收功能的液压制动系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种四轮驱动电动车辆的液压制动系统，包括一制动踏板(1)、一真空助力器(2)、一储液室(3)、一制动总泵(4)、一ABS电机(19)，两高压阻尼器(5)、(6)，两低压蓄能器(11)、(12)，四单向阀(7)、(8)、(9)、(10)，六开关电磁阀(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)，其中，储液室(3)为制动总泵(4)供油，从制动总泵(4)的两出口引出两制动管路分别控制前轮和后轮，各所述高压阻尼器、单向阀、低压蓄能器、开关电磁阀平均配置在两制动管路上，两制动管路共用一所述ABS电机(19)，在两所述制动管路上的制动总泵(4)与ABS电机(19)之间，分别串接一组高压阻尼器(5)、单向阀(7)和高压阻尼器(6)、单向阀(8)，所述ABS电机(19)与低压蓄能器(11)之间串接一单向阀(9)，所述ABS电机(19)与低压蓄能器(12)之间串接一单向阀(10)，六个所述开关电磁阀中每两个为一组，分别控制左前轮、右前轮和共同控制两个后轮，其特征在于：在一所述制动管路上，制动总泵(4)与高压阻尼器(5)之间设置一选择阀(22)，并在制动总泵(4)与选择阀(22)之间串接一主缸制动压力传感器(28)，从选择阀(22)的一个输出端口连接出一管路，在所述管路上设置一中压蓄能器(24)；在另一所述制动管路上，制动总泵(4)与高压阻尼器(6)之间设置另一选择阀(23)，从另一选择阀(23)的一个输出端口连接出一管路，在所述管路上设置一中压蓄能器(25)；在储液室(3)与单向阀(9)之间连通一条制动管路，并在该管路上设置一开关电磁阀(20)，在储液室(3)与单向阀(10)之间连通一条制动管路，并在该管路上设置一开关电磁阀(21)；在电磁阀(14)与左前轮缸(29)之间的制动管路中串接一前轮轮缸制动压力传感器(26)，在电磁阀(18)与右后轮缸(32)之间的制动管路中串接一后轮轮缸制动压力传感器(27)；主缸压力传感器(28)信号和轮缸压力传感器(26)、(27)信号传送给制动控制器(33)，所述各电磁阀和ABS电机由制动控制器(33)控制，驱动电机(35)由整车控制器(34)控制，制动控制器(33)与整车控制器(34)通讯并共同实现制动回馈功能。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明是对四轮驱动电动车传统液压制动系统进行改造以实现制动能量回收功能的，它在传统液压制动系统中储液罐室中引出两支油路分别串接到两油泵上，并在油路上设置两个开关电磁阀；在原制动总泵引出的两个油路上加入两个选择阀，两个中压蓄能器；另外再设置一个前轮轮缸制动压力传感器，一个后轮轮缸制动压力传感器，一个主缸制动压力传感器，以及相关制动管路，形成了一种能实现制动能量回收的液压制动系统，该液压制动系统能实现制动能量最高效率回收、前后轴制动力任意分配、与传统液压制动系统制动踏板感觉相同。2、经本发明改造后的液压制动系统不仅能够实现制动能量回收功能，而且还具有ABS功能，制动性能符合法规要求，改善了车辆燃油经济性。

附图说明

图1是传统液压制动系统原理图

图2是本发明的液压制动系统原理图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供的是一种对电动汽车制动能量回收的解决方案，它对传统液压制动系统进行改造，并结合车辆中的驱动电机，对控制软件进行合理、可靠设计，以实现制动能量回收。

图1所示是传统液压制动系统原理图，传统液压制动系统包括制动踏板1，真空助力器2，储液室3，制动总泵4，高压阻尼器5、6，单向阀7、8、9、10，低压蓄能器11、12，开关电磁阀13、14、15、16、17、18，ABS电机19。其中，储液室3为制动总泵4供油，从制动总泵4的两出口引出两制动管路分别控制前轮和后轮，各所述高压阻尼器、单向阀、低压蓄能器、开关电磁阀平均配置在两制动管路上，两制动管路共用一所述ABS电机19，在两所述制动管路上的制动总泵4与ABS电机19之间，分别串接一组高压阻尼器5、单向阀7和高压阻尼器6、单向阀8，所述ABS电机19与低压蓄能器11之间串接一单向阀9，所述ABS电机19与低压蓄能器12之间串接一单向阀10，六个所述开关电磁阀中，开关电磁阀13、14为一组控制左前轮，开关电磁阀15、16为一组控制右前轮，开关电磁阀17、18为一组共同控制两后轮。

图2所示是本发明的液压制动系统原理图，它是在传统液压制动系统中加入开关电磁阀20、21，选择阀22、23，中压蓄能器24、25，前轮轮缸制动压力传感器26，后轮轮缸制动压力传感器27，主缸制动压力传感器28，以及相关制动管路，形成了一种用于四轮驱动电动车辆能实现制动能量回收的液压制动系统。

具体的讲：在制动总泵4与高压阻尼器5之间的制动管路上设置选择阀22，并在制动总泵4与选择阀22之间串接入主缸制动压力传感器28；在制动总泵4与高压阻尼器6之间设置选择阀23；在选择阀22一个输出端口处设置中压蓄能器24，并用制动管路连接中压蓄能器24和选择阀22；在选择阀23一个输出端口处设置中压蓄能器25，并用制动管路连接中压蓄能器25和选择阀23；在储液室3与单向阀9之间连通一条制动管路，并在该管路上设置一个开关电磁阀20；在储液室3与单向阀10之间连通一条制动管路，并在该管路上设置一个开关电磁阀21；在电磁阀14与左前轮缸29之间的制动管路中串接前轮轮缸制动压力传感器26；在电磁阀18与右后轮缸32之间的制动管路中串接后轮轮缸制动压力传感器27。

主缸压力传感器28信号和轮缸压力传感器26、27信号传送给制动控制器33(BCU)；所有电磁阀和ABS电机19由制动控制器33控制；驱动电机35(D)由整车控制器34(VCU)控制；制动控制器33与整车控制器34通讯并共同实现制动回馈功能。

本发明特别之处在于前、后轴回馈制动力与液压制动力比例可以任意调节，实现制动能量最高效率回收的同时也能实现ABS防抱死功能。下面介绍液压制动系统在不同工况下的工作原理：

1常规制动

1.1液压常规制动功能

液压常规制动是指只有液压制动力参与制动过程。

图2所示电子液压元件保持常态(不通电状态)，驾驶员踩下制动踏板1，制动液流经选择阀22、电磁阀14，进入左前轮缸，实现左前轮常规增压；制动液流经选择阀22、电磁阀16，进入右前轮缸，实现右前轮常规增压；制动液流经选择阀23、电磁阀18，进入左后和右后轮缸，实现左后轮和右后轮常规增压。减压过程与传统液压制动系统减压过程相同，此处不再重复。

在此制动踏板1的踩踏感觉与传统液压制动系统制动踏板感觉相同，这是因为制动液流向与传统液压制动系统完全相同。

1.2回馈制动常规制动功能

回馈制动常规制动是指只有回馈制动力参与制动过程。

没有说明电子液压元件是否通电情况下，图2所示电子液压元件均保持常态(不通电状态)。在踏板位置有一制动开关，当踩下制动踏板时，制动开关信号作为制动操作开始的信号，也是选择阀22和23开始通电的触发信号。当制动控制器监测到制动开关信号时，选择阀22和23通电，制动控制器根据压力传感器28的信号值可以确定驾驶员的制动需求，设制动力矩为T，制动控制器发送回馈力矩命令值T到整车控制器，整车控制器使得驱动电机产生回馈制动力矩，大小为T(此处假设驱动电机能提供回馈制动力矩T。此时四个车轮液压制动力均为零，车辆单纯依靠回馈制动力满足驾驶员制动需求。

制动踏板感觉通过中压蓄能器模拟，因此就有良好的踏板感觉，这是因为：制动总泵4出来的制动液直接进入中压蓄能器24、25，因此在实施回馈制动时，增压和减压造成的压力变化不会影响制动总泵的压力，进而不会影响制动踏板感觉。

1.3回馈制动与液压制动混合常规制动功能

回馈制动与液压制动混合常规制动功能是指在整个制动过程中，回馈制动力与液压制动力共同起作用。

制动开关信号作为制动操作开始信号，也是选择阀22和23开始通电的触发信号。此处假设只有两前轮参与回馈制动。当监测到制动开关信号时，选择阀22通电、制动总泵4中制动液流经选择阀22进入中压蓄能器24(称为中压蓄能器的原因是该蓄能器的工作压力范围是0～5MPa，弹簧刚度相对低压蓄能器较大)，通过压力传感器28的信号可以知道驾驶员的制动需求(设为T)，如果此时回馈力矩为T_h，则两前轮所需液压制动力矩为T_y＝T-T_h，通过压力传感器26的信号可以知道两前轮液压制动力矩值，电磁阀20通电、ABS电机29通电，储液室中制动液流经电磁阀20、高压阻尼器5进入两前轮轮缸，当前轮液压制动力矩等于T_y时，电磁阀20、ABS电机19恢复常态。

假设此时驾驶员的制动需求不变，需要增大回馈力矩、减小两前轮液压制动力矩。增大回馈力矩通过给驱动电机控制器发指令即可实现。电磁阀13、14、15、16通电，两前轮制动液进入低压蓄能器11，如果电磁阀20通电，制动液流回储液室，达到减小两前轮液压制动力矩的目的；如果电磁阀20不通电，制动液流会存储在低压蓄能器11里。

制动踏板感觉通过中压蓄能器模拟。

1.4回馈与液压混合制动到纯液压制动的过渡

当电池当前充电状态(SOC)大于额定值时，不能利用回馈制动力进行制动，假设当前状态是回馈与液压混合制动，下一状态需要变为纯液压制动，当前状态两后轮是纯液压制动。混合制动到纯液压制动过渡时，需要减小回馈制动力的同时增大液压制动力，保证总制动力不变。电磁阀20、选择阀22、ABS电机19通电，储液室制动液流经电磁阀20、高压阻尼器5、电磁阀14、16进入两前轮缸，同时制动控制器与整车控制器通讯减小相应回馈力矩值，此过程持续至回馈制动力为0，至此完成了混合制动到纯液压制动的过渡。

制动踏板感觉通过中压蓄能器模拟。

1.5回馈与液压混合制动到纯回馈制动的过渡

有些情况下，为了提高制动能量回收效率，利用两前轮(前轮驱动车辆)回馈制动力承担全部制动需求。假设当前状态是混合制动，即两后轮液压制动，两前轮混合制动，下一状态需要向纯回馈制动过渡。过渡过程中增加回馈制动力，减小液压制动力。增加回馈制动力通过制动控制器与整车控制器通讯实现。电磁阀20、21、13、14、15、16、17、18通电，左前轮轮缸中制动液流经电磁阀13、低压蓄能器11、单向阀9、电磁阀20进入储液室；右前轮轮缸中制动液流经电磁阀15、低压蓄能器11、单向阀9、电磁阀20进入储液室；左后、右后轮轮缸中制动液流经电磁阀17、低压蓄能器19、单向阀10、电磁阀21进入储液室，至此实现了四个车轮液压制动力的减小，最终四个车轮液压制动力为零，整车制动需求有回馈制动力承担。

制动踏板感觉通过中压蓄能器模拟。

2紧急制动

紧急制动是指制动过程中出现某个车轮抱死现象的制动形式。

2.1紧急制动时纯液压制动到ABS过渡过程

没有说明情况下，图2所示电子液压元件均保持常态(不通电状态)。当监测到某个车轮出现抱死趋势时，此处假设为左前轮，电磁阀13、14通电，ABS电机19通电，左前轮缸制动液流经电磁阀13、低压蓄能器11、单向阀9、ABS电机19进入制动总泵和右前轮缸(如果电磁阀16保持常态)，结果是左前轮制动力减小、右前轮制动力增加、制动踏板有轻微脉动感觉。左前轮增压阀和减压阀同时通电，能够实现保压控制。

2.2紧急制动时混合制动到ABS过渡过程

车辆行驶过程中多数处于混合制动状态，混合制动到ABS过渡时，所有电子液压元件复位(保持常态)，回馈制动力参与ABS与否视控制策略而定，最简单的处理办法是直接退出制动回馈。利用液压制动力参与ABS控制方法与上节工作过程相同，此处不再重复。

上述各过程仅用于说明本发明，其中各功能的具体实现可以在本发明技术方案的基础上进行等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。