一種電動(dòng)汽車電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電動(dòng)汽車制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)（ERB)是指一種能夠?qū)⑵囍苿?dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī) 械能并將其存儲(chǔ)起來(lái)的系統(tǒng)。目前常見(jiàn)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)方案主要有兩種：一種是使用 電子控制單元（ECU)控制液壓控制單元，修改其電子控制單元的控制策略從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能 量的回收；另一種是通過(guò)使用踏板感覺(jué)模擬器和單獨(dú)的液壓栗來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收。
[0003] 第一種方案的優(yōu)點(diǎn)是它和目前基于ECU和液壓控制單元（HCU)的防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS)、電子穩(wěn)定控制（ESC)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是相近的，方便制造商使用成熟的加工制造設(shè)備 和技術(shù)。但這種技術(shù)方案也存在一些缺點(diǎn)：第一，為了獲得更高的壓力估算精度和壓力控制 品質(zhì)，在系統(tǒng)中需要采用更多的壓力傳感器和線性比例閥，如豐田公司第一代電子控制制 動(dòng)（ECB)系統(tǒng)使用了 6個(gè)壓力傳感器和6個(gè)線性比例閥，這將顯著增加了系統(tǒng)的成本；第 二，為了控制成本就需要減少壓力傳感器和線性比例閥的個(gè)數(shù)，而這又將導(dǎo)致某些工況下 壓力估算精度和壓力控制品質(zhì)的下降，如豐田第二代ECB系統(tǒng)，其壓力傳感器和線性比例 閥數(shù)目都減少為2個(gè)，但壓力的估算精度和控制品質(zhì)大大下降。
[0004] 第二種方案則舍棄原有制動(dòng)系統(tǒng)方案，新增踏板感覺(jué)模擬器。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是 實(shí)現(xiàn)了踏板和制動(dòng)執(zhí)行器的完全解耦，缺點(diǎn)是對(duì)原有制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制策略改動(dòng)很 大，幾乎是放棄原有制動(dòng)系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)要求建壓源的工作壓力很高并匹配高質(zhì)量的高 壓蓄能器以輔助實(shí)現(xiàn)電液復(fù)合制動(dòng)的控制。目前只有國(guó)外具有這種成熟的技術(shù)產(chǎn)品，如大 陸-混合制動(dòng)系統(tǒng)（EHC)，其對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回饋的功能，不僅 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且對(duì)制造工藝要求也很高，因此成本昂貴。
[0005] 現(xiàn)有典型的復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)控制策略有兩種，分別是并聯(lián)式制動(dòng)策略和串聯(lián)式制動(dòng) 策略。并聯(lián)式制動(dòng)策略是在摩擦制動(dòng)力的基礎(chǔ)上疊加再生制動(dòng)力，再生制動(dòng)力與制動(dòng)踏板 行程成一定的比例關(guān)系。串聯(lián)式制動(dòng)策略是在保證制動(dòng)安全的情況下，優(yōu)先進(jìn)行再生制動(dòng)， 盡可能多地回收制動(dòng)能量，而額外的制動(dòng)力需求再由摩擦制動(dòng)力提供。并聯(lián)式策略的特點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，成本較低，但是制動(dòng)能量回收率低，制動(dòng)感覺(jué)不好。串聯(lián)式策略的特 點(diǎn)是能量回收率較大，但是制動(dòng)系統(tǒng)和控制策略也較為復(fù)雜。
[0006] 制動(dòng)控制策略的好壞最直觀的評(píng)價(jià)方式是制動(dòng)踏板感覺(jué)，制動(dòng)踏板感覺(jué)直接關(guān)系 到車輛的制動(dòng)安全性和駕駛舒適性。在傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，踏板通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)與真空 助力器及制動(dòng)主缸相連。踩下制動(dòng)踏板，克服機(jī)構(gòu)間隙以后在真空助力器的作用下，推動(dòng)主 缸活塞運(yùn)動(dòng)，管路油壓升高并推動(dòng)制動(dòng)分栗。由于真空助力、油壓系統(tǒng)特性以及系統(tǒng)阻尼的 作用，不同制動(dòng)工況下駕駛員踩踏板的力、行程和速度各不相同，另一方面駕駛員從踏板力 和踏板行程來(lái)感覺(jué)車輛的制動(dòng)強(qiáng)度，再加上車輛的制動(dòng)減速度，使駕駛員能夠根據(jù)車輛狀 態(tài)反饋進(jìn)一步調(diào)整車輛狀態(tài)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)在汽車上得到越來(lái)越多 的應(yīng)用，由于取消了制動(dòng)踏板和液壓主缸的直接連接，必須采用踏板力模擬器來(lái)模擬制動(dòng) 踏板感覺(jué)，保證給駕駛員一定的反饋信息。為了使車輛擁有和傳統(tǒng)車輛同樣的踏板感覺(jué)，必 須進(jìn)行踏板感覺(jué)的研究以作為制動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)桿。由于制動(dòng)踏板感覺(jué)是駕駛員的主觀評(píng) 價(jià)，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自于駕駛員，很多情況下以踏板感覺(jué)的沖擊度來(lái)描述制動(dòng)踏板的感覺(jué)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)能量回收率高且制動(dòng)感覺(jué)良好的 電動(dòng)汽車電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)。
[0008] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：
[0009] -種電動(dòng)汽車電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)，包括真空助力器、分別與所述真空助力器相連 的制動(dòng)主缸和空行程機(jī)械構(gòu)件、與所述空行程機(jī)械構(gòu)件相連的復(fù)合制動(dòng)控制系統(tǒng)、分別與 所述復(fù)合制動(dòng)控制系統(tǒng)相連的電機(jī)控制器和液壓控制單元以及與所述電機(jī)控制器相連的 電機(jī)；所述液壓控制單元還與所述制動(dòng)主缸相連；其中，所述空行程機(jī)械構(gòu)件是空行程大 于原有制動(dòng)系統(tǒng)中踏板空行程的機(jī)械構(gòu)件。
[0010] 所述電液復(fù)合制動(dòng)控制系統(tǒng)為單獨(dú)設(shè)立或者集成在整車控制器里。
[0011] 所述空行程機(jī)械構(gòu)件包括第一制動(dòng)踏板構(gòu)件、第二制動(dòng)踏板構(gòu)件、回位彈簧以及 角位移傳感器；其中，所述第一制動(dòng)踏板構(gòu)件為直線桿件；所述第二制動(dòng)踏板構(gòu)件為與所 述第一制動(dòng)踏板構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的踏板；所述第一制動(dòng)踏板構(gòu)件和所述第二制動(dòng)踏板 構(gòu)件通過(guò)所述回位彈簧進(jìn)行連接并傳遞踏板力。
[0012] 所述回位彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧。
[0013] 所述回位彈簧的長(zhǎng)度根據(jù)所述電機(jī)所能提供的最大電機(jī)制動(dòng)力與最大需求制動(dòng) 力的比值來(lái)選擇；優(yōu)選的，所述回位彈簧剛度按如下公式選擇：
[0015] 其中，k為所述回位彈簧的剛度；F。為預(yù)緊力，即踏板行程為最大空行程時(shí)所述回 位彈簧的彈力；L為所述第二制動(dòng)踏板構(gòu)件從轉(zhuǎn)動(dòng)軸處到與所述回位彈簧相連處的長(zhǎng)度， 稱為彈簧運(yùn)動(dòng)半徑；0 _為最大空行程角位移。
[0016] 所述系統(tǒng)設(shè)定所述電機(jī)提供的最大再生制動(dòng)力矩處于所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩能力范圍 內(nèi)；優(yōu)選的，所述電機(jī)制動(dòng)力矩的變化率滿足如下條件：
[0018] 其中：1；_為設(shè)定的電機(jī)最大制動(dòng)力矩；t為所述電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間；a。為所述電機(jī) 制動(dòng)力矩變化率絕對(duì)值上限；
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述電機(jī)制動(dòng)力矩變化率絕對(duì)值上限a。的計(jì)算公式為：
[0020] a〇= IOMr
[0021] 其中，M為整車質(zhì)量，r為車輪半徑。
[0022] 由于采用上述方案，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型對(duì)原有的液壓制動(dòng)系 統(tǒng)改動(dòng)較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；同時(shí)又兼顧了駕駛員的傳統(tǒng)制動(dòng)踏板感覺(jué)和制動(dòng)感受，使得駕 駛員可保持傳統(tǒng)的駕駛習(xí)慣，保證其良好的主觀感覺(jué)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1本實(shí)用新型實(shí)施例中電動(dòng)汽車電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0024] 圖2a本實(shí)用新型實(shí)施例中空行程機(jī)械構(gòu)件的主視圖；
[0025] 圖2b本實(shí)用新型實(shí)施例中空行程機(jī)械構(gòu)件的側(cè)視圖；
[0026]圖3本實(shí)用新型實(shí)施例中制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨踏板行程的變化曲線；
[0027] 圖4本實(shí)用新型實(shí)施例中制動(dòng)控制方法的流程圖；
[0028] 圖5本實(shí)用新型實(shí)施例中電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制曲線圖。
[0029] 附圖中：1、第一制動(dòng)踏板構(gòu)件；2、第二制動(dòng)踏板構(gòu)件；3、回位彈簧；4、角位移傳感 器；5、原制動(dòng)踏板被去除部分；6、真空助力器；7、制動(dòng)主缸；8、電機(jī)控制器；9、電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0031] 本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括真空助力器6、分別與真 空助力器6相連的制動(dòng)主缸7和空行程機(jī)械構(gòu)件、與空行程機(jī)械構(gòu)件相連的復(fù)合制動(dòng)控制 系統(tǒng)、分別與復(fù)合制動(dòng)控制系統(tǒng)相連的電機(jī)控制器和液壓控制單元以及與電機(jī)控制器相連 的電機(jī)9,液壓控制單元還與制動(dòng)主缸7相連。其中，制動(dòng)主缸7為液壓主缸，空行程機(jī)械構(gòu) 件是空行程大于原有制動(dòng)系統(tǒng)中踏板空行程的機(jī)械構(gòu)件；電液復(fù)合制動(dòng)控制系統(tǒng)可以單獨(dú) 設(shè)立，也可以集成在整車控制器里。圖1所示為該復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0032] 本實(shí)施例中，空行程機(jī)械構(gòu)件為如圖2a和圖2b所示的電液復(fù)合制動(dòng)踏板。該復(fù)合 制動(dòng)踏板包括第一制動(dòng)踏板構(gòu)件1、第二制動(dòng)踏板構(gòu)件2、回位彈簧3、角位移傳感器4。其 中，第一制動(dòng)踏板構(gòu)件1為直線桿件，也是去除原有踏板的非直線部分即圖1中原制動(dòng)踏