本发明涉及电动汽车电控及电驱动领域，特别涉及一种串联制动能量回收系统和方法。
背景技术：
在汽车领域，电动汽车作为清洁新能源交通工具，正受到越来越多的关注和推广。电动汽车采用高压电能来驱动电机工作，有着不同于传统汽车的一整套系统，包括动力电池，mcu，电机，ptc，dcdc，空压机，配电盒等；其中动力电池作为供电源，给整车高压用电设备进行供电，但是由于电池技术的瓶颈，目前还存在能量密度低，充电时间长等不利因素，限制了纯电动汽车的广泛运用。
电池能量密度的提高，是一个较为长期的过程，在现阶段的电池使用中，加强电池能量的有效利用，提高电驱动系统的效率，同时，在电池的使用阶段，尽量减少摩擦制动等不必要的消耗，加大电制动能量回收的占比，对提高整车续航里程，降低电池瓶颈消耗，都有着重大的现实意义。
在现有阶段，电制动回收系统是基于液压制动系统的简单叠加，即在液压制动系统上，加入电制动控制系统，其控制信号的输入基于制动开关的触发。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：在轻踩制动踏板时，无任何制动，而在中等踩制动踏板和重踩制动踏板时，制动力过大会引起用户不适，现有技术中为了避免总体制动力过大引起的用户不适，对电制动力的总体加载进行了限制，然而限制电制动力加载的强度，使电制动回收系统的总体回收能力也受到限制。
技术实现要素：
经过本发明人研究发现，之所以存在以上技术问题，是因为当用户轻踩制动踏板时，液压制动力几乎没有，且由于制动踏板行程很小，没有触动制动开关，制动开关无状态切换，电制动力无加载；当用户重踩制动踏板时，液压制动力有明显加载，且由于制动踏板动作较大，触动制动开关，制动开关有状态切换，电制动力加载；而当用户中等踩制动踏板时，液压制动力有一定加载，且由于制动踏板有动作行程，触动制动开关，制动开关有状态切换，电制动力加载，而由于制动力是液压制动力和电制动力的合成，且电制动力加载是制动开关触发，中等踩制动踏板时的电制动力大小和前述重踩制动踏板时的电制动力相同，造成制动力过大引起的用户不适。也就是说，现有技术无法通过踩制动踏板对制动力进行精确控制，而通过限制电制动力加载的强度减轻制动力过大引起的用户不适，因此，使电制动回收系统的总体回收能力也受到限制。
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种串联制动能量回收系统和方法。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种串联制动能量回收系统，包括：
制动踏板；所述制动踏板的位移包括有效空行程和有效行程；
与所述制动踏板连接的位移传感器；所述位移传感器用于获取所述制动踏板的位移变化；
与所述位移传感器连接的电制动装置；所述电制动装置根据所述位移传感器获取的所述制动踏板在所述有效空行程中的位移变化加载电制动力；和
与所述制动踏板连接的液压制动装置；当所述制动踏板的位移在所述有效行程的范围内时，所述液压制动装置加载液压制动力。
优选地，所述有效空行程为所述制动踏板的前20％-30％的位移。
优选地，所述电制动装置所加载的电制动力随着所述制动踏板在所述有效空行程中的位移的加大而增大。
进一步地，还包括制动开关，当所述制动踏板的位移到达预定位置时，触发所述制动开关，所述电制动装置加载预设的电制动力。
优选地，所述预定位置为所述制动踏板从所述有效空行程进入所述有效行程的位置。
优选地，所述预设的电制动力的标准值为车速为80km/h时电机转速产生的电制动力。
进一步地，还包括控制器，所述控制器用于检测所述制动开关的信号和所述位移传感器的信号；并根据检测到的所述制动开关的信号和所述位移传感器的信号向用户反馈所述串联制动能量回收系统的使用情况。
优选地，所述反馈所述串联制动能量回收系统的使用情况包括：当所述控制器检测到所述制动开关的信号，且未检测到所述位移传感器的信号时，所述控制器反馈所述制动踏板的位移同步故障的信息。
优选地，所述反馈所述串联制动能量回收系统的使用情况还包括：当所述控制器检测到所述位移传感器的数值超过预设阈值，且未检测到所述制动开关的信号时，所述控制器反馈所述电制动系统故障的信息。
优选地，所述控制器还用于根据检测到的位移传感器的信号控制电制动装置所加载的电制动力。
一种基于上述任一项权利要求所述的串联制动能量回收系统的串联制动能量回收方法，包括：
踩动所述制动踏板，使所述制动踏板发生位移；
当所述制动踏板的位移在所述有效空行程内时，所述电制动装置加载电制动力；
当所述制动踏板的位移在所述有效行程内时，所述液压制动装置加载液压制动力，且所述液压制动装置加载的液压制动力与所述电制动装置加载的电制动力叠加。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种串联制动能量回收系统和方法。具体地，本发明实施例通过加装位移传感器获取制动踏板空行程时的位移变化，进而通过制动踏板的行程变化来控制电制动力的加载。当用户轻踩制动踏板时，由于制动踏板的位移传感器的灵敏度远较高，电制动装置可根据位移变化加载电制动力，且当重踩制动踏板时，液压制动装置产生液压制动力，同时液压制动力与电制动力相叠加。采用该串联制动能量回收系统和方法，电制动力先与液压制动力产生，一方面，在绝大多数时刻，由于电制动力的提供，液压制动力的加载频次会降低，提高整体的能量回收率；另一方面，在液压制动力产生时，是一个叠加的过程，避免了制动力加载过速引起的用户不适感，提升了驾乘体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种串联制动能量回收系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供一种串联制动能量回收系统，如图1所示，该串联制动能量回收系统包括：制动踏板；所述制动踏板的位移包括有效空行程和有效行程；与所述制动踏板连接的位移传感器；所述位移传感器用于获取所述制动踏板的位移变化；与所述位移传感器连接的电制动装置；所述电制动装置根据所述位移传感器获取的所述制动踏板在所述有效空行程中的位移变化加载电制动力；和与所述制动踏板连接的液压制动装置；当所述制动踏板的位移在所述有效行程的范围内时，所述液压制动装置加载液压制动力。
需要说明的是，有效空行程为制动踏板的前段行程，具体指踩制动踏板时，使液压装置没有加载液压制动力，或者所加载的液压制动力的大小可忽略的制动踏板的位移部分。有效行程为制动踏板的(中)后段行程，具体指踩制动踏板时，使液压制动装置开始加载液压制动力，或所加载的液压制动力较大的制动踏板的位移部分，为了方便描述，以下描述过程中均认为在有效空行程内，液压制动装置没有加载液压制动力，而在有效行程内，液压制动装置开始加载液压制动力。
该串联制动能量回收系统的工作原理为：当用户轻踩制动踏板时，制动踏板的位移在有效空行程内，液压制动力没有加载，但由于与制动踏板连接的位移传感器的灵敏度较高，位移传感器可获取制动踏板在有效空行程中的位移变化，并进一步地触发电制动装置，使得电制动装置可根据位移传感器获取的制动踏板在有效空行程中的位移变化而加载电制动力，电制动力先对汽车产生一定的制动作用；继续踩制动踏板，使制动踏板的位移进入有效行程内，可触发与制动踏板连接的液压制动装置，加载液压制动力，液压制动力和电制动力叠加在一起，进一步地对汽车产生制动。
本发明实施例提供的串联制动能量回收系统通过加装制动踏板位移传感器获取制动踏板空行程时的位移变化，进而通过制动踏板的行程变化来控制电制动力。当用户轻踩制动踏板时，使电制动装置可根据位移变化加载电制动力，当重踩制动踏板时，液压制动装置产生液压制动力，同时液压制动力与电制动力相叠加。采用该串联制动能量回收系统和方法，电制动力先与液压制动力产生，一方面，在绝大多数时刻，由于电制动力的提供，液压制动力的加载频次会降低，提高整体的能量回收率；另一方面，在液压制动力产生时，是一个叠加的过程，避免了制动力加载过速引起的用户不适感，提升了驾乘体验。
在上述的串联制动能量回收系统中，可设置有效空行程为制动踏板的前20％-30％的位移。在一种可能的实施方式中，有效空行程即制动踏板动作时，真空助力器、制动主缸的刚性连接部位有动作，但产生的液压制动力在5％以下的可忽略区间；制动踏板的有效空行程取决于电机功率，电机功率的大小，决定了能产生多少电制动力，取80km/h车速时电机的转速大小为电机转速标准值，以电机转速标准值能产生的对应的电制动力为电制动力标准值，以电制动力的标准值占总制动力需求的数值乘以系数，(该系数与电池的soc比例成一定的关系，当soc较高时，电制动力会较小)，确定有效空行程的大小；优选地，设置有效空行程为制动踏板的前20％-30％的位移。
在上述的串联制动能量回收系统中，为了进一步提升驾乘体验，避免制动力加载过速引起的用户不适感，在有效空行程中，可设置电制动力的加载是一个逐渐增加的过程，优选地，设置电制动装置所加载的电制动力可随着制动踏板在有效空行程中的位移的加大而增大，即位移传感器获取制动踏板在有效空行程中的位移变化，与位移传感器连接的电制动装置根据该位移变化加载电制动力，即当制动踏板在有效空行程中的位移变化较小时，加载较小的电制动力，位移变化较大时，加载较大的电制动力。从而使得该串联制动能量回收系统能通过踩制动踏板对制动力进行精确控制，以满足用户对不同大小制动力的需求。
在上述的串联制动能量回收系统中，进一步地还可设置包括制动开关，当制动踏板的位移到达预定位置时，触发所述制动开关，所述电制动装置加载预设的电制动力。其中，预定位置可以为制动踏板从有效空行程进入有效行程的位置，即制动开关的触发，也可加载液压制动力。预设的电制动力可以为上述的电制动力标准值，即车速为80km/h时电机的转速大小所能产生的电制动力为预设的电制动力，该预设的电制动力也可作为制动踏板在有效空行程中达到最大位移时，所加载的电制动力。设置制动开关，当位移传感器失效时，用户仍然可通过触发制动开关，来加载电制动力，以进一步保证电制动装置加载电制动力，保证汽车的安全制动。
在上述的串联制动能量回收系统中，进一步地还可设置包括控制器，控制器可用于检测位移传感器的信号，并根据检测到的位移传感器的信号控制电制动装置所加载的电制动力，即控制电制动装置所加载的电制动力的大小；还可用于检测制动开关的信号，并根据检测到的制动开关的信号和位移传感器的信号向用户反馈该串联制动能量回收系统的使用情况。
在上述的串联制动能量回收系统中，控制器检测该串联制动能量回收系统的使用情况可包括：当控制器检测到制动开关的信号，且未检测到位移传感器的信号时，说明位移传感器没有获取制动踏板在有效空行程中的位移变化，或者没有将该位移变化发送给控制器，可设置控制器向用户反馈制动踏板的位移同步故障信息，同时控制器可使电制动装置加载预设的电制动力，以保证汽车的安全制动。另外，还可设置控制器在检测到制动开关的信号且未检测到位移传感器的信号时，记录相应的故障码，超过三次时，再报制动踏板位移同步故障，以提高所反馈故障的准确性，避免错误操作等造成的控制器的误判。
在上述的串联制动能量回收系统中，控制器检测该串联制动能量回收系统的使用情况还可包括：可设置位移传感器具有预设阈值，预设阈值即为制动踏板在有效空行程中的位移达到最大时，反应在位移传感器上的值。当控制器检测到位移传感器的数值超过预设阈值，且未检测到制动开关的信号时，控制器可向用户反馈串联制动能量回收系统故障。由此，制动踏板的位移传感器的信号和制动开关的信号相互验证，确保电制动信号的可靠产生。
本发明实施例还提供一种基于上述的串联制动能量回收系统的串联制动能量回收方法，该方法包括：踩动制动踏板，使制动踏板发生位移；当制动踏板的位移在有效空行程内时，电制动装置加载电制动力；当制动踏板的位移在有效行程内时，液压制动装置加载液压制动力，并与电制动装置加载的电制动力叠加。具体地，当用户轻踩制动踏板时，制动踏板的位移在有效空行程内，液压制动力没有加载，但由于与制动踏板连接的位移传感器的灵敏度较高，位移传感器可获取制动踏板在有效空行程中的位移变化，并进一步地触发电制动装置，使得电制动装置可根据位移传感器获取的制动踏板在有效空行程中的位移变化而加载电制动力，即当制动踏板的位移在有效空行程内时，使电制动装置加载电制动力，对汽车产生一部分制动力；继续踩制动踏板，使制动踏板的位移进入有效行程内，可触发与制动踏板连接的液压制动装置，加载液压制动力，此时，使液压制动力和电制动力叠加在一起，进一步地对汽车产生制动。
本发明实施例提供的串联制动能量回收方法通过使电制动力先与液压制动力产生，且使后产生的液压制动力与先产生的电制动力叠加，对汽车进行分级制动。采用该串联制动能量回收方法，一方面，在绝大多数时刻，由于电制动力的提供，液压制动力的加载频次会降低，提高整体的能量回收率；另一方面，电制动力先与液压制动力产生，且在液压制动力产生时，是一个叠加的过程，避免了制动力加载过速引起的用户不适感，提升了驾乘体验。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。