基于前后轮双电机的HEV/EV再生制动压力控制系统的制作方法

本发明属于汽车制动技术领域，涉及混合动力汽车(hev)、电动车(ev)的再生制动，具体涉及一种基于前后轮双电机的hev/ev再生制动压力控制系统。

背景技术：

随着石油资源逐步枯竭和环境污染的日益加重，节能和环保是21世纪的重大课题，作为一个石油资源消耗较大和尾气排放较为严重的汽车行业，对于解决能源消耗和环境问题显得刻不容缓，混合动力汽车(hev)和电动汽车(ev)成为汽车工业的一个发展方向，再生制动也成为电动汽车的一个关键技术。

传统的汽车制动系统轮缸制动力和踏板位移具有固定的关系，无法实现在制动过程当中基于电机制动力变化的液压制动力协调控制。国内外学者对再生制动力和液压制动的协调提出了很多策略，这些都以对液压力的灵活控制为基础。目前高速开关阀在汽车上得到了广泛的应用，利用高速开关阀的快速开闭能实现对流量和液压力的调节快速调节，高速开关阀的开关频率越高，对液压的调节过程波动越小，采用脉宽调制技术(pwm)和高速开关阀相结合，能够实现对压力的连续平缓调节，满足再生制动工况液压制动力的灵活调节。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种前后轮双电机的hev/ev再生制动压力控制系统，以提高再生制动制动的品质，且该控制系统具有传统制动主缸液压制动、回油泵液压制动、电液复合制动、纯电机制动和防抱死制动等制动工作模式，能实现制动主缸与制动轮缸的解耦，还通过调节液压制动力对电机制动力的补偿实现制动能量的回收和制动过程的平顺性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基于前后轮双电机的hev/ev再生制动压力控制系统，包括制动踏板；真空助力系统；hcu液压控制单元；ecu整车控制器；液压制动子系统，由常开阀ⅰ、储液罐、制动主缸、常开阀ⅱ、前轮调压模块、后轮调压模块、常闭阀、行程模拟器、前轮制动轮缸和后轮制动轮缸组成，其中，所述制动主缸与制动踏板通过真空助力系统连接，其内设有与储液罐相连的前腔和后腔，且前腔、后腔分别通过常开阀ⅰ、常开阀ⅱ与前轮制动轮缸、后轮制动轮缸解耦连接；所述前轮调压模块设有高速开关阀组ⅰ、溢流阀ⅰ，常开阀ⅰ的出口分别同溢流阀ⅰ、高速开关阀组ⅰ的入口相连，高速开关阀组ⅰ的出口与前轮制动轮缸相连；所述后轮调压模块设有高速开关阀组ⅱ、溢流阀ⅱ，常开阀ⅱ的出口分别同溢流阀ⅱ、高速开关阀组ⅱ的入口相连，高速开关阀组ⅱ的出口与后轮制动轮缸相连，溢流阀ⅰ、溢流阀ⅱ的出口与储液罐相连；所述行程模拟器通过常闭阀设于常开阀ⅰ与前腔之间；电机再生制动系统，由前轮电机ⅰ、蓄电池组和后轮电机组成，其中，所述ecu整车控制器的信号输入端与前轮电机、后轮电机、蓄电池组的信号输出端分别连接，其信号输出端与hcu液压控制单元、前轮电机、后轮电机的信号输入端分别连接，所述hcu液压控制单元的信号输出端与常闭阀、常开阀ⅰ、常开阀ⅱ、高速开关阀组ⅰ、高速开关阀组ⅱ的信号输入端分别连接。

进一步，所述真空助力系统由依次连接的马达、真空泵、储气罐和真空助力器组成，所述马达用于驱动真空泵，所述真空泵与储气罐之间设有压力继电器，所述真空助力器位于制动主缸和制动踏板之间，其压力腔与储气罐相连，输入端与制动踏板相连，输出端与制动主缸相连。

进一步，所述前轮调压模块还设有蓄能器ⅰ、驱动电机ⅰ和回油泵ⅰ，所述高速开关阀组ⅰ包括常开高速开关阀ⅰ和常闭高速开关阀ⅰ，所述常开高速开关阀ⅰ的入口与常开阀ⅰ相连，其出口分别同前轮制动轮缸和常闭高速开关阀ⅰ的入口相连，所述常闭高速开关阀ⅰ的出口分别同蓄能器ⅰ、回油泵ⅰ的入口相连，所述回油泵ⅰ的出口通过溢流阀ⅰ与储液罐相连；所述hcu液压控制单元的信号输出端与回油泵ⅰ的信号输入端连接。

进一步，所述后轮调压模块还设有蓄能器ⅱ、回油泵ⅱ和驱动电机ⅱ，所述高速开关阀组ⅱ包括常闭高速开关阀ⅱ和常开高速开关阀ⅱ，所述常开高速开关阀ⅱ的入口与常开阀ⅱ相连，其出口分别同后轮制动轮缸和常闭高速开关阀ⅱ的入口相连，所述常闭高速开关阀ⅱ的出口分别同蓄能器ⅱ、回油泵ⅱ的入口相连，所述回油泵ⅱ的出口通过溢流阀ⅱ与储液罐相连；所述hcu液压控制单元的信号输出端与回油泵ⅱ的信号输入端连接。

进一步，还包括用于检测制动踏板位移的位移传感器、用于检测前轮压力的压力传感器ⅰ、用于检测前轮轮速的速度传感器ⅰ、用于检测后轮轮速的速度传感器ⅱ和用于检测后轮压力的压力传感器ⅱ，所述ecu整车控制器与位移传感器连接，所述hcu液压控制单元与速度传感器ⅰ、速度传感器ⅱ、压力传感器ⅰ和压力传感器ⅱ分别连接。

进一步，所述行程模拟器为可拆卸式管状行程模拟器，由后端盖、缸体、滑块、活塞和前端盖组成，所述缸体的两端与前端盖和后端盖分别密封连接，所述前端盖上设有与制动主缸的前腔相通的进油孔，所述缸体上设有用于缸体排气的排气孔，所述滑块和活塞均可滑动的设置在缸体内，所述活塞靠近前端盖布置，其上设有与缸体密封的密封圈，所述滑块位于后端盖与活塞之间，且滑块通过设置在其与后端盖之间的弹簧ⅰ同活塞相抵触，所述后端盖上设有套装在弹簧ⅰ外且与滑块有一定间距的弹簧ⅱ。

进一步，所述前端盖与活塞面对的对应面上设有用于限制活塞位移的凸台。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明利用高速开关阀的高速开关特性进行压力调节，能够进行纯液压制动、纯电机制动、电液混合制动和防抱死制动等制动模式制动，并能准确的对液压制动力进行协调；利用行程模拟器能够准确的模拟制动主缸与制动轮缸解耦时的踏板感觉，以模拟传统制动的感觉；同时在协调系统失效的时候能进行传统的制动主缸制动，以提高制动的安全性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明再生制动压力控制系统的结构示意图；

图2为本发明再生制动压力控制系统中行程模拟器的结构示意图；

图3为本发明再生制动压力控制系统在制动模式的一种控制逻辑图；

图4为本发明再生制动压力控制系统的原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

说明书附图中的附图标记包括：制动踏板1、位移传感器2、真空助力器3、常开阀ⅱ4、储液罐5、制动主缸6、常开阀ⅰ7、储气罐8、压力继电器9、真空泵10、马达11、常闭阀12、行程模拟器13、溢流阀ⅱ14、常开高速开关阀ⅰ15、溢流阀ⅰ16、常闭高速开关阀ⅰ17、压力传感器ⅰ18、前轮制动轮缸19、hcu液压控制单元20、速度传感器ⅰ21、前轮电机22、蓄电池组23、ecu整车控制器24、后轮电机25、速度传感器ⅱ26、后轮制动轮缸27、压力传感器ⅱ28、常闭高速开关阀ⅱ29、常开高速开关阀ⅱ30、蓄能器ⅱ31、蓄能器ⅰ32、回油泵ⅱ33、驱动电机ⅱ34、驱动电机ⅰ35、回油泵ⅰ36、后端盖37、缸体38、排气孔39、弹簧ⅱ40、弹簧ⅰ41、滑块42、活塞43、密封圈44、前端盖45、进油孔46。

实施例基本如附图1所示：本实施例提供的一种基于前后轮双电机的hev/ev再生制动压力控制系统，包括制动踏板1，真空助力系统，hcu液压控制单元20，ecu整车控制器24；还包括：

液压制动子系统，由常开阀ⅰ7、储液罐5、制动主缸6、常开阀ⅱ4、前轮调压模块、后轮调压模块、常闭阀12、行程模拟器13、前轮制动轮缸19和后轮制动轮缸27组成，其中，所述制动主缸6与制动踏板1通过真空助力系统连接，其内设有与储液罐5相连的前腔和后腔，且前腔、后腔分别通过常开阀ⅰ7、常开阀ⅱ4与前轮制动轮缸19、后轮制动轮缸27解耦连接；

所述前轮调压模块设有高速开关阀组ⅰ、溢流阀ⅰ16、蓄能器ⅰ32、驱动电机ⅰ35和回油泵ⅰ36，常开阀ⅰ7的出口分别同溢流阀ⅰ16、高速开关阀组ⅰ的入口相连，高速开关阀组ⅰ包括常开高速开关阀ⅰ15和常闭高速开关阀ⅰ17，常开高速开关阀ⅰ15的入口与常开阀ⅰ7相连，其出口分别同前轮制动轮缸19和常闭高速开关阀ⅰ17的入口相连，常闭高速开关阀ⅰ17的出口分别同蓄能器ⅰ32、回油泵ⅰ36的入口相连，回油泵ⅰ36的出口通过溢流阀ⅰ16与储液罐5相连；

所述后轮调压模块设有高速开关阀组ⅱ、溢流阀ⅱ14、蓄能器ⅱ31、回油泵ⅱ33和驱动电机ⅱ34，常开阀ⅱ4的出口分别同溢流阀ⅱ14、高速开关阀组ⅱ的入口相连，高速开关阀组ⅱ包括常闭高速开关阀ⅱ29和常开高速开关阀ⅱ30，所述常开高速开关阀ⅱ30的入口与常开阀ⅱ4相连，其出口分别同后轮制动轮缸27和常闭高速开关阀ⅱ29的入口相连，所述常闭高速开关阀ⅱ29的出口分别同蓄能器ⅱ31、回油泵ⅱ33的入口相连，所述回油泵ⅱ33的出口通过溢流阀ⅱ14与储液罐5相连；

所述行程模拟器13模拟再生制动时制动踏板1感觉，通过常闭阀12设于常开阀ⅰ7与制动主缸前腔之间，在制动时行程模拟器13有工作和非工作状态，该常闭阀12控制行程模拟器13和制动主缸6前腔连接回路的通断；

电机再生制动系统，由前轮电机22、蓄电池组23和后轮电机25组成；该再生制动压力控制系统还包括用于检测制动踏板1位移的位移传感器2、用于检测前轮压力的压力传感器ⅰ18、用于检测前轮轮速的速度传感器ⅰ21、用于检测后轮轮速的速度传感器ⅱ26和用于检测后轮压力的压力传感器ⅱ28，其中，所述ecu整车控制器24的信号输入端与前轮电机22、后轮电机25、蓄电池组23的信号输出端分别连接，其信号输出端与hcu液压控制单元20、前轮电机、后轮电机的信号输入端分别连接，所述hcu液压控制单元20的信号输出端与常闭阀12、常开阀ⅰ7、常开阀ⅱ4、回油泵ⅰ36、回油泵ⅱ33、高速开关阀组ⅰ、高速开关阀组ⅱ的信号输入端分别连接，所述ecu整车控制器24还与位移传感器2连接，所述hcu液压控制单元20还与速度传感器ⅰ21、速度传感器ⅱ26、压力传感器ⅰ18和压力传感器ⅱ28分别连接。

本实施例中的真空助力系统由依次连接的马达11、真空泵10、储气罐8和真空助力器3组成，所述马达11用于驱动真空泵10，所述真空泵10与储气罐8之间设有压力继电器9，用于控制马达11的工作电路的通断，所述真空助力器3位于制动主缸6和制动踏板1之间，其压力腔与储气罐8相连，输入端与制动踏板1相连，输出端与制动主缸6相连。

如图2所示，本实施例中的行程模拟器13为可拆卸式管状行程模拟器，由后端盖37、缸体38、滑块42、活塞43和前端盖45组成，所述缸体38的两端与前端盖45和后端盖37分别密封连接，所述前端盖45上设有与制动主缸6的前腔相通的进油孔46，所述缸体38上设有用于缸体38排气的排气孔39，所述滑块42和活塞43均可滑动的设置在缸体38内，所述活塞43靠近前端盖45布置，其上设有与缸体38密封的密封圈44，所述滑块42位于后端盖37与活塞43之间，且滑块42通过设置在其与后端盖37之间的弹簧ⅰ41同活塞43相抵触，所述后端盖37上设有套装在弹簧ⅰ41外且与滑块42有一定间距的弹簧ⅱ40，所述弹簧ⅰ41用于模拟前轮制动轮缸19、后轮制动轮缸27的回位力，所述弹簧ⅱ40用于模拟制动摩擦块与制动盘接触的刚度。

本实施例中的前端盖45与活塞43面对的对应面上设有用于限制活塞43位移的凸台(未标记)。这样，在活塞43运动的末端起到液压阻尼缓冲作用，避免刚性冲击。

本发明的工作模式包括纯液压制动、纯电机制动、电液复合制动、防抱死制动，现对本发明的工作模式进行简要分析说明传统制动主缸液压制动、回油泵液压制动、电液复合制动、纯电机制动和防抱死制动等制动工作模式。如图3、4所示。

1、传统制动主缸液压制动

当驾驶员踩下制动踏板1，位移传感器2测得制动踏板的深度和位移变化率，前、后轮的速度传感器ⅰ21、ⅱ26测得其轮速，soc值，前、后轮电机22、25转速和车轮的运动状态等信号并传递给ecu整车控制器24，当(m为踏板位移变化率门限值)或v<vmin或soc<0.2或soc>0.8时ecu整车控制器判断进行制动主缸6液压制动，此过程制动力由于真空助力器3增压制动主缸提供，此时常闭阀12断电处于关闭状态，行程模拟器13不工作，不模拟制动时的踏板力，常开阀ⅰ7、ⅱ7断电处于开启状态，制动液进入前、后轮制动轮缸19、27进行制动，此时前、后轮的制动力按照固定比进行分配。

2、回油泵液压制动

回油泵液压制动力是通过对回油泵驱动电机和高速开关阀组的控制实现对制动轮缸压力的控制，与传统制动主缸液压制动区别在于产生液压制动力的为回油泵，需要对高速开关阀组进行控制。回油泵液压制动主要是配合再生制动过程当中的压力协调。

3、纯电机制动

当驾驶员踩下制动踏板1，位移传感器2测得制动踏板的深度和位移变化率，速度传感器测得轮速，soc值，前、后轮电机22、25转速和车轮的运动状态等信号并传递给ecu，并计算出前后轴电机制动力ff_reg_max、fr_reg_max和制动需求力大小freq，当(m为踏板位移变化率门限值)且v≥vmin且0.2≤soc≤0.8时，ecu判断进行再生制动，通过计算当前状态下前、后轮电机能提供的制动力大小，当前、后轮电机能提供的制动力之和大于等于所需求的总制动力freq时，系统进行纯电机制动模式，优先采用后轮电机25进行制动，控制器控制电机制动力大小等于需求制动力。ecu控制hcu发出控制信号控制常闭阀12打开，常开阀ⅰ7关闭，常开阀ⅱ4关闭，制动主缸6与前、后轮制动轮缸19、27进行解耦。制动主缸的制动液通过制动主缸前腔流入行程模拟器13，行程模拟器模拟制动踏板感觉。hcu控制回油泵ⅰ36、ⅱ33的驱动电机ⅰ35和ⅱ34不工作，高速开关阀组ⅰ和高速开关阀组ⅱ不输入信号，前、后轮制动轮缸液压制动力为零。

4、电液复合制动模式

当驾驶员踩下制动踏板1，位移传感器2测得制动踏板的深度和位移变化率，传感器测得轮速，soc值，前、后轮电机22、25转速和车轮的运动状态等信号并传递给ecu，并计算出前后轴电机制动力ff_reg_max、fr_reg_max和制动需求力大小freq，当(m为踏板位移变化率门限值)且v≥vmin且0.2≤soc≤0.8时，ecu整体控制其24判断进行再生制动，通过计算当前状态下前、后轮电机能提供的制动力大小，当前、后轮电机能提供的制动力的大小小于所需求的总制动力freq时，系统进入电液复合制动模式。电机控制器控制电机制动力大小为其最大制动力。ecu控制hcu发出控制信号控制常闭阀12打开，常开阀ⅰ7关闭，常开阀ⅱ4关闭，制动主缸6与前、后轮制动轮缸19、27进行解耦。制动主缸的制动液通过制动主缸前腔流入行程模拟器13，行程模拟器模拟制动踏板感觉。所述前、后轮制动轮缸液压制动力可能有两种情况，一、有前轮制动轮缸液压制动力无后轮制动轮缸液压制动力；二、前、后轮制动轮缸都有液压制动力。两种情况前、后轮制动轮缸产生液压制动力的方式相同，以前轮为例hcu控制器发出轮缸压力控制信号，轮缸压力的具体控制方式是，控制器发出控制信号控制回油泵ⅰ36的驱动电机ⅰ35工作，回油泵ⅰ36将油液通过单向阀泵入前轮制动轮缸19，多余的油液通过溢流阀ⅰ16流回制动储液罐5，前轮制动轮缸的制动压力通过控制高速开关阀组ⅰ对应高速开关阀的开闭从而对进出流量进行控制，实现前轮制动轮缸压力的控制。高速开关阀组控制前轮制动轮缸的增压、保压、减压过程。以前轮为例，当进入增压状态，常开高速开关阀ⅰ15断电，油液泵入前轮制动轮缸，轮缸处于增状态；当进入保压状态，常开高速开关阀通电，常闭高速开关阀ⅰ17断电，油液不能进入制动主缸，前轮制动轮缸处于保压状态；当进入减压状态，常开高速开关阀通电，常闭高速开关阀通电，前轮制动轮缸的油液由于其轮缸活塞回位弹簧的作用，轮缸油液流回低压蓄能器ⅰ32，回油泵ⅰ36把油液泵回储液罐5，前轮制动轮缸处于减状态。前轮制动轮缸的压力传感器ⅰ19采集轮缸的实际压力信号并反馈会hcu，通过目标压力与实际压力的误差计算出相应增压阀和减压阀的控制占空比信号，并对其增压减压速率进行控制。实现对轮缸目标制动压力的追踪。

5、液压协调电机制动力退出

所述纯电机制动和电液复合制动模式，当车速小于电机制动车速门限v<vmin时，控制器控制电机制动力按照一定速率减小，hcu控制回油泵电机和高速开关阀组工作，回油泵液压制动力按照相应的速率增长，具体控制方式和电液复合制动时液压制动力控制方式一样，液压协调电机制动力退出，保证制动过程的平顺性。

6、防抱死制动模式

车辆在制动主缸制动和纯电机制动和电液复合制动过程当中出现滑移率s>0.2时候，当进入防抱死制动模式时，常开阀ⅰ7和常开阀ⅱ4通电断开。以前轮防抱死状态为例，前轮制动轮缸在防抱死过程当中轮缸压力在增压、保压、减压过程进行快速的切换。当进入增压状态，常开高速开关阀输入占空比为0，常闭高速开关阀ⅰ17输入占空比为0，油液泵入前轮制动轮缸，前轮制动轮缸处于增状态；当进入保压状态，常开高速开关阀ⅰ15输入占空比为1，常闭高速开关阀ⅰ输入占空比为0，油液不能进入制动主缸，前轮制动轮缸处于保压状态；当进入减压状态，常开高速开关阀ⅰ输入占空比为1，常闭高速开关阀ⅰ输入占空比为1，制动轮缸的油液由于其轮缸活塞回位弹簧的作用，前轮制动轮缸油液流回低压蓄能器ⅰ32，回油泵ⅰ36把油液泵回储液罐5，前轮制动轮缸处于减状态。防抱死过程当中轮缸压力的快速切换保证车轮滑移率在一个理想值。制动主缸和前轮制动轮缸的解耦保证防抱死制动时良好的踏板感觉。后轮与前轮的制动防抱死过程一致。

7、各个开关阀控制失效时的制动

在车辆制动开关阀控制系统失效时，各个开关阀失电，ecu控制系统不在进行再生制动，由于常闭阀12为常闭状态，常开阀ⅰ7、ⅱ7为常开状态，高速开关阀组ⅰ、ⅱ进油阀为常开阀，出液阀为常闭阀，此时制动为制动主缸进行制动，前、后轮制动力按照固定比进行分配，保证了各个开关阀在失电情况下制动的安全性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。