一種電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法
【專利摘要】本發明提供一種電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，由協調控制系統實施，包括車輪轂、液壓制動組件、車輪驅動電機M和動力電池E、剎車組件和電制動協調組件；電制動協調組件包括第二固定導軌、單面齒條滑塊、連接桿、電磁鐵、鐵芯密封圈、氮氣和剎車踏板行程開關K；電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統的工作方法，主要是利用剎車時車輪驅動電機M的給動力電池E反向充電電流通過電磁鐵產生反向制動力與液壓制動力相協調，減小液壓制動壓力。本發明采用機械結構實現電機制動力與液壓制動力在一定范圍內連續、實時地進行協調配合調節，結構相對簡單、成本大幅降低而且工作可靠性顯著提高。
【專利說明】一種電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法
[0001 ] 本申請是申請號為201410719888.4，申請日為2014年12月I日，發明創造名稱為“電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及電動汽車制動技術領域，具體涉及一種電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0003]當前，隨著節能環保的日益重視，電動汽車的使用逐漸增多。制動系統是汽車至關重要的系統之一。傳統的汽車制動一般采用液壓制動系統，其不能實現能量回收，而且制動片摩擦損耗較快。目前，電動汽車的制動系統，除有些采用傳統的液壓制動系統外，也有采用電制動與液壓制動組合(或混合)的制動系統，其主要目的之一在于利用剎車時車輪驅動電機對電池進行充電，以實現能量的回收，節約能源。如公開號為CN 1986272A、發明名稱為“電動汽車組合制動控制系統及控制方法”的中國專利文獻，即公開了一種通過傳感器采集信號和單片機計算，相應控制比例閥輸出液壓制動力，以實現電制動與液壓制動的組合;又如公開號為CN 101913352A、發明名稱為“電動汽車的協調制動控制方法”的中國專利文獻，其仍需要通過信號采集和單片機計算等步驟以實現電制動與液壓制動的協調配合;再如公開號為CN 102310850A、發明名稱為“可進行制動能量回收的電動汽車制動系統”的中國專利文獻，仍然需要基于單片機為核心的控制的計算和控制。
[0004]上述現有技術中對于電動汽車的電制動與液壓制動的控制方式大都利用集成控制器(或類似的單片機控制電路等)按照預先設定的控制邏輯、根據傳感器的信號判斷得出控制的時間、控制執行器工作的方式、控制的次數或頻率等等參數，然而對相關執行器進行控制，其整個過程需要包括采集信號、判斷、計算、執行等步驟，在此過程中需要一定的時間延遲，不能實時根據電機制動力的大小實時地調節常規液壓制動力的大小;而且，現有技術中的控制過程都需要滿足一定條件才控制執行器動作，當滿足下一條件時再控制執行器進行下一步動作，其控制過程是間斷的、不連續的；另外，其控制系統結構相對復雜，使用的電子元器件較多，成本較貴且工作可靠性降低。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是:針對現有技術的不足，提供一種無需控制器或單片機電路計算控制、通過機械結構使電機制動力與液壓制動力在一定范圍內連續實時地進行調節、在保證汽車有效制動的前提下實現能量有效回收且成本不高、工作可靠的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法。
[0006]本發明的技術方案是:本發明的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，由電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統實施，包括車輪轂、液壓制動組件、剎車組件、電制動協調組件、車輪驅動電機M和動力電池E;液壓制動組件包括剎車片、制動輪缸、制動主缸和活塞;活塞具有相連的活塞環和活塞桿，活塞的活塞環可動地設置在制動主缸內；活塞桿的一端與活塞環固定連接，活塞桿的另一端伸出制動主缸外；
上述的剎車組件包括剎車踏板、第一傳導齒輪、第二傳導齒輪、第三傳導齒輪、第四傳導齒輪、第一固定導軌和雙面齒條滑塊；
剎車踏板與第一傳導齒輪傳動連接;第一傳導齒輪與第二傳導齒輪傳動連接，第二傳導齒輪與第三傳導齒輪的同軸傳動連接;第一固定導軌固定設置在電動汽車上;雙面齒條滑塊為上下兩側設有與第三傳導齒輪和第四傳導齒輪分別配合的齒條的滑塊;雙面齒條滑塊安裝在第一固定導軌上且可依托第一固定導軌移動;第三傳導齒輪與雙面齒條滑塊的下側傳動連接;雙面齒條滑塊的上側與第四傳導齒輪傳動連接;第四傳導齒輪與上述的液壓制動組件的活塞的活塞桿伸出制動主缸外的右端固定連接；
電制動協調組件包括第二固定導軌、單面齒條滑塊、連接桿、電磁鐵、鐵芯密封圈、氮氣和剎車踏板行程開關K;
第二固定導軌固定設置在電動汽車上;單面齒條滑塊為下側設有與第四傳導齒輪配合的齒條的滑塊;單面齒條滑塊設置在第二固定導軌上且可依托第二固定導軌左右向移動；單面齒條滑塊與所述的剎車組件的第四傳導齒輪傳動連接;連接桿的左端與單面齒條滑塊的右端固定連接;電磁鐵包括殼體、鐵芯及線圈；殼體為中空的圓柱體件，殼體的左側開口；線圈纏繞在殼體上;鐵芯設置在殼體內，且可在殼體內左右移動，鐵芯的右部設有密封圈安裝槽;連接桿的右端通過殼體的開口與鐵芯的左端面固定連接;鐵芯密封圈安裝在鐵芯的密封圈安裝槽內；從而由鐵芯的右端、鐵芯密封圈和電磁鐵的殼體的右部內腔構成一個充氣空間;氮氣可壓縮地設置在該充氣空間內；剎車踏板行程開關K與上述的剎車組件的剎車踏板配合設置；當剎車踏板未踩下時，剎車踏板行程開關K處于閉合狀態；當剎車踏板踩下時，剎車踏板行程開關K處于打開狀態；
剎車踏板行程開關K的一端、線圈的一端以及動力電池E的正極共線;動力電池E的負極與車輪驅動電機M的電源端的一端電連接;剎車踏板行程開關K的另一端、線圈的另一端以及車輪驅動電機M的電源端的另一端共線；
上述的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，包括以下步驟:
①電動汽車行駛中，當駕駛員未踩剎車踏板時，剎車踏板行程開關K閉合，將經過電磁鐵的線圈的線路短路，動力電池E給車輪驅動電機M供電驅動汽車行駛;此時電磁鐵內的鐵芯被氮氣壓緊于電磁鐵的殼體的開口一側；
②電動汽車行駛中，當駕駛員踩下剎車踏板時，剎車踏板依次通過第一傳導齒輪、第二傳導齒輪，第三傳導齒輪、雙面齒條滑塊和第四傳導齒輪驅動活塞向左移動并在制動主缸內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸內產生液壓制動力通過剎車片作用于車輪轂制動；同時，剎車踏板行程開關K斷開，車輪驅動電機M產生反向制動力并通過電路對動力電池E充電，充電電流經過線圈時在電磁鐵內產生磁場，使得鐵芯克服氮氣的壓力向右移動，鐵芯通過連接桿帶動單面齒條滑塊向右移動，從而單面齒條滑塊通過第四傳導齒輪在活塞上施加向右的反向作用力，減小制動主缸內的液壓制動壓力；
③電動汽車行駛中，當駕駛員繼續踩下剎車踏板時，施加在車輪轂上的制動力為液壓制動組件產生的液壓制動力和車輪驅動電機M產生的反向制動力的合力；當車速越快，則車輪驅動電機M中產生的制動電流就越大，電機制動力就越大，電磁鐵產生的吸力就越大，制動主缸內的液壓就越小，液壓制動力相應減小；
④電動汽車行駛中，若電制動協調組件的電路出現故障或動力電池E處于滿電狀態時，車輪驅動電機M無法向動力電池E充電，電磁鐵的線圈內無電流通過，鐵芯被氮氣壓緊于電磁鐵的殼體內的左端不動，從而單面齒條滑塊不移動，第四傳導齒輪相對于單面齒條滑塊僅作純滾動，電動汽車制動時，由剎車踏板依次通過第一傳導齒輪、第二傳導齒輪、第三傳導齒輪、雙面齒條滑塊和第四傳導齒輪驅動活塞向左移動并在制動主缸內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸內產生液壓制動力通過剎車片作用于車輪轂制動。
[0007]本發明具有積極的效果:(I)本發明的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，能夠在保證兩者的制動合力滿足汽車制動要求的情況下，既能提高制動過程中制動能量的回收率又能減小常規制動器摩擦片的損耗。(2)本發明的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法所采用的控制系統，采用機械結構實現電機制動力與液壓制動力在一定范圍內連續地、實時地進行協調配合調節，無需像現有技術中需要通過傳感器信號采集、控制器或單片機電路計算控制，從而結構相對簡單、成本大幅降低而且工作可靠性顯著提高。(3)本發明的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法所采用的控制系統，通過機械結構使電制動力與液壓制動力在一定范圍內連續實時地進行調節，省略了現有技術中控制器或單片機電路計算控制和判斷過程，因而其協調制動的時效性更佳。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明所采用的電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統的一種結構示意圖；
圖2為本發明所采用的電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統的另一種結構示意圖。
[0009]上述附圖中的附圖標記如下:
車輪轂I，
液壓制動組件2，剎車片21，制動輪缸22，制動主缸23，活塞24，
剎車組件3，剎車踏板31，第一傳導齒輪32，第二傳導齒輪33，第三傳導齒輪34，第四傳導齒輪35，第一固定導軌36，雙面齒條滑塊37，
電制動協調組件4，第二固定導軌41，單面齒條滑塊42，連接桿43，電磁鐵44，殼體44-1，鐵芯44-2，線圈44-3，壓縮彈簧45，剎車踏板行程開關K，鐵芯密封圈46，氮氣47，
車輪驅動電機M，
動力電池E。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0011](實施例1)
見圖1，本實施例的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，其由電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統實施。電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統主要由車輪轂1、液壓制動組件2、剎車組件3、電制動協調組件4、車輪驅動電機M和動力電池E組成。
[0012]液壓制動組件2主要由剎車片21、制動輪缸22、制動主缸23和活塞24組成。剎車片21和制動輪缸22在汽車的每個車輪轂I上分別各設置I套;制動主缸23設置在汽車上，活塞24具有相連的活塞環和活塞桿，活塞24的活塞環可動地設置在制動主缸23內；活塞桿的一端與活塞環固定連接，活塞桿的另一端向右伸出制動主缸23外。
[0013]剎車組件3主要由剎車踏板31、第一傳導齒輪32、第二傳導齒輪33、第三傳導齒輪34、第四傳導齒輪35，第一固定導軌36和雙面齒條滑塊37組成。
[0014]剎車踏板31的頂部與第一傳導齒輪32的中心分別固定安裝在同一根轉軸上，從而使得剎車踏板31通過轉軸與第一傳導齒輪32傳動配合;第一傳導齒輪32和第二傳導齒輪33傳動連接，第二傳導齒輪33與第三傳導齒輪34同軸連接;第一固定導軌36固定設置在電動汽車上;雙面齒條滑塊37為上下兩側設有與第三傳導齒輪34和第四傳導齒輪35分別配合的齒條的滑塊;雙面齒條滑塊37安裝在第一固定導軌36上且可依托第一固定導軌移動;第三傳導齒輪34與雙面齒條滑塊37的下側傳動連接;雙面齒條滑塊37的上側與第四傳導齒輪35傳動連接;第四傳導齒輪35與前述的液壓制動組件2的活塞24的活塞桿的伸出制動主缸23外的右端固定連接。
[0015]電制動協調組件4主要由第二固定導軌41、單面齒條滑塊42、連接桿43、電磁鐵44、壓縮彈簧45和剎車踏板行程開關K組成。
[0016]第二固定導軌41固定設置在電動汽車上;單面齒條滑塊42為一側設有與第四傳導齒輪35配合的齒條的滑塊;單面齒條滑塊42設置在第二固定導軌41上且可依托第二固定導軌41左右向移動;單面齒條滑塊42與剎車組件3的第四傳導齒輪35傳動連接;連接桿43的左端與單面齒條滑塊42的右端固定連接；電磁鐵44包括殼體44-1、鐵芯44-2及線圈44-3;殼體44-1為中空的圓柱體件，殼體44-1的左側開口；線圈44-3纏繞在殼體44-1上;鐵芯44-2設置在殼體44-1內，且可在殼體44-1內左右移動;連接桿43的右端通過殼體44_1的開口與鐵芯44-2的左端面固定連接，從而通過連接桿43實現鐵芯44-2與單面齒條滑塊42的傳動連接；鐵芯44-2的右端在殼體44-1內通過設置在殼體44-1內右部的壓縮彈簧45與殼體44-1的右側內壁彈性相接。剎車踏板行程開關K與前述的剎車組件3的剎車踏板31配合設置；當剎車踏板31未踩下時，剎車踏板行程開關K處于閉合狀態；當剎車踏板31踩下時，剎車踏板行程開關K處于打開狀態。
[0017]剎車踏板行程開關K的一端、線圈44-3的一端以及動力電池E的正極共線；動力電池E的負極與車輪驅動電機M的電源端的一端電連接;剎車踏板行程開關K的另一端、線圈44-3的另一端以及車輪驅動電機M的電源端的另一端電連接。
[0018]本實施例的電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統，其工作方法包括以下步驟:
①電動汽車行駛中，當駕駛員未踩剎車踏板31時，剎車踏板行程開關K閉合，將經過電磁鐵44的線圈44-3的線路短路，動力電池E給車輪驅動電機M供電驅動汽車行駛;此時電磁鐵44內的鐵芯44-2被壓縮彈簧45壓緊于電磁鐵44的殼體44-1的開口一側；
②電動汽車行駛中，當駕駛員踩下剎車踏板31時，剎車踏板31依次通過第一傳導齒輪32、第二傳導齒輪33，第三傳導齒輪34、雙面齒條滑塊37和第四傳導齒輪35驅動活塞24向左移動并在制動主缸23內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸22內產生液壓制動力通過剎車片21作用于車輪轂I制動；同時，剎車踏板行程開關K打開，車輪驅動電機M產生反向制動力并通過電路對動力電池E充電，充電電流經過線圈44-3時在電磁鐵44內產生磁場，使得鐵芯44-2克服壓縮彈簧45的彈力向右移動，鐵芯44-2通過連接桿43帶動單面齒條滑塊42向右移動，從而單面齒條滑塊42通過第四傳導齒輪35在活塞24上施加向右的反向作用力，減小制動主缸23內的液壓制動壓力。
[0019]③電動汽車行駛中，當駕駛員繼續踩下剎車踏板31時，施加在車輪轂I上的制動力為液壓制動組件2產生的液壓制動力和車輪驅動電機M產生的反向制動力的合力；當車速越快，則車輪驅動電機M中產生的制動電流就越大，電機制動力就越大，電磁鐵44產生的吸力就越大，制動主缸內的液壓就越小，液壓制動力越小，從而當汽車高速制動時，增加電機制動力、減小由液壓制動的常規摩擦制動力，從而減小常規制動器中摩擦片的磨損，同時提高車輪驅動電機M對制動能量的回收率。
[0020]④電動汽車行駛中，若電制動協調組件4的電路出現故障或動力電池E處于滿電狀態時，車輪驅動電機M無法向動力電池E充電，電磁鐵44的線圈內無電流通過，鐵芯44-2被壓縮彈簧45壓緊于電磁鐵44的殼體44-1內的左端不動，從而單面齒條滑塊42不移動，第四傳導齒輪35相對于單面齒條滑塊42僅作純滾動，電動汽車由剎車踏板31依次通過第一傳導齒輪32、第二傳導齒輪33，第三傳導齒輪34、雙面齒條滑塊37和第四傳導齒輪35驅動活塞24向左移動并在制動主缸23內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸22內產生液壓制動力通過剎車片21作用于車輪轂I制動，保證行車安全。
[0021](實施例2)
見圖2，本實施例的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，其實施的電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統，其他方面與實施例1相同，不同之處在于:電制動協調組件4將壓縮彈簧45去掉，換成氮氣47，同時，增加了鐵芯密封圈46，電磁鐵44的鐵芯44-2的右部增設密封圈安裝槽，鐵芯密封圈46安裝在鐵芯44-2的密封圈安裝槽內，從而由鐵芯44-2的右端、鐵芯密封圈46和電磁鐵44的殼體44-1的右部內腔構成一個充氣空間；氮氣47可壓縮地設置在該充氣空間內，工作時，氮氣47的工作原理和方法類似于實施例1中的壓縮彈簧45。
[0022]以上實施例是對本發明的【具體實施方式】的說明，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本發明的專利保護范圍。
【主權項】
1.一種電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，其特征在于:由電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統實施，所述的電動汽車電制動與液壓制動協調控制系統包括車輪轂(I)、液壓制動組件(2)、剎車組件(3)、電制動協調組件(4)、車輪驅動電機M和動力電池E;所述的液壓制動組件(2)包括剎車片(21)、制動輪缸(22)、制動主缸(23)和活塞(24);活塞(24)具有相連的活塞環和活塞桿，活塞(24)的活塞環可動地設置在制動主缸(23)內；活塞桿的一端與活塞環固定連接，活塞桿的另一端伸出制動主缸(23)外； 所述的剎車組件(3)包括剎車踏板(31)、第一傳導齒輪(32)、第二傳導齒輪(33)、第三傳導齒輪(34)、第四傳導齒輪(35)、第一固定導軌(36)和雙面齒條滑塊(37); 剎車踏板(31)與第一傳導齒輪(32)傳動連接;第一傳導齒輪(32)與第二傳導齒輪(33)傳動連接，第二傳導齒輪(33)與第三傳導齒輪(34)的同軸傳動連接;第一固定導軌(36)固定設置在電動汽車上;雙面齒條滑塊(37)為上下兩側設有與第三傳導齒輪(34)和第四傳導齒輪(35)分別配合的齒條的滑塊;雙面齒條滑塊(37)安裝在第一固定導軌(36)上且可依托第一固定導軌(36)移動;第三傳導齒輪(34)與雙面齒條滑塊(37)的下側傳動連接;雙面齒條滑塊(37)的上側與第四傳導齒輪(35)傳動連接;第四傳導齒輪(35)與所述的液壓制動組件(2 )的活塞(24 )的活塞桿伸出制動主缸(23 )外的右端固定連接； 電制動協調組件(4)包括第二固定導軌(41)、單面齒條滑塊(42)、連接桿(43)、電磁鐵(44)、鐵芯密封圈(46)、氮氣(47)和剎車踏板行程開關K ； 第二固定導軌(41)固定設置在電動汽車上;單面齒條滑塊(42)為下側設有與第四傳導齒輪(35)配合的齒條的滑塊;單面齒條滑塊(42)設置在第二固定導軌(41)上且可依托第二固定導軌(41)左右向移動;單面齒條滑塊(42)與所述的剎車組件(3)的第四傳導齒輪(35)傳動連接;連接桿(43)的左端與單面齒條滑塊(42)的右端固定連接；電磁鐵(44)包括殼體(44-1)、鐵芯(44-2)及線圈(44-3);殼體(44-1)為中空的圓柱體件，殼體(44-1)的左側開口；線圈(44-3)纏繞在殼體(44-1)上;鐵芯(44-2)設置在殼體(44-1)內，且可在殼體(44-1)內左右移動，鐵芯(44-2)的右部設有密封圈安裝槽;連接桿(43)的右端通過殼體(44-1)的開口與鐵芯(44-2)的左端面固定連接;鐵芯密封圈(46)安裝在鐵芯(44-2)的密封圈安裝槽內；從而由鐵芯(44-2)的右端、鐵芯密封圈(46)和電磁鐵(44)的殼體(44-1)的右部內腔構成一個充氣空間;氮氣(47)可壓縮地設置在該充氣空間內；剎車踏板行程開關K與所述的剎車組件(3)的剎車踏板(31)配合設置；當剎車踏板(31)未踩下時，剎車踏板行程開關K處于閉合狀態;當剎車踏板(31)踩下時，剎車踏板行程開關K處于打開狀態； 剎車踏板行程開關K的一端、線圈(44-3)的一端以及動力電池E的正極共線;動力電池E的負極與車輪驅動電機M的電源端的一端電連接;剎車踏板行程開關K的另一端、線圈(44-3)的另一端以及車輪驅動電機M的電源端的另一端共線； 所述的電動汽車電制動與液壓制動協調控制方法，包括以下步驟: ①電動汽車行駛中，當駕駛員未踩剎車踏板(31)時，剎車踏板行程開關K閉合，將經過電磁鐵(44 )的線圈(44-3 )的線路短路，動力電池E給車輪驅動電機M供電驅動汽車行駛;此時電磁鐵(44)內的鐵芯(44-2)被氮氣(47)壓緊于電磁鐵(44)的殼體(44-1)的開口一側； ②電動汽車行駛中，當駕駛員踩下剎車踏板(31)時，剎車踏板(31)依次通過第一傳導齒輪(32)、第二傳導齒輪(33)，第三傳導齒輪(34)、雙面齒條滑塊(37)和第四傳導齒輪(35)驅動活塞(24)向左移動并在制動主缸(23)內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸(22)內產生液壓制動力通過剎車片(21)作用于車輪轂(I)制動；同時，剎車踏板行程開關K斷開，車輪驅動電機M產生反向制動力并通過電路對動力電池E充電，充電電流經過線圈(44-3 )時在電磁鐵(44)內產生磁場，使得鐵芯(44-2)克服氮氣(47)的壓力向右移動，鐵芯(44-2)通過連接桿(43)帶動單面齒條滑塊(42)向右移動，從而單面齒條滑塊(42)通過第四傳導齒輪(35)在活塞(24)上施加向右的反向作用力，減小制動主缸(23)內的液壓制動壓力； ③電動汽車行駛中，當駕駛員繼續踩下剎車踏板(31)時，施加在車輪轂(I)上的制動力為液壓制動組件(2)產生的液壓制動力和車輪驅動電機M產生的反向制動力的合力；當車速越快，則車輪驅動電機M中產生的制動電流就越大，電機制動力就越大，電磁鐵(44)產生的吸力就越大，制動主缸(23)內的液壓就越小，液壓制動力相應減小； ④電動汽車行駛中，若電制動協調組件(4)的電路出現故障或動力電池E處于滿電狀態時，車輪驅動電機M無法向動力電池E充電，電磁鐵(44)的線圈(44-3)內無電流通過，鐵芯(44-2)被氮氣(47)壓緊于電磁鐵(44)的殼體(44-1)內的左端不動，從而單面齒條滑塊(42)不移動，第四傳導齒輪(35)相對于單面齒條滑塊(42)僅作純滾動，電動汽車制動時，由剎車踏板(31)依次通過第一傳導齒輪(32)、第二傳導齒輪(33)、第三傳導齒輪(34)、雙面齒條滑塊(37)和第四傳導齒輪(35)驅動活塞(24)向左移動并在制動主缸(23)內產生液壓，該液壓傳導至制動輪缸(22)內產生液壓制動力通過剎車片(21)作用于車輪轂(I)制動。
【文檔編號】B60L7/26GK105946592SQ201610302323
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2014年12月1日
【發明人】張焱, 胡淳
【申請人】江蘇理工學院