CN102424003B - 电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电动汽车制动能量回收范围的一种电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法。所述并联控制系统由机械制动系统和电机制动系统两部分组成；所述机械制动系统包括前轮制动和后轮制动两部分，前轮制动为前轮制动储气罐，通过前轮制动管路和制动脚控制阀连接，后制动组合阀通过后制动管路与继动阀连接；所述电机制动系统由驱动电机控制器控制。电动公交车并联控制策略为一种改进的异步式并联制动控制策略，其制动踏板的全行程的前段是“纯电机驱动”行程，后段是“纯电机制动和前后机械制动”组合行程；获得与原基础车型同样的前后制动力分配曲线，确保在动力电池电池或超级电容全SOC范围内制动感觉的一致性。

Description

电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车制动能量回收范围，特别涉及一种电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法。

背景技术

制动能量回收是电动汽车的一个巨大优势，这对于提高电动公交车的经济性，提高能量利用率有重要意义。电动公交车制动能量回收控制策略是影响制动能量回收效果的重要因素之一。目前采用制动能量回收控制策略主要包括串联控制和并联控制两类。串联控制策略是一种闭环控制系统，需要采用电子制动系统来实现对前后轴机械制动力的动态调节，从而为电机制动提供更多的机会，理论上可以实现最高的制动能量回收效率，但受到制动安全、驱动电机和动力电池的功率容量限制等因素的制约，其实际的制动能量回收利用潜力往往大打折扣，而为了实现串联策略控制所需要的电子制动系统增加了电动公交车控制系统的复杂性和整车开发成本。并联式控制方案是一种开环控制系统，其主要优点是结构简单、成本低；主要缺点是由于总有摩擦制动在起作用，会对制动能量回收效率产生影响。但如果针对电动公交车的运行工况进行专门设计，电动公交车即使采用并联制动控制策略也能够获得较高的制动能量回收效率。

并联制动控制策略保留了所有常规机械制动系统的主要部件，它可以或不予配备ABS制动系统，其特点在于仅电机制动力是可控的，而机械制动力在ABS开始起作用之前是由驾驶员通过制动踏板进行控制的。

目前电动公交车上采用的两种并联式制动控制策略分别是简单并联和异步并联控制策略，其制动力分配策略如图1所示。

图2给出了上述两种并联控制策略的制动力分配曲线，从图中看出，两种控制策略的制动力分配曲线都位于I曲线的上方，这对制动力分配要求来说是不太理想的。

所以解决并联控制策略制动力分配中存在的问题具有重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法。

所述基于电动公交车制动能量回收并联控制系统的制动能量回收并联控制方法，所述电动公交车制动能量回收并联控制系统由机械制动系统和电机制动系统两部分组成；其中，并联控制系统的组合阀10由顺序阀22和定压差减压阀23两部分组成，顺序阀22的输入连接制动脚控制阀4输出，顺序阀22的通道内固定顺序弹簧25和顺序阀片24，顺序阀22的输出连接定压差减压阀23的输入，定压差减压阀23被定压膜片27分成A腔和C腔，A腔内固定定压阀片28，C腔内定压弹簧26，定压阀片28回右边为B腔，B腔内定压阀片28与回位弹簧29连接，B腔与前轮制动第二管路7相通；其特征在于，所述电动公交车制动能量回收并联控制原理是制动脚控制阀4向组合阀10的顺序阀22的输入气压p1，并通过顺序弹簧25和顺序阀片24控制通往定压差减压阀23的A腔，压力值p1通往前轮制动第二管路7的制动气压p0延迟一段踏板行程S₀后再输出；定压差减压阀23的作用是使通往后轮制动气室18的气压p2比p1小Δp，回位弹簧29使定压差减压阀的定压阀片28在初始状态下保持一定开度，当气压由A腔通过定压阀片28到达B腔后，通过内部腔道进入C腔，C腔的压力和定压弹簧26的弹簧力共同作用在定压膜片27的左侧，A腔的压力作用在定压膜片27的右侧，当膜片27处于平衡状态时，阀片28关闭，就使得通往后轮制动管路的压力p2比p1小Δp，这样就保证后轮机械制动力比前轮机械制动力小一个差值，该差值大小刚好与电机的最大制动转矩相对应，这样就保证了电动公交车在0.1g以上的制动强度下整车前后制动力分配关系与原基础车型一致；上述电动公交车并联控制策略为一种改进的异步式并联制动控制策略，该策略主要特点有：

1）制动踏板的全行程的前段是“纯电机驱动”行程，后段是“纯电机制动和前后机械制动”组合行程；

2)在后轮制动管路上以顺序阀和定压差减压阀”组合阀的方式实现在制动强度大于0.1g时获得与原基础车型同样的前后制动力分配曲线；

3)采用与动力电池并联回馈电耗装置的方法确保在动力电池电池或超级电容全SOC范围内制动感觉的一致性。

本发明的有益效果是本改进的异步式并联制动控制策略将制动踏板划分为“纯电机驱动”行程，后段是“纯电机制动和前后机械制动”组合行程，确保在小减速度范围内尽量让电机制动多回收能量。采用组合阀的方式让后轮的机械制动延迟起作用，以使制动力分配曲线返回到原基础车型同样的前后制动力分配曲线上，而与动力电池并联的回馈电耗装置确保动力电池组不会过充电，且电机最大制动转矩在任何情形下维持恒定，以保持制动踏板感觉的一致性。

附图说明

图1.两种并联控制策略的控制方案，其中a为简单并联控制方案，b为异步并联控制方案。

图2.简单并联和异步并联控制策略制动力分配曲线，其中，a为简单并联控制策略制动力分配曲线，b为异步并联控制策略制动力分配曲线。

图3a为异步并联及后轴限压控制策略曲线；图3b为异步并联控制方案的制动力分配曲线。

图4电动公交车并联制动控制系统原理图。

图5为.后制动管路上的组合阀原理图。

具体实施方式

本发明提出一种电动公交车制动能量回收并联控制系统及其控制方法。下面结合附图予以说明。

图4所示为电动公交车并联制动控制系统原理图，图中，并联控制系统由机械制动系统和电机制动系统两部分组成；所述机械制动系统包括前轮制动和后轮制动两部分，前轮制动为前轮制动储气罐2通过前轮制动第一管路3和制动脚控制阀4连接，制动脚控制阀4通过前轮制动第二管路7与前制动气室8连接；后轮制动为后轮制动储气罐1通过后制动第一管路19分别连接制动脚控制阀4与继动阀17，制动脚控制阀4通过后制动第二管路9和后制动组合阀10连接，后制动组合阀10通过后制动第三管路16与继动阀17连接，继动阀17再与后制动气室18连接；所述电机制动系统由驱动电机控制器14分别与驱动电机15、过载保护控制器12及制动踏板行程传感器5连接，过载保护控制器12分别连接电耗装置11和动力电池组13组成。

图5所示为后轮制动管路上采用的组合阀原理图。组合阀10由顺序阀22和定压差减压阀23两部分组成(如图5a所示），顺序阀22的输入连接制动脚控制阀4输出，顺序阀22的通道内固定顺序弹簧25和顺序阀片24，顺序阀22的输出连接定压差减压阀23的输入，定压差减压阀23被定压膜片27分成A腔和C腔，A腔内固定定压阀片28，C腔内定压弹簧26，定压阀片28回右边为B腔，B腔内定压阀片28与回位弹簧29连接，B腔与前轮制动第二管路7相通（如图5b所示）。顺序阀22的输入为制动脚控制阀4的后制动管路输出气压p1，通过顺序弹簧25和顺序阀片24可以控制通往定压差减压阀23的压力值p1比通往前轮制动第二管路7的制动气压p0延迟一段踏板行程S₀(如图5c所示）后再输出。定压差减压阀23的作用是使通往后轮制动气室的气压p2比p1小Δp(如图5c所示），回位弹簧29使定压差减压阀的定压阀片28在初始状态下保持一定开度，当气压由A腔通过定压阀片28到达B腔后，通过内部腔道进入C腔，C腔的压力和定压弹簧26的弹簧力共同作用在定压膜片27的左侧，A腔的压力作用在膜片27的右侧，当定压膜片27处于平衡状态时，定压阀片28关闭，就使得通往后轮制动管路的压力p2比p1小Δp，这样就保证后轮机械制动力比前轮机械制动力小一个差值，该差值大小刚好与电机的最大制动转矩相对应，这样就保证了电动公交车在较大制动强度（0.1g以上）下整车前后制动力分配关系与原基础车型一致。为了解决电动公交车并联控制策略制动力分配中存在的问题，本发明提出了一种异步并联加后轴限压控制策略(如图3a所示），该策略主要特点有：

1）制动踏板的全行程的前段是“纯电机驱动”行程，后段是“纯电机制动和前后机械制动”组合行程；

2)在后轮制动管路上以顺序阀和定压差减压阀”组合阀的方式实现在制动强度大于0.1g时获得与原基础车型同样的前后制动力分配曲线(如图3a所示）；

3)采用与动力电池并联回馈电耗装置的方法确保在动力电池电池或超级电容全SOC范围内制动感觉的一致性。

归纳起来，制动踏板划分为“纯电机制动”行程和“电机制动+机械制动”行程确保在小减速度范围内尽量让电机制动多回收能量。采用组合阀的方式让后轮的机械制动延迟起作用，以使制动力分配曲线返回到原β线上(如图3b所示）。而与动力电池并联的回馈电耗装置确保动力电池组不会过充电且电机最大制动转矩在任何情形下维持恒定，以保持制动踏板感觉的一致性。

Claims (1)

1.一种基于电动公交车制动能量回收并联控制系统的制动能量回收并联控制方法，所述电动公交车制动能量回收并联控制系统由机械制动系统和电机制动系统两部分组成；其中，并联控制系统的组合阀（10）由顺序阀（22）和定压差减压阀（23）两部分组成，顺序阀（22）的输入连接制动脚控制阀（4）输出，顺序阀（22）的通道内固定顺序弹簧（25）和顺序阀片（24），顺序阀（22）的输出连接定压差减压阀（23）的输入，定压差减压阀（23）被定压膜片（27）分成A腔和C腔，A腔内固定定压阀片（28），C腔内定压弹簧（26），定压阀片（28）回右边为B腔，B腔内定压阀片（28）与回位弹簧（29）连接，B腔与前轮制动第二管路（7）相通；其特征在于，所述电动公交车制动能量回收并联控制原理是制动脚控制阀（4）向组合阀（10）的顺序阀（22）的输入气压p1，并通过顺序弹簧（25）和顺序阀片（24）控制通往定压差减压阀（23）的A腔，压力值p1通往前轮制动第二管路（7）的制动气压p0延迟一段踏板行程S₀后再输出；定压差减压阀（23）的作用是使通往后轮制动气室（18）的气压p2比p1小Δp，回位弹簧（29）使定压差减压阀的定压阀片（28）在初始状态下保持一定开度，当气压由A腔通过定压阀片（28）到达B腔后，通过内部腔道进入C腔，C腔的压力和定压弹簧（26）的弹簧力共同作用在定压膜片（27）的左侧，A腔的压力作用在定压膜片（27）的右侧，当膜片（27）处于平衡状态时，阀片（28）关闭，就使得通往后轮制动管路的压力p2比p1小Δp，这样就保证后轮机械制动力比前轮机械制动力小一个差值，该差值大小刚好与电机的最大制动转矩相对应，这样就保证了电动公交车在0.1g以上的制动强度下整车前后制动力分配关系与原基础车型一致；上述电动公交车并联控制策略为一种改进的异步式并联制动控制策略，该策略主要特点有：

1）制动踏板的全行程的前段是“纯电机驱动”行程，后段是“纯电机制动和前后机械制动”组合行程；

2)在后轮制动管路上以顺序阀和定压差减压阀”组合阀的方式实现在制动强度大于0.1g时获得与原基础车型同样的前后制动力分配曲线；

3)采用与动力电池并联回馈电耗装置的方法确保在动力电池电池或超级电容全SOC范围内制动感觉的一致性。

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