一种商用车电力辅助制动系统及其方法与流程

本发明涉及商用车辆，特别涉及大中型商用车辆的电力辅助制动系统，以便解决车辆在下长坡路段行驶时，减少行车制动系统的工作频率，有效提高制动效能的稳定性，保证车辆的运行安全。

背景技术：

随着现代汽车运行速度越来越快，汽车的制动负荷也越来越大，特别是在频繁停车的市内公共汽车上、山区行驶汽车上和下长坡时，制动负荷过大的问题更加突出。若这些制动负荷全部由行车制动系统来承担，就会造成制动（盘）鼓和制动摩擦片过热，从而造成制动效能下降，甚至制动能力完全消失；进而导致制动摩擦片和制动（盘）鼓的使用寿命大大缩短，使得汽车的使用成本上升，维修工作量加大。为解决该问题，在大型汽车上加装辅助制动系统。

此外，山路地区公路的坡道、弯道多,特别下长坡道的路段较多,因而上述问题在商用车上尤为突出。

为解决此问题,海格客车生产的6m及长以上客车均配置了辅助制动系统,包括发动机排气制动、电涡流缓速器以使海格客车在下长坡时保持稳定的车速并提高行车安全性。用于车辆的辅助制动装置的解决方案主要有以下几种形式：

发动机制动：对行驶中汽车的发动机停止供给燃料，并将变速器挂入某一前进档，使汽车得以通过驱动轮和传动系带动发动机曲轴继续旋转。这样，发动机就变成消耗汽车动能从而对汽车起缓速作用的空气压缩机。在这种情况下，汽车对发动机输入的动能大部分耗损在机内的进气、压缩、排气过程中，小部分消耗于对水泵、油泵、空压机、发电机等附件的驱动上。发动机及上述各附件阻碍曲轴旋转的力矩即为制动力矩，将通过传动系放大后传给驱动轮。

发动机排气辅助制动：大型柴油发动机车辆在下长坡或减速行驶时，使用发动机排气制动作为辅助制动装置，一般是通过操纵驾驶室内的排气制动开关，通过气压控制发动机排气蝶阀，进而控制发动机的排气实现的。如果在实施排气制动过程中，加大发动机油门或对变速器进行换档，发动机可能会因为排气不畅而熄火，这样不仅达不到车辆减速的目的，而且行车制动供能的气泵和由发动机提供动力的转向油泵因发动机熄火也不能工作，影响行车的安全。

电涡流缓速器：电涡流缓速器由转动的圆盘和固定的磁极、线圈组成。线圈在通电后产生磁场，由于圆盘在这一磁场中转动，因此有电涡流流过，电涡流和磁场间相互作用产生制动力矩。其中随电涡流而产生的热量由装设在圆盘上的散热片散发到大气中。电涡流缓速器常用于大型客车上。

液力缓速器：其制动力矩的大小取决于工作腔内的油压和油量，以及转子的转速。当汽车下坡时，汽车在重力作用下滑行，使液力缓速器的转子高速运转。液力缓速器的主要零件是固定叶轮和旋转叶轮，一般安装在变速器处。当汽车需要缓速时，汽车通过驱动桥和变速器等反带液力缓速器的旋转叶轮转动，固定叶轮通过流动的液体对旋转叶轮产生阻力矩，使汽车缓速。

牵引电动机缓速器：当电力传动的汽车需要缓速时，可将牵引电动机改为发电机，把汽车的行驶动能转变为电能。对于采用电传动的汽车，可以对电动驱动轮中的牵引电动机停止供电，使之受驱动轮驱动而成为发电机，将汽车的部分动能转变成电能，再使之通过电阻转变为热能而耗散。这时电动机对驱动轮的阻力矩即为制动力矩。

关于大型商用车的电气化缓速装置，虽然有相关专利阐述，却没有对缓速机构方案的详细描述。为此，本发明专利提出了一种有效的解决方案及控制方法。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种商用车电力辅助制动系统的解决方案，为商用车在坡道上提供充足的制动力，提高制动效能，保证车辆的运行稳定性与行驶安全性。

本发明的技术方案是：

对车辆进行电气化改造，对于传统的发动机驱动车辆而言，增加电力辅助制动系统，包括电动机及控制器、制动电阻、冷却装置及其控制元件。对于电动汽车而言，如果是容量较大的电池，则可不做相应的改造。针对快充型电池，因电池容量较小，则可根据实际情况增加制动电阻。对于混合动力汽车而言，增加制动电阻、冷却装置及其控制元件。此外，优化制动电阻冷却装置的布局，在发动机冷却系统上增加旁路，提高了系统的自由度，低速下坡工况下当不需要发动机制动时，发动机停机，只用电动机来辅助制动，在一定程度上实现了节能之目的，具体如下。

一种商用车电力辅助制动系统，作为车辆发动机制动系统的辅助装置，包括电动机及其控制器，和制动电阻、储能装置；所述电动机在反馈制动过程中产生的电能通过控制器向储能装置充电，或通过制动电阻消耗掉。

优选的，所述制动电阻连接有冷却装置。所述冷却装置在车辆的发动机冷却系统上增加旁路，使发动机冷却液流经制动电阻。

优选的，接通制动电阻的冷却液的水管上连接有一个电控三通阀，所述电控三通阀的第一接口通过发动机散热器接通发动机的水道，第二接口直接接通制动电阻，第三接口通过一电动水泵接通制动电阻，制动电阻另一端接通发动机的水道。

优选的，所述发动机散热器还设有冷却风扇，用于对散热器进行冷却。

商用车电力辅助制动系统的制动方法：包括高速制动模式和低速制动模式；其中：

高速制动模式：发动机转速大于特定值时，发动机制动与电动机反馈制动共同作用，制动电阻与发动机共用冷却循环系统；

低速制动模式：发动机转速低于特定值时，只采用电动机反馈制动，发动机停机，制动电阻采用电动水泵循环冷却。

优选的，在高速制动模式下，还判断储能装置的荷电状态：

当储能装置充满电时，发动机制动与电动机反馈制动共同作用，电动机反馈制动产生的电能通过制动电阻消耗；

当储能装置未充满电时，优先采用电动机反馈制动，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，发动机停机，制动电阻不工作；此外，当制动能量大于电动机反馈制动能力时，发动机制动与电动机反馈制动共同作用，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，制动电阻不工作。

优选的，在低速制动模式下，还判断储能装置的荷电状态：

当储能装置充满电时，采取电动机反馈制动，反馈制动产生的电能通过制动电阻消耗，发动机停机；当储能装置未充满电时，采用电动机反馈制动，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，发动机停机，制动电阻不工作。

本发明的优点是：

1．本发明所提供的商用车电力辅助制动系统，当车辆在坡道上下坡时，根据车速的不同而选择不同的辅助制动方案，有效的提高了制动效能稳定性，保证了车辆的运行稳定性与行驶安全性。

2．本发明还优化了制动电阻冷却装置的布局，在发动机冷却系统上增加旁路，提高了系统的自由度，低速下坡工况下当不需要发动机制动时，发动机停机，只用电动机来辅助制动，在一定程度上实现了节能之目的。

3.本发明电动机在反馈制动过程中产生的电能通过控制器向储能装置充电，在储能装置充满电的情况下，才通过制动电阻消耗掉，节能俭约。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的电力辅助制动系统的结构示意图；

图2为本发明所述的电力辅助制动系统的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所揭示的商用车电力辅助制动系统，作为车辆发动机制动系统的辅助装置，包括电动机及其控制器，和制动电阻、储能装置；所述控制器分别通过电控开关k1、k2接通制动电阻和向储能装置的储能元件。

在车辆的发动机冷却系统上增加旁路，使发动机冷却液流经制动电阻。接通制动电阻的冷却液的水管上连接有一个电控三通阀，所述电控三通阀的接口1通过发动机散热器接通发动机的水道，接口3通过一电动水泵接通制动电阻，接口2直接接通制动电阻，制动电阻另一端接通发动机的水道。所述发动机散热器还设有冷却风扇，用于对散热器进行冷却。

结合图2详细说明使用本发明所述电力辅助制动系统的控制策略：

首先对车辆的运行状态进行判断，当车辆处于制动工况时，首先对发动机转速进行判断，分为高速制动和低速制动两种模式。

当转速大于特定值l时，判断储能装置的荷电状态。当储能装置充满电时，采取发动机制动与电动机反馈制动的方法，反馈制动产生的电能通过制动电阻消耗，制动电阻与发动机共用冷却循环系统，此时图1中的电控三通阀1、2接口联通，电控开关k1接通，k2断开。当储能装置未充满电时，优先采用电动机反馈制动的方法，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，发动机停机，制动电阻不工作，电控开关k1断开，k2接通；此外，当制动能量大于电动机反馈制动能力时，发动机制动与电动机反馈制动共同作用，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，制动电阻不工作，电控开关k1断开，k2接通。

当转速低于特定值l时，判断储能装置的荷电状态。当储能装置充满电时，采取电动机反馈制动的方法，反馈制动产生的电能通过制动电阻消耗，发动机停机，制动电阻采用电动水泵循环冷却，此时图1中的电控三通阀1、3接口联通，电控开关k1接通，k2断开。当储能装置未充满电时，采用电动机反馈制动的方法，反馈制动产生的电能储存于储能装置内，发动机停机，制动电阻不工作，电控开关k1断开，k2接通。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。