本发明涉及一种混合动力车辆及纯电动车辆的制动能量回收系统，更确切的说，本发明涉及一种制动能量回收装置及其控制方法。
背景技术：
在全球不可再生能源日益短缺的背景下，各大厂商都为了提高新能源汽车的行驶里程和降低能耗而推出了制动能量回收技术。制动能量回收是混合动力汽车和纯电动汽车实现节能减排的重要途径。在制动过程中需要保证制动安全性，保证踏板感觉，合理的分配制动力，对制动力进行精准的控制。现有的制动系统无法满足这些需求，故而有必要在原有的制动系统上加以改进，实现再生制动过程中制动力协调功能和踏板感觉模拟功能。
经检索有以下几个专利申请与本发明相关：
一.中国专利公告号为cn201856653u，公告日2011.06.08，发明名称为《汽车再生制动系统与液压制动系统协调控制装置》，申请号为201020564251.x。该发明设计的协调控制装置包括制动模式切换控制器，工作模式切换阀和管路液压模拟器，abs液压调节单元等。在制动过程中，通过控制工作模式切换阀控制制动液流向实现制动能量回收。该发明的不足之处在于，采用abs液压调节单元无法对轮缸主动增压，管路液压模拟器只能在小强度制动条件下，模拟踏板反馈的感觉，存储一定量的制动液。在大强度的制动条件下，只能采用传统液压制动模式，能量回收能力有限。
二.中国专利公告号为cn103241228a，公告日为2013.08.14，发明名称为《带有踏板行程模拟器的制动能量回收系统及其控制方法》。申请号为201310147745.6，该发明公开了一种带有踏板行程模拟器的制动能量回收系统及其控制方法，旨在克服电动和纯电动车辆制动能量回收系统回收能量时踏板感觉和传统车辆不一致的问题。该发明的不足之处在于需要控制的电磁阀较多，控制难度大，且不同电机制动能力下，达到相同制动减速度时的踏板感觉不一致。该发明采用液压调节单元中电机液压泵对轮缸进行增压，对电机液压泵的性能要求过高，超出液压调节单元的自身能力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在对液压调节单元的性能要求超出了现有产品的能力，且结构复杂，控制难度大，踏板感觉与传统车辆不一致的问题，提供了一种制动能量回收装置及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种制动能量回收装置包括制动操纵机构、制动踏板行程模拟器与液压调节单元；
所述的制动操纵机构包括制动主缸；
所述的制动主缸的前腔出液口a与液压调节单元的进液口d制动管路连接，制动主缸的后腔出液口b与液压调节单元的进液口e制动管路连接，制动踏板行程模拟器的接口c与液压调节单元的进液口d制动管路连接。
技术方案中所述的制动操纵机构还包括制动踏板、踏板位移传感器、真空助力器、储液罐、电动真空泵；所述的制动踏板安装在车厢内驾驶员前部下方，制动踏板中旋转部分的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板中旋转部分的中端左侧面与真空助力器中的真空助力器前端顶杆的右端面接触连接，踏板位移传感器固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器的活动臂与制动踏板中的旋转部分连接，真空助力器通过法兰盘固定于车身上，电动真空泵安装在发动机舱中，电动真空泵的p口利用真空软管与真空助力器的真空口连接，电动真空泵的a口与大气连接，储液罐安装在制动主缸的上方，储液罐的出液口f与出液口r分别采用管路和制动主缸的前腔进液口与后腔进液口连接。
技术方案中所述的制动踏板行程模拟器包括电机控制器、电动机、第一轴承、太阳轮、隔板、第二轴承、橡胶块、第二活塞、第一活塞弹簧、第一活塞弹簧座、模拟器缸体、主缸压力传感器、模拟器进液电磁阀、模拟器单向阀、第一活塞、丝杆顶杆、第二活塞弹簧、行星齿轮轴限位环、行星架、行星齿轮轴、行星齿轮轴承、行星齿轮、齿圈、后盖；
所述的电机控制器通过螺栓固定在后盖的左端圆孔处，电动机安装在电机控制器右端面上，电动机与电机控制器的输出端电线连接，第一轴承套装在电动机的输出轴上，其左端与电动机的右端面接触，电动机通过平键与太阳轮相连接，齿圈固定在后盖的大直径圆孔中，齿圈的内圈啮合有行星齿轮，行星齿轮与行星齿轮轴承依次套装在行星齿轮轴上，行星齿轮与太阳轮啮合连接，行星架套装在行星齿轮轴上，行星齿轮轴限位环安装在行星齿轮轴右端圆形凹槽中，丝杆顶杆安装在行星架的中心通孔内为滚动连接，隔板与后盖通过铆钉连接，丝杆顶杆的右端穿过隔板的中心通孔，第二轴承套装在行星架的圆柱形凸台上，第二轴承的右端与隔板的左端接触，第一活塞与第二活塞相继安装在模拟器缸体的中间孔与左侧孔中为滑动连接，第一活塞弹簧座焊接在第一活塞的中心处，第一活塞弹簧和第二活塞弹簧分别安装于第一活塞弹簧座与第二活塞的左端轴上，橡胶块的右端面与第二活塞的左端面通过热粘合剂连接，模拟器缸体与隔板通过螺栓连接，橡胶块与第二活塞套装在丝杆顶杆右端，模拟器进液电磁阀的a口、模拟器单向阀的p口与模拟器缸体的右侧孔k2液压管路连接，主缸压力传感器与模拟器进液电磁阀的p口、模拟器单向阀的a口液压管路连接。
技术方案中所述的行星架为正三棱柱类结构件，其三角形中心处设置有圆柱形凸台，凸台圆心与三角形中心重合，凸台圆心处加工有中心通孔，中心通孔的内圆柱面上设置有安装滚珠的滚道，在圆柱形凸台外侧加工有三个长圆孔，行星架的三个顶角处还加工有三个直径相同的圆形通孔，圆形通孔的分布圆圆心与三角形中心重合，行星架的三个顶角也做倒圆角处理。
技术方案中所述的模拟器缸体为圆筒类结构件，其左端右端均开口，在左端筒口的外圆柱面上设置有用于安装的法兰盘，法兰盘上均布有四个螺栓孔，沿模拟器缸体的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，其中右侧孔k2为模拟器缸体的进出油孔，且加工成内螺纹孔，左侧孔的圆筒壁还加工有通气孔k1，用来与外部通气，三段式圆柱形阶梯孔彼此相连通且回转轴线共线。
技术方案中所述的液压调节单元包括左前轮进液电磁阀、左前轮单向阀、前轴低压蓄能器、左前轮出液电磁阀、左前轮压力传感器、前轴回油柱塞泵、右前轮单向阀、右前轮进液电磁阀、右前轮出液电磁阀、右前轮压力传感器、回油电机、左后轮单向阀、左后轮进液电磁阀、左后轮压力传感器、左后轮出液电磁阀、后轴低压蓄能器、后轴回油柱塞泵、右后轮压力传感器、右后轮出液电磁阀、右后轮单向阀、右后轮进液电磁阀；
所述的左前轮进液电磁阀的p口，左前轮单向阀的a口，右前轮进液电磁阀的p口、右前轮单向阀的a口一同与前轴回油柱塞泵的a口相连，左前轮进液电磁阀的a口、左前轮单向阀的的p口、左前轮压力传感器一同与左前轮出液电磁阀的a口相连，右前轮进液电磁阀的a口、右前轮单向阀的p口、右前轮压力传感器一同与右前轮出液电磁阀的a口相连，左前轮出液电磁阀的p口、右前轮出液电磁阀的p口、前轴低压蓄能器(通过单向阀)一同和前轴回油柱塞泵的p口相连，左后轮进液电磁阀的p口、左后轮单向阀的a口、右后轮进液电磁阀的p口、右后轮单向阀的a口一同与后轴回油柱塞泵的a口相连，左后轮进液电磁阀的a口、左后轮单向阀的p口、左后轮压力传感器一同与左后轮出液电磁阀的a相连，右后轮进液电磁阀的a口、右后轮单向阀的p口、右后轮压力传感器一同与右后轮出液电磁阀的a口相连，左后轮出液电磁阀的p口、右后轮出液电磁阀的p口、后轴低压蓄能器(通过单向阀)一同与后轴回油柱塞泵的p口相连，回油电机的两输出端采用联轴器和前轴回油柱塞泵、后轴回油柱塞泵分别相连。
所述的一种制动能量回收装置的控制方法的步骤如下：
1)检测制动踏板的位移是否为0，制动控制器接收踏板位移传感器传来的踏板位移信号，若踏板位移为0，则进入步骤2)；否则进入步骤3)；
2)当踏板位移为0时，制动控制器发送控制信号给电机控制器，电机控制器以恒转矩控制方式控制电动机反转，电动机通过平键、太阳轮、行星齿轮、行星架、滚珠和丝杆顶杆将电动机的旋转运动转换为丝杆顶杆的直线运动，使丝杆顶杆向左运动直至丝杆顶杆的滑杆左端与弹簧垫圈相接触，此时认为丝杆顶杆已回位；丝杆顶杆回位与否通过电动机的转速判断，当电动机转速低于阈值w时，认为丝杆顶杆已回位，阈值w需要通过试验标定获得；当踏板位移为0且丝杆顶杆已回位时，制动系统不工作；
3)当踏板位移大于0时，计算前轴需求制动力矩treq；制动控制器根据试验测得的传统汽车踏板位移与需求制动力矩关系曲线得到相应踏板位移下的总需求制动力矩，再根据前后轴制动力分配线得到前轴需求制动力矩treq；
4)制动控制器接收整车控制器发送的驱动电机的最大制动力矩信号tmotmax，若电机最大制动力矩tmotmax大于或等于前轴需求制动力矩treq，则进入步骤5)；若电机最大制动力矩tmotmax小于前轴需求制动力矩treq，则进入步骤6)；
5)电机最大制动力矩tmotmax大于或等于前轴需求制动力矩treq时，电机控制器以恒转矩控制方式控制电动机反转，使丝杆顶杆回位；丝杆顶杆回位后，制动踏板行程模拟器不工作；同时制动系统进入前轴纯电机制动过程，左前轮进液电磁阀、右前轮进液电磁阀关闭，模拟器进液电磁阀打开，前轴制动液全部进入制动踏板行程模拟器中，踏板感觉完全由制动踏板行程模拟器和后轴制动轮缸提供；为了使踏板感觉与传统制动踏板感觉一致，需要对制动踏板行程模拟器的第一活塞弹簧、第二活塞弹簧、第一活塞和第二活塞各参数进行匹配，使制动踏板行程模拟器能够精确模拟前轴轮缸压力体积特性，保证踏板感觉；此时前轴制动力全部由电机制动力提供，整车控制器接收制动控制器由步骤3)得到的前轴需求制动力矩信号treq，并调整电机制动力矩等于前轴需求制动力矩treq，完全回收前轴制动能量，后轴制动力不进行控制，与传统制动系统一致，在整个控制过程中后轴制动力都不进行控制，完全由液压制动力提供；
6)电机最大制动力矩tmotmax小于前轴需求制动力矩treq时，进入前轴电机液压共同制动过程，通过制动力分配模块得到前轴目标电机制动力矩treg和前轴轮缸目标压力ptar，其中前轴目标电机制动力矩treg等于电机最大制动力矩tmotmax，前轴轮缸目标压力ptar根据前轴需求制动力矩treq和前轴目标电机制动力矩treg计算得到，计算公式为：
其中d为前轮制动轮缸直径，rf为前轮有效作用半径，kbf为前轮制动效能因数；
7)制动控制器接收左前轮压力传感器和右前轮压力传感器发送前轴轮缸压力信号p轮缸，若前轴轮缸压力信号p轮缸小于前轴轮缸目标压力ptar，则进入步骤8)；若前轴轮缸压力信号p轮缸等于前轴轮缸目标压力ptar，则进入步骤9)；否则进入步骤10)；
8)前轴轮缸压力信号p轮缸小于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸增压；左前轮进液电磁阀、右前轮进液电磁阀打开，制动液进入前轴轮缸；此时前轴轮缸的压力源来自制动踏板行程模拟器，需实时调节制动踏板行程模拟器，完成主动增压和踏板感觉模拟的工作，制动踏板行程模拟器的控制方法为：
(1)计算目标主缸压力p主缸tar，制动控制器接收踏板位移传感器传来的踏板位移信号，根据试验测得的传统汽车踏板位移与主缸压力关系曲线得到相应踏板位移下的目标主缸压力p主缸tar；
(2)制动控制器接收主缸压力传感器发送的实际主缸压力信号p主缸act，若实际主缸压力p主缸act小于目标主缸压力p主缸tar，则进入步骤(3)；若实际主缸压力p主缸act大于目标主缸压力p主缸tar，则进入步骤(4)；否则，实际主缸压力p主缸act等于目标主缸压力p主缸tar，进入步骤(5)；
(3)实际主缸压力p主缸act小于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液阀电磁阀打开，制动控制器发送控制信号给电机控制器，电机控制器控制电动机正转，电动机通过平键、太阳轮、行星齿轮、行星架、滚珠和丝杆顶杆将电动机的旋转运动转换为丝杆顶杆的直线运动，使丝杆顶杆向右运动带动第一活塞向右运动，压缩制动液，使实际主缸压力升高；
(4)实际主缸压力p主缸act大于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液阀电磁阀打开，制动控制器发送控制信号给电机控制器，电机控制器控制电动机反转，电动机通过平键、太阳轮、行星齿轮、行星架、滚珠和丝杆顶杆将电动机的旋转运动转换为丝杆顶杆的直线运动，使丝杆顶杆向左运动，第一活塞受主缸压力作用也会向左运动，实际主缸压力随之降低；
(5)实际主缸压力p主缸act等于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液电磁阀打开，不控制电动机，丝杆顶杆保持原位置不动；
9)前轴轮缸压力信号p轮缸等于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸保压，左前轮进液电磁阀、右前轮进液电磁阀关闭，前轴轮缸压力得以保持；同时制动踏板行程模拟器工作，保持踏板感觉不受轮缸压力变化所影响，工作过程见步骤8)中的(1)-(5)步骤；
10)前轴轮缸压力信号p轮缸大于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸减压，左前轮进液电磁阀、右前轮进液电磁阀关闭，左前轮出液电磁阀、右前轮出液电磁阀打开，前轴轮缸制动液进入前轴低压蓄能器中，前轴轮缸压力降低；为了保证制动系统制动液的充足，回油电机带动前轴回油柱塞泵工作，将前轴低压蓄能器中的制动液抽回制动回路中；同时制动踏板行程模拟器工作，保持踏板感觉不受轮缸压力变化所影响，工作过程见步骤8)中的(1)-(5)步骤；
当本发明所述的一种制动能量回收装置失效时，制动踏板行程模拟器和液压调节单元均不进行控制，类似于传统制动系统，制动液从制动主缸经过左前轮进液电磁阀、右前轮进液电磁阀、左后轮进液电磁阀和右后轮进液电磁阀进入各制动轮缸，产生制动力；因此该制动装置在电气系统失效时仍然可以实现制动功能，满足法规要求。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种制动能量回收装置硬件结构简单，在传统具备abs液压单元车辆制动系统的基础上只需要加装制动踏板行程模拟器。且制动能量回收工作过程中只需控制少量电磁阀和制动踏板行程模拟器，控制难度低。
2.本发明所述的一种制动能量回收装置中的制动踏板行程模拟器集成了增压功能和踏板感觉模拟功能，弥补了传统液压调节单元压力调节能力的不足。同时制动踏板行程模拟器采用了行星齿轮同轴传动机构，该机构输入输出轴同轴，运动平稳，承载能力大，抗冲击振动能力强，工作寿命长。同时采用行星齿轮传动结构紧凑，空间利用率高，可大幅度缩小制动踏板行程模拟器的质量和体积。
3.本发明所述的一种制动能量回收装置通过实时控制制动踏板行程模拟器，可以使主缸压力精确吻合传统汽车踏板位移-主缸压力关系曲线，准确模拟传统制动踏板感觉，驾驶员在驾驶过程中不会产生不适感。
4.本发明所述的一种制动能量回收装置可以安装在混合动力汽车和电动汽车的制动系统中，通过精确的制动压力调节，可以让液压制动与电机制动更好的配合，最大程度的发挥电机再生制动的能力，大幅提升混合动力汽车和电动汽车的经性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的一种制动能量回收装置结构组成的示意图；
图2是本发明所述的一种制动能量回收装置中的制动踏板行程模拟器结构组成的示意图；
图3是本发明所述的一种制动能量回收装置中制动踏板行程模拟器的行星齿轮传动机构的主视图；
图4是本发明所述的一种制动能量回收装置中的液压调节单元结构组成的示意图；
图5是本发明所述的一种制动能量回收装置中的制动踏板行程模拟器的控制策略流程图；
图6是本发明所述的一种制动能量回收装置的控制策略流程图；
图7是本发明所述的一种制动能量回收装置的前轴制动力与后轴制动力成β曲线分配图；
图中：1.制动操纵机构，2.制动踏板，3.踏板位移传感器，4.真空助力器，5.储液罐，6.电动真空泵，7.制动主缸，8.制动踏板行程模拟器，9.液压调节单元，10.左前轮，11.右前轮，12.左后轮，13.右后轮，14.制动控制器，15.整车控制器，16.驱动电机，17.电机控制器，18.电动机，19.第一轴承，20.平键，21.太阳轮，22.隔板，23.后盖连接铆钉，24.第二轴承，25.滚珠，26.弹簧垫圈，27.橡胶块，28.第二活塞，29.第一活塞弹簧，30.第一活塞弹簧座，31.模拟器缸体，32.主缸压力传感器，33.模拟器进液电磁阀，34.模拟器单向阀，35.第一活塞，36.第一活塞密封圈，37.丝杆顶杆，38.第二活塞密封圈，39.第二活塞弹簧，40.隔板连接螺栓，41.行星齿轮轴限位环，42.行星架，43.行星齿轮轴，44.行星齿轮轴承，45.行星齿轮，46.齿圈，47.后盖，48.后盖连接螺栓，49.左前轮进液电磁阀，50.左前轮单向阀，51.前轴低压蓄能器，52.左前轮出液电磁阀，53.左前轮压力传感器，54.前轴回油柱塞泵，55.右前轮单向阀，56.右前轮进液电磁阀，57.右前轮出液电磁阀，58.右前轮压力传感器，59.回油电机，60.左后轮单向阀，61.左后轮进液电磁阀，62.左后轮压力传感器，63.左后轮出液电磁阀，64.后轴低压蓄能器，65.后轴回油柱塞泵，66.右后轮压力传感器，67.右后轮出液电磁阀，68.右后轮单向阀，69.右后轮进液电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明所述的一种制动能量回收装置包括制动操纵机构1、制动踏板行程模拟器8与液压调节单元9。
参阅图1，所述的制动操纵机构1包括制动踏板2、踏板位移传感器3、真空助力器4、储液罐5、电动真空泵6与制动主缸7。
所述的制动踏板2包括旋转部分和踏板支架，旋转部分通过其顶端的销轴通孔并采用销轴安装在踏板支架上，旋转部分与踏板支架之间为转动连接，踏板支架采用螺栓与车身固定，制动踏板2利用杠杆原理将驾驶员制动操纵的踏板力放大，并能反映出驾驶员的制动意图。
所述的踏板位移传感器3采用德国asm公司clm系列的拉线式位移传感器，利用踏板位移传感器3上的活动臂可测量出制动踏板2的角位移，并将角位移反馈给制动控制器14，用于汽车制动能量回收时获取驾驶员的踏板位移信息。
所述的真空助力器4的输入端为真空助力器的前端顶杆，输出端为与制动主缸7的活塞推杆接触连接的输出推杆，利用负压将制动踏板2作用于真空助力器4前端顶杆的输入力放大，通过输出推杆进行输出，增加了驾驶员作用于制动系统的作用力。
所述的储液罐5一般使用硬质塑料材质，共有两个出液口，分别为出液口f、出液口r，出液口f、出液口r布置在储液罐5底部，储液罐5用于存储制动液并检测制动液剩余量。
所述的电动真空泵6选用活塞式，利用车载电源12v进行供电，用于模拟原车发动机进气管的负压源。
所述的制动主缸7采用串列双腔式，制动主缸7内部有两个可彼此独立产生高压制动液的腔室，两个腔室成串联式布置，制动主缸7的机械入口为活塞推杆，液压出口为前腔出液口a、后腔出液口b，可以将驾驶员踏板输入的机械能转换成液压能。
具体部件的位置与连接方式：制动踏板2位于车厢内驾驶员前部下方，通过驾驶员右脚操纵，制动踏板2旋转部分的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板2旋转部分的中端左侧面和真空助力器4中的真空助力器前端顶杆的右端面接触连接。踏板位移传感器3固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器3的活动臂与制动踏板2的旋转部分连接。所述的真空助力器4位于发动机舱中，通过法兰盘固定于车身上，其输出将通过真空助力器4的输出推杆顶在制动主缸7的活塞推杆上。所述电动真空泵6位于发动机舱中，电动真空泵6的p口利用真空软管与真空助力器4的真空口相连，电动真空泵6的a口经由真空软管直接与大气相连。所述制动主缸7位于发动机舱中的真空助力器4的左侧，制动主缸7的前腔出液口a与制动踏板行程模拟器8的接口c采用制动管路连接，制动主缸7的后腔出液口b与液压调节单元9进行制动管路连接。储液罐5集成于制动主缸7的上方，储液罐5的出液口共有两个，出液口f和出液口r分别通过管路与制动主缸7的前腔和后腔相连接。
参阅图2，所述的制动踏板行程模拟器8包括电机控制器17、电动机18、第一轴承19、平键20、太阳轮21、隔板22、后盖连接铆钉23、第二轴承24、滚珠25、弹簧垫圈26、橡胶块27、第二活塞28、第一活塞弹簧29、第一活塞弹簧座30、模拟器缸体31、主缸压力传感器32、模拟器进液电磁阀33、模拟器单向阀34、第一活塞35、第一活塞密封圈36、丝杆顶杆37、第二活塞密封圈38、第二活塞弹簧39、隔板连接螺栓40、行星齿轮轴限位环41、行星架42、行星齿轮轴43、行星齿轮轴承44、行星齿轮45、齿圈46、后盖47、后盖连接螺栓48。
具体的规格与功用为：所述的制动踏板行程模拟器8主要起到主动增压以及模拟踏板感觉的作用。
所述的后盖47为阶梯型圆筒类结构件，其左端封闭，右端开口，在左端加工有四个均布螺栓孔，在右端筒口的外圆柱面上设置有用于安装的法兰盘，法兰盘上均布有六个铆钉孔；在后盖47的中轴线上加工有阶梯孔，左端为安装电机控制器17、电动机18和第一轴承19的小直径圆孔，右端为安装齿圈46的大直径圆孔，两圆孔互相连通且回转轴共线。
所述的电动机18采用有刷直流永磁电动机，其输出端加工有平键键槽，电动机18是模拟器主动增压的动力源。
所述的平键20采用普通a型平键，通过平键20可将电动机18的转矩传递给太阳轮21。
所述的太阳轮21、行星齿轮45、齿圈46均采用直齿圆柱齿轮，其中太阳轮21加工有与电动机18的输出轴相配合的中心孔，中心孔中加工有平键键槽，太阳轮21起到传递电动机18输出力矩的作用；行星齿轮45的中轴线上加工有阶梯孔，其中左端小直径圆孔与行星齿轮轴43相配合，右端大直径圆孔用于安装行星齿轮轴承44；
所述的行星齿轮轴43为阶梯轴，从左至右轴径逐渐减小，其中左端大直径轴作用为限制行星齿轮45的轴向位移，中间轴与行星齿轮45和行星齿轮轴承44相配合，右端小直径轴与行星架42相配合，并加工有用于安装行星齿轮轴限位环41的圆形凹槽。
所述的行星齿轮轴承44采用滚针轴承，其作用为承受行星齿轮45的径向作用力。
参阅图3，所述的行星架42为正三棱柱类结构件，其三角形中心处设置有圆柱形凸台，凸台圆心与三角形中心重合，凸台圆心处加工有中心通孔，中心通孔的内圆柱面上设置有安装滚珠25的滚道；为了减小行星架42的转动惯量，在圆柱形凸台外侧加工有三个长圆孔；行星架42的三个顶角处还加工有三个直径相同的圆形通孔，圆形通孔的分布圆圆心与三角形中心重合，行星架的三个顶角也做倒圆角处理。
所述的行星齿轮轴限位环41为圆环状结构件，采用铝合金材料，为了方便安装，圆环上加工有缺口。行星齿轮轴限位环41作用为限制行星架42的轴向位移。
所述的丝杆顶杆37由两段组成，左段为与行星架42的的中心通孔和滚珠25相配合的设置有螺旋滚道的丝杆；右段为表面光滑的圆柱形滑杆。丝杆顶杆37起到将行星架42的旋转运动转化为直线运动的作用。
所述的第一轴承19与第二轴承24均采用深沟球轴承，其中第一轴承19可承受电动机18输出端的径向作用力，同时也可限制行星齿轮45与太阳轮21的轴向位移；第二轴承24主要作用是限制行星架42的轴向位移。
所述的隔板22为圆盘类结构件，其中心处加工有中心通孔，隔板22的平面上还加工有六个均布铆钉孔，四个均布螺栓孔，铆钉孔分布圆和螺栓孔分布圆均与隔板22同心布置。
所述的后盖连接铆钉23采用半圆头铆钉，作用为连接后盖47和隔板22。
所述的后盖连接螺栓48和隔板连接螺栓40均采用普通细牙六角螺栓，用于固定电机控制器17和模拟器缸体31。
所述的模拟器缸体31为圆筒类结构件，其左端右端均开口，在左端筒口的外圆柱面上设置有用于安装的法兰盘，法兰盘上均布有四个螺栓孔；沿模拟器缸体31的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，其中右侧孔k2为模拟器缸体31的进出油孔，且加工成内螺纹孔，中间孔用来安装第一活塞35，左侧孔用来安装第二活塞28，左侧孔的圆筒壁还加工有通气孔k1，用来与外部通气。三段式圆柱形阶梯孔彼此相连通且回转轴线共线。
所述的第一活塞弹簧29采用圆柱螺旋弹簧，刚度较小，主要模拟小强度制动时轮缸压力体积特性。
所述的第二活塞弹簧39采用圆柱螺旋弹簧，刚度较大，主要模拟大强度制动时轮缸压力体积特性。
所述的橡胶块27为圆柱形橡胶材质，中心设有圆形通孔，橡胶块27用于第二活塞28的缓冲减振。
所述的第一活塞弹簧座30为圆柱形结构件，用于安装固定第一活塞弹簧29。
所述的第一活塞密封圈36、第二活塞密封圈38均为o形密封圈，用于制动液的密封。
所述的第一活塞35为圆柱形盘类结构件，第一活塞35周边的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽。
所述的第二活塞28为两段式阶梯轴，右端轴径较大，右端轴的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，左端轴径较小，用于安装第二活塞弹簧39。沿阶梯轴回转中心线加工有圆形通孔，通孔直径略大于丝杆顶杆37的滑杆直径。
所述的主缸压力传感器32采用bosch公司生产的型号为303的主动式压力传感器，需要输入5v的供电电压，可以测量制动主缸7的压力。
所述的模拟器进液电磁阀33为二位二通常闭电磁阀，通电时可以实现制动液的双向流动，用于控制制动主缸7和制动踏板行程模拟器8的通断。
所述的模拟器单向阀34采用直通式单向阀，正向开启压力为0.04mpa，模拟器单向阀34用于控制制动液流向，仅能使制动液从模拟器单向阀34的p口流向a口，而不能使制动液回流。
具体部件的位置及连接方式为：电机控制器17通过四颗后盖连接螺栓48固定在后盖47的左端小直径圆孔处，电动机18安装在电机控制器17外壳的右端面上，电动机18的接线端连接在电机控制器17的驱动输出端子上。第一轴承19套装在电动机18的输出轴上，其左端与电动机18的右端面接触，第一轴承19与电动机18的输出轴间采用间隙配合。电动机18的输出轴通过平键20与太阳轮21相连接，二者采用过渡配合，太阳轮21与电动机18的输出轴回转共线。齿圈46固定在后盖47的大直径圆孔中，其内圈均匀设置有三个行星齿轮45，二者通过齿轮啮合连接。行星齿轮45与行星齿轮轴承44依次套装在行星齿轮轴43上，行星齿轮轴43与行星齿轮45和行星齿轮轴承44间均为间隙配合。行星齿轮45与太阳轮21通过齿轮啮合连接，行星架42最后套装在行星齿轮轴43上，行星架42与行星齿轮轴43间采用间隙配合。将行星齿轮轴限位环41安装在行星齿轮轴43右端圆形凹槽中，使行星齿轮机构连成一体。丝杆顶杆37安装在行星架42的中心通孔内，弹簧垫圈26套装在丝杆顶杆37左段丝杆处，弹簧垫圈26左端与行星架42的凸台右端相接触，行星架42的中心通孔与丝杆顶杆37中的丝杆间装有滚珠25，通过滚珠25驱动丝杆顶杆37，滚珠可以通过行星架42的中心通孔内的循环滚道(图上未画出)进行循环。隔板22与后盖47通过六颗后盖连接铆钉23相连接，丝杆顶杆37的滑杆部分穿过隔板22的中心通孔，并与中心通孔间有一定间隙。第二轴承24套装在行星架42的圆柱形凸台上，二者采用间隙配合，第二轴承24的右端与隔板22的左端接触，实现行星架42的轴向定位。第一活塞密封圈36、第二活塞密封圈38分别套在第一活塞35、第二活塞28的环形槽内，第一活塞35与第二活塞28相继安装在模拟器缸体31的中间孔与左侧孔中，为滑动连接；第一活塞弹簧座30焊接在第一活塞35的中心处；第一活塞弹簧29和第二活塞弹簧39分别安装于第一活塞弹簧座30与第二活塞28的左端轴上，第一活塞弹簧29的左端面与第二活塞28的右端面相接触，第一活塞弹簧29的右端面与第一活塞35的左端面相接触，第二活塞弹簧39的左端面与隔板22的右端面相接触，第二活塞弹簧39的右端面与第二活塞28大直径轴的左端面相接触；橡胶块27的右端面与第二活塞28的左端面通过热粘合剂连接。模拟器缸体31与隔板22通过四颗隔板连接螺栓40相连接，橡胶块27与第二活塞28套装在丝杆顶杆37的滑杆部分，丝杆顶杆37的滑杆与第二活塞28和橡胶块27的中间孔间留有间隙。其中：电机控制器17、电动机18的输出轴、第一轴承19、太阳轮21、隔板22、第二轴承24、弹簧垫圈25、丝杆顶杆37、行星架42、齿圈46、后盖47、橡胶块27、第二活塞28、第一活塞弹簧座30、模拟器缸体31、第一活塞35的回转轴线共线；行星齿轮轴43、行星齿轮轴承44、行星齿轮45的回转轴线与后盖47、隔板22、模拟器缸体31的回转轴线平行。模拟器进液电磁阀33的a口、模拟器单向阀34的p口与模拟器缸体31的右侧孔k2液压管路连接，主缸压力传感器32与模拟器进液电磁阀33的p口、模拟器单向阀34的a口液压管路连接。
参阅图4，所述的液压调节单元9包括左前轮进液电磁阀49、左前轮单向阀50、前轴低压蓄能器51、左前轮出液电磁阀52、左前轮压力传感器53、前轴回油柱塞泵54、右前轮单向阀55、右前轮进液电磁阀56、右前轮出液电磁阀57、右前轮压力传感器58、回油电机59、左后轮单向阀60、左后轮进液电磁阀61、左后轮压力传感器62、左后轮出液电磁阀63、后轴低压蓄能器64、后轴回油柱塞泵65、右后轮压力传感器66、右后轮出液电磁阀67、右后轮单向阀68、右后轮进液电磁阀69。
具体的规格与功用为：所述的液压调节单元9采用bosch公司9.0版abs产品，其具有调节制动轮缸压力的功能。
所述的左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56、左后轮进液电磁阀61、右后轮进液电磁阀69是二位二通常开式电磁阀，分别控制左前轮10、右前轮11、左后轮12、右后轮13的增压。
所述的左前轮出液电磁阀52、右前轮出液电磁阀57、左后轮出液电磁阀63、右后轮出液电磁阀67是二位二通常闭式电磁阀，分别控制左前轮10、右前轮11、左后轮12、右后轮13的减压。
所述的左前轮单向阀50、右前轮单向阀55、左后轮单向阀60、右后轮单向阀68规定了制动液的流向仅能单方向流动。
所述的左前轮压力传感器53、右前轮压力传感器58、左后轮压力传感器62、右后轮压力传感器66采用bosch公司生产的型号为303的主动式压力传感器，需要输入5v的供电电压，用来测量个轮缸压力。
所述的前轴低压蓄能器51、后轴低压蓄能器64可用于存储减压过程的制动液。
所述的前轴回油柱塞泵54、后轴回油柱塞泵65可通过回油电机59与车辆减压过程配合，实现轮缸压力的快速减压。
具体部件的位置与连接方式为：左前轮进液电磁阀49的p口，左前轮单向阀50的a口，右前轮进液电磁阀56的p口、右前轮单向阀55的a口一同与前轴回油柱塞泵54的a口相连。左前轮进液电磁阀49的a口、左前轮单向阀的50的p口、左前轮压力传感器53一同与左前轮出液电磁阀52的a口相连。右前轮进液电磁阀56的a口、右前轮单向阀55的p口、右前轮压力传感器58一同与右前轮出液电磁阀57的a口相连。左前轮出液电磁阀52的p口、右前轮出液电磁阀57的p口、前轴低压蓄能器51(通过单向阀)一同和前轴回油柱塞泵54的p口相连。左后轮进液电磁阀61的p口、左后轮单向阀60的a口、右后轮进液电磁阀69的p口、右后轮单向阀68的a口一同与后轴回油柱塞泵65的a口相连。左后轮进液电磁阀61的a口、左后轮单向阀60的p口、左后轮压力传感器62一同与左后轮出液电磁阀63的a相连。右后轮进液电磁阀69的a口、右后轮单向阀68的p口、右后轮压力传感器66一同与右后轮出液电磁阀67的a口相连。左后轮出液电磁阀63的p口、右后轮出液电磁阀67的p口、后轴低压蓄能器64(通过单向阀)一同与后轴回油柱塞泵65的p口相连。以上连接均为液压管路连接。回油电机59的两输出端采用联轴器和前轴回油柱塞泵54、后轴回油柱塞泵65分别相连。
本发明所述的一种制动能量回收装置的制动操纵机构1、制动踏板行程模拟器8和液压调节单元9之间的连接关系为：驾驶员直接操控制动操纵机构1，最终由液压调节单元9控制车轮进行制动，在制动操纵机构1输出端和液压调节单元9输入端之间，并行安装有制动踏板行程模拟器8。所述的制动操纵机构1输出端包括制动主缸7的前腔出液口a和制动主缸7的后腔出液口b；所述的制动踏板行程模拟器8有外部接口c；所述的液压调节单元9的输入端包括进液口d、进液口e，出液口f、出液口g、出液口h、出液口i。制动操纵机构1的制动主缸7的前腔出液口a与液压调节单元9的进液口d制动管路连接，制动操纵机构1的制动主缸7的后腔出液口b与液压调节单元9的进液口e制动管路连接，制动踏板行程模拟器8的接口c与液压调节单元9的进液口d制动管路连接。液压调节单元9的出液口f与左前轮10制动管路连接,液压调节单元9的出液口g与右前轮11制动管路连接，液压调节单元9的出液口h左后轮12制动管路连接，液压调节单元9的出液口i右后轮13制动管路连接。
本发明所述的一种制动能量回收装置通过制动踏板行程模拟器8实时调节主缸压力，使每一踏板位移下的主缸压力大小与传统汽车同一踏板位移下主缸压力保持一致，因此具有与传统汽车同样的制动踏板感觉。
参阅图6，本发明所述的一种制动能量回收装置的控制方法如下：
步骤一：检测制动踏板2的位移是否为0，制动控制器14接收踏板位移传感器3传来的踏板位移信号。若踏板位移为0，则进入步骤二，否则进入步骤三。
步骤二：当踏板位移为0时，制动控制器14发送控制信号给电机控制器17，电机控制器17以恒转矩控制方式控制电动机18反转，电动机18通过平键20、太阳轮21、行星齿轮45、行星架42、滚珠25和丝杆顶杆37将电动机18的旋转运动转换为丝杆顶杆37的直线运动，使丝杆顶杆37向左运动直至丝杆顶杆37的滑杆左端与弹簧垫圈26相接触，此时认为丝杆顶杆37已回位。丝杆顶杆37回位与否通过电动机18的转速判断，当电动机转速低于阈值w时，认为丝杆顶杆37已回位，阈值w需要通过试验标定获得。当踏板位移为0且丝杆顶杆37已回位时，制动系统不工作。
步骤三：当踏板位移大于0时，计算前轴需求制动力矩treq。制动控制器14根据试验测得的传统汽车踏板位移与需求制动力矩关系曲线得到相应踏板位移下的总需求制动力矩，再根据前后轴制动力分配线得到前轴需求制动力矩treq；参阅图7，本发明提出总的技术方案控制前轴制动力与后轴制动力成β曲线分配。
步骤四：制动控制器14接收整车控制器15发送的驱动电机16的最大制动力矩信号tmotmax，若电机最大制动力矩tmotmax大于或等于前轴需求制动力矩treq，则进入步骤五；若电机最大制动力矩tmotmax小于前轴需求制动力矩treq，则进入步骤六；
步骤五：电机最大制动力矩tmotmax大于或等于前轴需求制动力矩treq时，电机控制器17以恒转矩控制方式控制电动机18反转，使丝杆顶杆37回位。丝杆顶杆37回位后，制动踏板行程模拟器8不工作。同时制动系统进入前轴纯电机制动过程，左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56关闭，模拟器进液电磁阀33打开，前轴制动液全部进入制动踏板行程模拟器8中，踏板感觉完全由制动踏板行程模拟器8和后轴制动轮缸提供。为了使踏板感觉与传统制动踏板感觉一致，需要对制动踏板行程模拟器8的第一活塞弹簧29、第二活塞弹簧39、第一活塞35和第二活塞28各参数进行匹配，使制动踏板行程模拟器8能够精确模拟前轴轮缸压力体积特性，保证踏板感觉。此时前轴制动力全部由电机制动力提供，整车控制器15接收制动控制器14由步骤三得到的前轴需求制动力矩信号treq，并调整电机制动力矩等于前轴需求制动力矩treq，完全回收前轴制动能量，后轴制动力不进行控制，与传统制动系统一致，在整个控制过程中后轴制动力都不进行控制，完全由液压制动力提供；
步骤六：电机最大制动力矩tmotmax小于前轴需求制动力矩treq时，进入前轴电机液压共同制动过程，通过制动力分配模块得到前轴目标电机制动力矩treg和前轴轮缸目标压力ptar，其中前轴目标电机制动力矩treg等于电机最大制动力矩tmotmax，前轴轮缸目标压力ptar根据前轴需求制动力矩treq和前轴目标电机制动力矩treg计算得到，计算公式为：
其中d为前轮制动轮缸直径，rf为前轮有效作用半径，kbf为前轮制动效能因数。
步骤七：制动控制器14接收左前轮压力传感器53和右前轮压力传感器58发送前轴轮缸压力信号p轮缸，若前轴轮缸压力信号p轮缸小于前轴轮缸目标压力ptar，则进入步骤八；若前轴轮缸压力信号p轮缸等于前轴轮缸目标压力ptar，则进入步骤九；否则进入步骤十。
步骤八：前轴轮缸压力信号p轮缸小于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸增压。左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56打开，制动液进入前轴轮缸。此时前轴轮缸的压力源来自制动踏板行程模拟器8，需实时调节制动踏板行程模拟器8，完成主动增压和踏板感觉模拟的工作。参阅图5，制动踏板行程模拟器8的控制方法可细分为以下步骤a-e：
步骤a：计算目标主缸压力p主缸tar。制动控制器14接收踏板位移传感器3传来的踏板位移信号，根据试验测得的传统汽车踏板位移与主缸压力关系曲线得到相应踏板位移下的目标主缸压力p主缸tar；
步骤b：制动控制器14接收主缸压力传感器32发送的实际主缸压力信号p主缸act，若实际主缸压力p主缸act小于目标主缸压力p主缸tar，则进入步骤c；若实际主缸压力p主缸act大于目标主缸压力p主缸tar，则进入步骤d；否则，实际主缸压力p主缸act等于目标主缸压力p主缸tar，进入步骤e；
步骤c：实际主缸压力p主缸act小于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液阀电磁阀33打开。制动控制器14发送控制信号给电机控制器17，电机控制器17控制电动机18正转，电动机18通过平键20、太阳轮21、行星齿轮45、行星架42、滚珠25和丝杆顶杆37将电动机18的旋转运动转换为丝杆顶杆37的直线运动，使丝杆顶杆37向右运动带动第一活塞35向右运动，压缩制动液，使实际主缸压力升高；
步骤d：实际主缸压力p主缸act大于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液阀电磁阀33打开。制动控制器14发送控制信号给电机控制器17，电机控制器17控制电动机18反转，电动机18通过平键20、太阳轮21、行星齿轮45、行星架42、滚珠25和丝杆顶杆37将电动机18的旋转运动转换为丝杆顶杆37的直线运动，使丝杆顶杆37向左运动，第一活塞35受主缸压力作用也会向左运动，实际主缸压力随之降低；
步骤e：实际主缸压力p主缸act等于目标主缸压力p主缸tar时，模拟器进液电磁阀33打开，不控制电动机18，丝杆顶杆37保持原位置不动；
步骤九：前轴轮缸压力信号p轮缸等于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸保压。左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56关闭，前轴轮缸压力得以保持。同时制动踏板行程模拟器8工作，保持踏板感觉不受轮缸压力变化所影响，工作过程见步骤八中细分步骤a-e。
步骤十：前轴轮缸压力信号p轮缸大于前轴轮缸目标压力ptar时，前轴轮缸减压。左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56关闭，左前轮出液电磁阀52、右前轮出液电磁阀57打开，前轴轮缸制动液进入前轴低压蓄能器51中，前轴轮缸压力降低。为了保证制动系统制动液的充足，回油电机59带动前轴回油柱塞泵54工作，将前轴低压蓄能器51中的制动液抽回制动回路中。同时制动踏板行程模拟器8工作，保持踏板感觉不受轮缸压力变化所影响，工作过程见步骤八中细分步骤a-e。
当本发明所述的一种制动能量回收装置失效时，制动踏板行程模拟器8和液压调节单元9均不进行控制，类似于传统制动系统，制动液从制动主缸7经过左前轮进液电磁阀49、右前轮进液电磁阀56、左后轮进液电磁阀61和右后轮进液电磁阀69进入各制动轮缸，产生制动力。因此该制动装置在电气系统失效时仍然可以实现制动功能，满足法规要求。