专利名称：用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有制动能量回馈功能的汽车制动系统的安全保障装置及其控制方法，属于汽车制动装置保护装置技术领域。
背景技术：
汽车制动能量再生技术对于进一步降低汽车能耗和排放，缓解世界能源危机和环境压力具有重要意义。再生制动技术将会在节能汽车上广泛应用，这包括混合动力电动车、纯电动汽车、以及燃料电车汽车。
具有再生制动功能的汽车，其制动系统较只有传统制动系统的汽车，在制动系统结构及制动机理上发生了变化，对汽车制动效果及安全产生影响。为最大限度的回收制动能量，制动系统变得复杂，回馈制动被更多地制动阶段利用。
制动安全性需要重新得到保障，制动系统向混合制动系统发展，与本发明相关的专利例如吉林大学的“混合动力商用汽车的气压制动防抱死控制系统”其申请号为200610017245.0、现代自动车株式会社的“用来控制电动车再生制动的方法和装置”其申请号为200410070893.3、中国第一汽车集团公司的“混合动力汽车下坡时制动能量回收的控制方法”其申请号为200510016980.5。吉林大学的“混合动力商用汽车的气压制动防抱死控制系统”设计了一套在电机无法回馈制动时的气压补偿制动装置，在制动气路上重新增加了一套气压补偿子系统，及其控制方法。现代自动车株式会社的“用来控制电动车再生制动的方法和装置”考虑了在汽车转弯时进行回馈制动时的安全性，设计了相应的控制算法。中国第一汽车集团公司的“混合动力汽车下坡时制动能量回收的控制方法”考虑了下坡时汽车自动进行回馈制动，使司机不需进行操作，缓解驾驶疲劳。
本发明与以上所述专利有区别，在保证汽车安全的同时对制动系统改变较小，实现的功能更多，是一种全面保障混合制动系统安全的方案。
发明内容
本发明全面考虑混合制动系统的安全性与可靠性，针对混合制动系统，设计出安全冗余装置、针对串联式制动系统利用该混合制动系统结构的特殊性，设计了回馈制动失效情况的安全措施、紧急制动时的安全措施、在故障发生之后的处理措施。
本发明用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的装置，该装置包括回馈制动故障报警灯20、继电器21、行程开关22、制动模式选择开关23，回馈制动调压阀16、制动控制器1；行程开关22安装在电动车制动踏板底部，与继电器21的控制断相连，继电器串联在回馈制动调压阀16与制动控制器1之间；回馈制动故障报警灯20与制动控制器1相连；制动模式选择开关23安装在驾驶员仪表附近，与制动控制器1的供电电源串联。
参看图1，工作过程如下当司机需要进行紧急刹车或需要大的制动力时，司机踩下制动踏板超过某一位置，如80％的开度，此时安全冗余装置发挥作用，行程开关22动作，接通继电器21，切断回馈制动调压阀16的电源，使得回馈制动调压阀16对制动管路不起作用，制动管路全开；同时制动控制器1获取踏板位置传感器15的信号，禁用回馈制动力；之后的制动与常规制动一直；若该车配备ABS，当发生车轮抱死时，ABS系统启动并工作，直至汽车安全停住。
当回馈制动失效时，制动控制器1获取电机控制器4反馈的状态信号、制动踏板位移传感器15的信号、回馈制动调压阀16信号，判断电机失效的事件，之后控制回馈制动调压阀16恢复制动管路的畅通、控制电机控制器4，禁用回馈制动，同时气压制动力将补偿当前的制动力需求，通过压力传感器19反馈回来的制动压力信号，判断补偿压力能否产生对应踏板位置的制动压力，进行闭环调节直至制动力完全恢复。
当回馈制动失效时，另一种解决方案为以制动踏板开度标定好对应的整车制动力，这种对应关系包含整车只用传统制动系统工作的对应关系、只用回馈制动的对应关系以及两种制动同时使用的对应关系，当电机失效时控制器禁用回馈制动，控制回馈调压阀快速打开，整车制动力迅速回到对应的踏板开度；在没有改动原有串联式制动系统的基础上，通过控制方法解决了电回馈系统失效时的问题，同时不需司机改变原有制动意图便能自动完成，之后向司机发出故障报警。
故障发生之后的处理措施，在回馈制动失效的情况发生后，制动控制器1将会禁用回馈制动，同时控制回馈制动调压阀16使制动管路畅通；同时司机可以在看到回馈制动故障报警灯20之后主动控制制动模式开关23，禁用制动控制器1及切断回馈制动调压阀16的电源，在制动控制器发生故障时可以进行相同的控制。
ABS功能的保障措施，在紧急制动时容易发生车轮抱死的现象，紧急制动时的安全措施做了相应的处理；若汽车行驶在低附路面时，汽车在制动力不大的情况下即有抱死的趋向，此时制动控制器获取踏板位置信号、ABS控制器信号，进行分析判断，若踏板位置开度不大(低于某一开度)车轮已经抱死，则判断汽车在低附路面行驶，制动控制器1进行制动模式的切换，控制回馈制动向传统制动转化，之后禁用回馈制动功能直到下一次制动开始。同时，司机可以主动控制制动模式开关23，关闭回馈制动功能，恢复传统制动系统功能及ABS功能，保证汽车在低附着路面的安全。
本发明还涉及一种用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的方法，该方法是这样实现的参照图3，司机踩下制动踏板，制动开始，控制器判断制动踏板位置，当其小于一定开度(如80％)时进入回馈制动模式，判断设备正常，进行回馈制动直至停车。在此期间，如果发生车轮抱死，或者踏板开度过大(大于80％)则进行制动模式的转换，逐步撤销回馈制动，恢复气压制动，同时进行ABS监控、工作状态。在回馈制动期间，如果发生电机失效或其他原因产生的回馈制动实效，则快速增大气压制动力，恢复总制动力，此时司机可以不改变原有制动意图，直至安全停车。
制动开始，司机如果需要紧急制动，则进入紧急制动模式，此时只有气压制动工作，ABS进行监控。同时，此时安全冗余装置工作，保证回馈制动与气压制动不冲突，直至安全停车。
本发明即可以协调控制能量回收子系统和制动防抱死子系统，又能在电机失效时快速补偿制动力保证制动感觉与安全性(不改变驾驶员原来的制动意图)，在电机故障发生之后的制动可以禁用回馈制动功能，恢复气压或液压制动系统；在制动控制器故障时司机可以选择制动模式；在紧急制动的情况下快速恢复原有气压或液压制动系统的紧急刹车及ABS功能。可保证最大限度地回收制动能量，提高了整车的经济性，防止车轮抱死，提高制动系统的可靠性。
图1示出实例一，应用本发明的一个典型方案。
图2示出安全冗余装置及制动模式选择装置。
图3为一典型的控制方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
本发明的应用实例之一，其混合制动系统结构示意图如图1所示，该电动汽车混合制动系统包括气动制动子系统和回收制动子系统。气动制动子系统包括制动踏板14和与其相联的压力控制阀13、压力控制阀13右边和作为压力保持机构的储气罐12、空气压缩机11连接，压力控制阀13左边通过压力调节阀16和ABS控制阀18连接，ABS部件组包括ABS控制器9、轮速传感器10、ABS控制阀18以及故障报警装置8；回收制动系统包括具有回收制动功能的电机5、电机5通过变速器6和主减速器7与车轮轴连接、通过电机控制器4连接蓄电池2以及对电机控制器4发出控制指令的制动控制器1。
在汽车运行过程中，通过包括空气压缩机11在内的保压机构的储气罐12中压缩空气保持在一个恒定的压力范围。制动踏板14踩下，储气罐12中的压缩空气通过压力控制阀13、压力调节阀16和ABS控制阀18的压力调节，进入各轮制动器，产生摩擦制动力。其中，压力控制阀13受制动踏板14的控制，压力调节阀16受制动控制器1的控制，ABS控制阀18受ABS控制器9的控制。同时，制动控制器1根据制动踏板开度传感器15信号、蓄电池2状态、总线状态3等信号，给电机控制器4下达转矩命令，电机制动转矩通过变速器6、主减速器7，传递到驱动轮(后轮)上。
上述压力控制阀采用的是双通道机械调压阀，根据制动踏板行程决定阀前后的压力差，从而控制前后轮的压力。
回馈制动失效情况的处理，通过制动控制器获取电动机控制器4反馈的状态信号、制动踏板开度传感器15信号、压力调节阀16信号，判断电机失效的事件，协调控制压力调节阀16、电机控制器4，禁用回馈制动，补偿气压制动力，通过压力传感器19反馈回来的制动压力信号，判断补偿压力能否产生对应踏板位置的制动压力，进行闭环调节直至制动力完全恢复。所述压力传感器19装在驱动轮和非驱动轮上，也可以根据需要选择安装。
处理该情况的另外一种方案为，以制动踏板开度标定好对应的整车制动力，这种对应关系包含整车用传统制动系统工作的对应关系、只用回馈制动制动的对应关系以及两种制动同时使用的对应关系，当电机失效时制动控制器1禁用回馈制动，控制回馈调压阀16快速打开，整车制动力迅速回到对应的踏板开度。在没有改动原有串联式制动系统的基础上，通过控制方法解决了电回馈系统失效时的问题，同时不需司机改变原有制动意图便能自动完成，之后向司机发出故障报警。
紧急制动时的安全措施，当司机需要进行紧急刹车或需要大的制动力、电机失效同时制动控制器未能进行处理的情况以及制动控制器1发生言严重故障的情况，司机踩下制动踏板大于某一开度位置，如80％的开度，此时安全冗余装置发挥作用，行程开关22给继电器21上电，切断回馈制动调压阀16，使制动管路全开；同时制动控制器1获取踏板位置信号禁用回馈制动力。若发生车轮抱死时，ABS系统启动并工作；若需要使制动强度变得更大，可以不禁用回馈制动力。
故障发生之后的处理措施，在回馈制动失效的情况发生后，制动控制器将会禁用回馈制动，同时使回馈制动调压阀常开。同时司机可以在看到回馈制动故障报警灯20的信号之后主动控制制动模式开关23，禁用制动控制器1及打开回馈制动调压阀16，在制动控制器1发生故障时可以进行相同的控制。
ABS功能的保障措施，在紧急制动时容易发生车轮抱死的现象，相应的处理方法在做了处理；若汽车行驶在低附路面时，汽车在制动力不大的情况下即有抱死的趋向，此时制动控制器获取制动踏板开度传感器15信号、ABS控制制器信号，进行分析判断，若制动踏板开度传感器15信号不大(低于某一开度)ABS已经抱死，则判断汽车在低附路面行驶，制动控制器进行制动模式的切换，控制回馈制动向传统制动转化，之后禁用回馈制动直到下一次制动开始。
权利要求
1.用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的装置，其特征在于，该装置包括回馈制动故障报警灯(20)、继电器(21)、行程开关(22)、制动模式选择开关(23)，回馈制动调压阀(16)、制动控制器(1)；行程开关(22)安装在电动车制动系统踏板底部，与继电器(21)的控制断相连，继电器串联在回馈制动调压阀(16)与制动控制器(1)之间；回馈制动故障报警灯(20)与制动控制器(1)相连；制动模式选择开关(23)安装在驾驶员仪表附近，与制动控制器(1)的供电电源串联。
2.一种用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的方法，其特征在于，该方法控制器判断制动踏板位置，当其小于80％开度时进入回馈制动模式，判断设备正常，进行回馈制动直至停车；在此期间，如果发生车轮抱死，或者踏板开度大于80％，则进行制动模式的转换，逐步撤销回馈制动，恢复气压制动，同时进行ABS监控、工作状态；在回馈制动期间，如果发生电机失效或其他原因产生的回馈制动实效，则恢复总制动力。
全文摘要
用来保障具有再生制动功能的电动车制动系统安全的装置，属于汽车制动装置保护装置技术领域。该装置包括回馈制动故障报警灯(20)、继电器(21)、行程开关(22)、制动模式选择开关(23)，回馈制动调压阀(16)、制动控制器(1)；行程开关(22)安装在电动车制动系统踏板底部，与继电器(21)的控制断相连，继电器串联在回馈制动调压阀(16)与制动控制器(1)之间；控制器判断制动踏板位置，当其小于80％开度时进入回馈制动模式，进行回馈制动直至停车；在此期间，如果发生车轮抱死或踏板开度大于80％则进行制动模式转换。本发明大限度地回收制动能量，提高了整车的经济性，防止车轮抱死，提高制动系统的可靠性。
文档编号B60L7/18GK101073991SQ20071011811
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者张俊智, 薛俊亮, 陆欣, 李波, 张鹏君 申请人:清华大学