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CN111873966A - 一种电液复合制动优化控制系统及方法 - Google Patents

一种电液复合制动优化控制系统及方法 Download PDF

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CN111873966A CN202010780124.1A CN202010780124A CN111873966A CN 111873966 A CN111873966 A CN 111873966A CN 202010780124 A CN202010780124 A CN 202010780124A CN 111873966 A CN111873966 A CN 111873966A
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郑竹安
石小龙
熊新
翟豪瑞
胡学敏
邵俊
肖海宁
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Abstract

本发明公开了一种电液复合制动优化控制系统及方法，优化控制系统包括传感器组、传感信号采集单元、ABS控制单元、CPU处理器、防抱死系统、电机制动单元、液压制动单元和能量回收系统，传感器组通过传感信号采集单元连接ABS控制单元，ABS控制单元连接CPU处理器，CPU处理器分别连接防抱死系统、电机制动单元、液压制动单元和能量回收系统，本发明工作原理简单，能够通过对电液复合制动系统的多目标优化，确保制动安全和节能控制，便于推广使用。

Description

一种电液复合制动优化控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电液复合控制技术领域，具体为一种电液复合制动优化控制系统及方法。
背景技术
相比传统的液压制动系统，电液复合制动系统拥有良好的制动稳定性和一定的能量回收率等优势，由于该系统能在制动过程中回收一部分制动能量，所以在轻度制动时，ECU可以增加电机再生制动力的比例增加能量回收率。相反，在高强度制动时，制动力可以完全由液压制动力提供，保证制动效能。
目前的电液复合制动系统只能实现制动操作，无法有效的提高制动安全性和节能效果，因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电液复合制动优化控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电液复合制动优化控制系统,优化控制系统包括传感器组、传感信号采集单元、ABS控制单元、CPU处理器、防抱死系统、电机制动单元、液压制动单元和能量回收系统，所述传感器组通过传感信号采集单元连接ABS控制单元，所述ABS控制单元连接CPU处理器，所述CPU处理器分别连接防抱死系统、电机制动单元、液压制动单元和能量回收系统，所述电机制动单元连接轮毂电机，所述液压驱动单元连接液压缸。
优选的，所述传感器组包括制动踏板位移传感器、车速传感器、方向盘转角传感器和扭矩传感器，所述制动踏板位移传感器安装于制动踏板用于采集制动踏板的制动距离，所述车速传感器安装于车轮轴用于采集车辆行驶速率；所述方向盘转角传感器安装于汽车方向盘用于采集方向盘转向角度，所述扭矩传感器用于采集车轮轴扭矩。
优选的，所述防抱死系统包括回路切换阀，所述回路切换阀输出端用于根据汽车的实际运行状况与电动防抱死装置或气动防抱死装置相连；所述气动防抱死装置用于将输入的制动气压缩减至预设气压以防止汽车车轮抱死；所述电动防抱死装置用于根据接收到的制动控制信号对所述制动气压进行防抱死处理，以防止所述汽车车轮抱死。
优选的，所述能量回收系统包括能量回收单元和储能单元，所述能量回收单元包括能量转换单元和逆变单元，所述能量转换单元用于将制动时的机械能转换为电能，驱动时将电能转换为驱动车辆的机械能；所述逆变单元与所述能量转换单元连接，用于将交流电与直流电之间进行转换；所述储能单元包括SOC采集单元、电池管理系统、储能电池和DC/DC转换模块，所述储能电池分别连接电池管理系统和SOC采集单元，所述DC/DC转换模块输入端与逆变单元连接，输出端连接电池管理系统。
优选的，优化控制方法包括以下步骤：
A、汽车行驶过程中，车速传感器实时采集车辆速率，一旦出现紧急状态需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，同时控制方向盘，制动踏板位移传感器采集制动踏板位移距离，若方向盘有转动，方向盘转角传感器采集方向盘转角信号，同时扭矩传感器采集车轴扭矩信号；
B、传感信号通过传感信号采集单元采集后发送至ABS控制单元，再传输至CPU处理器处理；
C、CPU处理器根据接收到信号进行处理并判断制动模式，若车速大于预设值，则通过电机和液压双重制动，同时向防抱死系统发送控制指令，进行防抱死操作，防止制动力过大车轮出现抱死；
D、制动过程中，能量回收单元将制动时的机械能转换为电能，并发送至储能单元进行储能；
E、若制动车速小于预设值，则控制电机或液压进行单一制动，防抱死系统不启动，能量回收单元继续收集制动能量并转换为电能进行储能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工作原理简单，能够通过对电液复合制动系统的多目标优化，确保制动安全和节能控制，便于推广使用；采用的防抱死系统防抱死性能优越，提高车辆安全性；采用的能量回收系统能够将电机制动能量和液压制动能量进行回收，并将制动机械能转换为电能进行回收，同时，电池管理系统能够实时监控储能电池状态，确保电池处于最佳工作状态，延长汽车电池使用寿命。
附图说明
图1为本发明系统原理框图；
图2为本发明防抱死系统原理框图；
图3为本发明能量回收系统原理框图；
图4为本发明流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种电液复合制动优化控制系统,优化控制系统包括传感器组、传感信号采集单元1、ABS控制单元2、CPU处理器3、防抱死系统4、电机制动单元5、液压制动单元6和能量回收系统7，所述传感器组通过传感信号采集单元1连接ABS控制单元2，所述ABS控制单元2连接CPU处理器3，所述CPU处理器3分别连接防抱死系统4、电机制动单元5、液压制动单元6和能量回收系统7，所述电机制动单元5连接轮毂电机8，所述液压驱动单元6连接液压缸9；其中，传感器组包括制动踏板位移传感器10、车速传感器11、方向盘转角传感器12和扭矩传感器13，所述制动踏板位移传感器安装于制动踏板用于采集制动踏板的制动距离，所述车速传感器安装于车轮轴用于采集车辆行驶速率；所述方向盘转角传感器安装于汽车方向盘用于采集方向盘转向角度，所述扭矩传感器用于采集车轮轴扭矩。
本发明中，防抱死系统4包括回路切换阀14，所述回路切换阀14输出端用于根据汽车的实际运行状况与电动防抱死装置15或气动防抱死装置16相连；所述气动防抱死装置用于将输入的制动气压缩减至预设气压以防止汽车车轮抱死；所述电动防抱死装置用于根据接收到的制动控制信号对所述制动气压进行防抱死处理，以防止所述汽车车轮抱死。
此外，本发明中，能量回收系统7包括能量回收单元17和储能单元18，所述能量回收单元17包括能量转换单元19和逆变单元20，所述能量转换单元19用于将制动时的机械能转换为电能，驱动时将电能转换为驱动车辆的机械能；所述逆变单元20与所述能量转换单元19连接，用于将交流电与直流电之间进行转换；所述储能单元18包括SOC采集单元21、电池管理系统22、储能电池23和DC/DC转换模块24，所述储能电池23分别连接电池管理系统22和SOC采集单元21，所述DC/DC转换模块24输入端与逆变单元20连接，输出端连接电池管理系统22。
工作原理：本发明的优化控制方法包括以下步骤：
A、汽车行驶过程中，车速传感器实时采集车辆速率，一旦出现紧急状态需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，同时控制方向盘，制动踏板位移传感器采集制动踏板位移距离，若方向盘有转动，方向盘转角传感器采集方向盘转角信号，同时扭矩传感器采集车轴扭矩信号；
B、传感信号通过传感信号采集单元采集后发送至ABS控制单元，再传输至CPU处理器处理；
C、CPU处理器根据接收到信号进行处理并判断制动模式，若车速大于预设值，则通过电机和液压双重制动，同时向防抱死系统发送控制指令，进行防抱死操作，防止制动力过大车轮出现抱死；
D、制动过程中，能量回收单元将制动时的机械能转换为电能，并发送至储能单元进行储能；
E、若制动车速小于预设值，则控制电机或液压进行单一制动，防抱死系统不启动，能量回收单元继续收集制动能量并转换为电能进行储能。
综上所述，本发明工作原理简单，能够通过对电液复合制动系统的多目标优化，确保制动安全和节能控制，便于推广使用；采用的防抱死系统防抱死性能优越，提高车辆安全性；采用的能量回收系统能够将电机制动能量和液压制动能量进行回收，并将制动机械能转换为电能进行回收，同时，电池管理系统能够实时监控储能电池状态，确保电池处于最佳工作状态，延长汽车电池使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种电液复合制动优化控制系统,其特征在于：优化控制系统包括传感器组、传感信号采集单元(1)、ABS控制单元(2)、CPU处理器(3)、防抱死系统(4)、电机制动单元(5)、液压制动单元(6)和能量回收系统(7)，所述传感器组通过传感信号采集单元(1)连接ABS控制单元(2)，所述ABS控制单元(2)连接CPU处理器(3)，所述CPU处理器(3)分别连接防抱死系统(4)、电机制动单元(5)、液压制动单元(6)和能量回收系统(7)，所述电机制动单元(5)连接轮毂电机(8)，所述液压驱动单元(6)连接液压缸(9)。
2.根据权利要求1所述的一种电液复合制动优化控制系统，其特征在于：所述传感器组包括制动踏板位移传感器(10)、车速传感器(11)、方向盘转角传感器(12)和扭矩传感器(13)，所述制动踏板位移传感器安装于制动踏板用于采集制动踏板的制动距离，所述车速传感器安装于车轮轴用于采集车辆行驶速率；所述方向盘转角传感器安装于汽车方向盘用于采集方向盘转向角度，所述扭矩传感器用于采集车轮轴扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种电液复合制动优化控制系统，其特征在于：所述防抱死系统(4)包括回路切换阀(14)，所述回路切换阀(14)输出端用于根据汽车的实际运行状况与电动防抱死装置(15)或气动防抱死装置(16)相连；所述气动防抱死装置用于将输入的制动气压缩减至预设气压以防止汽车车轮抱死；所述电动防抱死装置用于根据接收到的制动控制信号对所述制动气压进行防抱死处理，以防止所述汽车车轮抱死。
4.根据权利要求1所述的一种电液复合制动优化控制系统，其特征在于：所述能量回收系统(7)包括能量回收单元(17)和储能单元(18)，所述能量回收单元(17)包括能量转换单元(19)和逆变单元(20)，所述能量转换单元(19)用于将制动时的机械能转换为电能，驱动时将电能转换为驱动车辆的机械能；所述逆变单元(20)与所述能量转换单元(19)连接，用于将交流电与直流电之间进行转换；所述储能单元(18)包括SOC采集单元(21)、电池管理系统(22)、储能电池(23)和DC/DC转换模块(24)，所述储能电池(23)分别连接电池管理系统(22)和SOC采集单元(21)，所述DC/DC转换模块(24)输入端与逆变单元(20)连接，输出端连接电池管理系统(22)。
5.实现权利要求1所述的一种电液复合制动优化控制系统的优化控制方法，其特征在于：优化控制方法包括以下步骤：
A、汽车行驶过程中，车速传感器实时采集车辆速率，一旦出现紧急状态需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，同时控制方向盘，制动踏板位移传感器采集制动踏板位移距离，若方向盘有转动，方向盘转角传感器采集方向盘转角信号，同时扭矩传感器采集车轴扭矩信号；
B、传感信号通过传感信号采集单元采集后发送至ABS控制单元，再传输至CPU处理器处理；
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D、制动过程中，能量回收单元将制动时的机械能转换为电能，并发送至储能单元进行储能；
E、若制动车速小于预设值，则控制电机或液压进行单一制动，防抱死系统不启动，能量回收单元继续收集制动能量并转换为电能进行储能。
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