CN210792810U - 一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，由制动踏板、制动踏板位移传感器、车速传感器、坡度传感器、手动开关、整车控制器、制动控制器、电池管理系统、DC/DC转换器、电机控制器、发电机、增速器、电磁离合器、主减速器、驱动电机组成。驱动电机与主减速器组成一级电力制动机构，发电机与增速器组成二级电力制动机构，驱动电机为一级能量回收装置，发电机为二级能量回收装置。该系统使汽车在制动时产生更大的电制动力，同时高效率回收能量，从而有效解决现有方案中辅助制动力较小、能量回收效率低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，属于电动汽车能量回收领域。
背景技术
新能源汽车已成为世界发展的趋势，但是现在并未普及，其中一个重要原因便是仍未攻克电池的难关，这对新能源汽车的续航里程有极大影响，增加新能源汽车的续航里程，提高电池的能量密度是关键，而尽可能回收汽车行驶过程中的能量也是提高续航里程的重要方法，汽车行驶中制动工况必不可少，如城市道路中由于车流量多，经常堵车，使得制动次数频繁，因此损失大量电能；山区道路由于坡道数量多、坡度大、距离长，车辆下坡时制动器会产生极大的负荷，严重时导致制动失灵等情况，发生安全事故。
目前，新能源汽车多用解耦式制动能量回收系统，通过驱动电机制动力与机械制动力的耦合对汽车进行制动，并由驱动电机回收能量，当汽车滑行、制动时都可回收能量，但因驱动电机制动扭矩有限，发电效率低，所以产生的电制动力较小，回收能量的效率低。
如果在现有的解耦式制动能量回收系统基础上增加专用发电机，不仅能利用发电机的制动扭矩增大电制动力，而且能有效提高能量回收效率，对提高新能源汽车的续航里程，减小制动器负荷，提高汽车的行驶安全性有重要意义。
发明内容
本实用新型针对以上问题在已有解耦式制动能量回收系统的基础上提供一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，该方案通过在已有的解耦式制动能量回收系统中增加制动踏板位移传感器2、坡度传感器4、手动开关5、发电机13、增速器14、电磁离合器15等部件，在现有基础上增加一套电力制动与能量回收装置，使汽车在制动时产生更大的电制动力，同时高效率回收能量，从而有效解决现有方案中电制动力较小、能量回收效率低的问题。
一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，由制动踏板1、制动踏板位移传感器2、车速传感器3、坡度传感器4、手动开关5、整车控制器6、制动控制器7、电池管理系统10、DC/DC转换器11、电机控制器12、发电机13、增速器14、电磁离合器15、主减速器16、驱动电机17组成。
其中驱动电机17与主减速器16组成一级电力制动机构，发电机13与增速器14组成二级电力制动机构，驱动电机17为一级能量回收装置，发电机13为二级能量回收装置。
主减速器16输入轴a端与驱动电机17输出轴通过花键相连，主减速器16输入轴b端与电磁离合器15主动轴通过花键相连。
电磁离合器15从动轴与增速器14输入轴通过花键相连。
增速器14输出轴与发电机13输入轴通过花键相连。
制动踏板位移传感器2、车速传感器3、坡度传感器4、手动开关5通过信号线与整车控制器6相连。
制动踏板位移传感器2安装在制动踏板1上。
手动开关5安装在驾驶室操控台上。
制动控制器7、电池管理系统10、电机控制器12通过CAN总线与整车控制器6相连。
制动总泵8、增速器14、电磁离合器15与制动控制器7通过电路相连。
发电机13、驱动电机17、蓄电池19与电机控制器12通过电路相连。
蓄电池19与电池管理系统10通过电路相连。
DC/DC转换器11通过电路将电磁离合器15与蓄电池19相连。
一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，整车控制器6基于制动踏板位移传感器2输出的制动踏板位移信号、车速传感器3输出的车速信号、坡度传感器4输出的路面坡度信号、手动开关5输出的工作信号，判断两级电力制动机构与能量回收装置如何运行，并通过CAN总线将指令发给制动控制器7、电池管理系统10、电机控制器12。
当踩下制动踏板1触发二级电力制动机构与二级能量回收装置运行时，制动控制器7控制电磁离合器15通电运行，主减速器16通过电磁离合器15的动力传递带动增速器14运转，从而增速器14带动发电机13运转，且增速器14的增速比在一定范围内与制动踏板位移成正比例变化。
松开制动踏板1，制动控制器7控制电磁离合器15断电停止运行，中断主减速器16与增速器14之间的动力传递，从而使发电机13停止运转。
本实用新型与现有技术相比，通过在现有解耦式制动能量回收系统中增加一套由发电机13、增速器14组成的二级电力制动与能量回收机构，在汽车制动时能够产生更大的电制动力，同时高效率回收能量，从而有效解决现有方案中能量回收效率低、电制动力小的关键问题。
附图说明
图1是本实用新型一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统的结构示意图。其中：1、制动踏板；2、制动踏板位移传感器；3、车速传感器；4、坡度传感器；5、手动开关；6、整车控制器；7、制动控制器；8、制动总泵；9、制动器；10、电池管理系统；11、DC/DC转换器；12、电机控制器；13、发电机；14、增速器；15、电磁离合器；16、主减速器；17、驱动电机；18、车轮；19、蓄电池。
图2为结构简化示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方法如下。
本实用新型提供一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，为使本实用新型的技术方案及效果更加清楚，参照附图对本实用新型进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统由制动踏板1、制动踏板位移传感器2、车速传感器3、坡度传感器4、手动开关5、整车控制器6、制动控制器7、电池管理系统10、DC/DC转换器11、电机控制器12、发电机13、增速器14、电磁离合器15、主减速器16、驱动电机17组成。
其中驱动电机17与主减速器16组成一级电力制动机构，发电机13与增速器14组成二级电力制动机构，驱动电机17为一级能量回收装置，发电机13为二级能量回收装置。
主减速器16输入轴a端与驱动电机17输出轴通过花键相连，主减速器16输入轴b端与电磁离合器15主动轴通过花键相连。
电磁离合器15从动轴与增速器14输入轴通过花键相连。
增速器14输出轴与发电机13输入轴通过花键相连。
制动踏板位移传感器2、车速传感器3、坡度传感器4、手动开关5通过信号线与整车控制器6相连。
制动踏板位移传感器2安装在制动踏板1上。
手动开关5安装在驾驶室操控台上。
制动控制器7、电池管理系统10、电机控制器12通过CAN总线与整车控制器（6）相连。
制动总泵8、增速器14、电磁离合器15与制动控制器7通过电路相连。
发电机13、驱动电机17、蓄电池19与电机控制器12通过电路相连。
蓄电池19与电池管理系统10通过电路相连。
DC/DC转换器11通过电路将电磁离合器15与蓄电池19相连。
汽车运行时，上述系统的工作原理如下。
汽车运行过程中，整车控制器6接收制动踏板位移传感器2输出的制动踏板位移信号、车速传感器3输出的车速信号、坡度传感器4输出的路面坡度信号、手动开关5输出的工作信号。
整车控制器6将接受的信号处理后，将指令通过CAN总线输出给制动控制器7、电机控制器12、电池管理系统10进行相应控制。
制动控制器7根据整车控制器6的指令，控制电磁离合器15、制动总泵8的工作状态，调节增速器14的增速比，使一级电力制动、二级电力制动、制动器制动有序进行。
电机控制器12根据整车控制器6的指令，调节驱动电机、发电机的制动扭矩与转速，调节电流电压，保护电路。
电池管理系统10根据整车控制器6的指令，对电池进行实时监测与评估，保证充电过程的正常运行。
DC/DC转换器11将蓄电池19电压转换为低电压为电磁离合器15供电。
整车控制器6接收由车速传感器3获取的车速信号，制动控制器7与电机控制器12基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令，汽车高速制动时，制动控制器7控制增速器14的增速比在一定范围内增大，电机控制器12控制驱动电机17、发电机13的制动扭矩在一定范围内增大，产生较大的电制动力，低速制动时相应减小，产生相对较小的电制动力。
汽车下坡时，整车控制器6接收由坡度传感器4获取的路面坡度信号，制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制增速器14的增速比在一定范围内增大，电机控制器12基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制驱动电机17、发电机13的制动扭矩在一定范围内随着坡度成正比例变化，从而产生适宜的电制动力。
汽车滑行时，加速踏板与制动踏板1位移均为0，制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制电磁离合器15断电不运行，车轮18带动主减速器16运转从而带动驱动电机17运转，驱动电机17转化为“发电机”进行一级能量回收，并配合主减速器16产生一级电制动力，既保证汽车具有较好的滑行速度又回收小部分能量。
汽车制动时，根据制动踏板1位移分为两种情况。
情况一：当制动踏板1位移大于0小于等于35%时，一级电力制动与一级能量回收仍然进行，同时制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制电磁离合器15通电运行，主减速器16通过电磁离合器15的动力传递带动增速器14运转，增速器14带动发电机13运转，发电机13进行二级能量回收，并由带动发电机13运转所需扭矩与增速器14的反向增矩产生二级电制动力，整个制动过程中制动器9不参与制动，所需制动力约40%由二级电力制动机构产生，约60%由一级电力制动机构产生。
随着制动踏板1位移的增大，制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制增速器14的增速比在一定范围内相应增大，电机控制器12基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制驱动电机17、发电机13的制动扭矩相应增大，并在制动踏板1位移为35%时两级电制动力均达到最大。
情况二：当制动踏板位移大于35%时，在两级电力制动的基础上，制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制制动总泵8工作，制动总泵8使制动器9产生机械制动力，三者共同对汽车进行制动，其中两级电力制动机构均以最大制动力进行制动，其余制动力由制动器9产生，同时由能量回收装置回收制动能量。
坡度较大、距离较长便按下手动开关5，整车控制器6接收到手动开关5的工作信号，制动控制器7基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制电磁离合器15通电运行，并控制增速器14的增速比达到最大，电机控制器12基于整车控制器6通过CAN总线输出的指令控制驱动电机17、发电机13的制动扭矩达到最大，从而在制动踏板1位移为0时也能使两级电力制动机构产生最大制动力对汽车进行制动，同时由能量回收装置回收制动能量，对于降低制动器的负荷有极大帮助，并较大限度回收了能量，减小了驾驶员操作难度。
当加速踏板行程不为0，且手动开关5处于关闭状态时，系统自动关闭。
本实用新型具有以下有益效果。
1、两级电力制动能有效的减小制动器负荷，提高行驶安全性。
2、两级能量回收装置提高了能量回收的效率，有效提高续航里程。
3、通过手动开关使系统持续工作，减小驾驶员的操作难度。
4、系统中增加的部件均为市场上已有的成熟产品，可靠性高，成本低。
Claims (2)
1.一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，其特征在于：
由制动踏板（1）、制动踏板位移传感器（2）、车速传感器（3）、坡度传感器（4）、手动开关（5）、整车控制器（6）、制动控制器（7）、电池管理系统（10）、DC/DC转换器（11）、电机控制器（12）、发电机（13）、增速器（14）、电磁离合器（15）、主减速器（16）、驱动电机（17）组成；
驱动电机（17）与主减速器（16）组成一级电力制动机构，发电机（13）与增速器（14）组成二级电力制动机构，驱动电机（17）为一级能量回收装置，发电机（13）为二级能量回收装置；
主减速器（16）输入轴a端与驱动电机（17）输出轴通过花键相连，主减速器（16）输入轴b端与电磁离合器（15）主动轴通过花键相连；
电磁离合器（15）从动轴与增速器（14）输入轴通过花键相连；
增速器（14）输出轴与发电机（13）输入轴通过花键相连；
制动踏板位移传感器（2）、车速传感器（3）、坡度传感器（4）、手动开关（5）通过信号线与整车控制器（6）相连；
制动踏板位移传感器（2）安装在制动踏板（1）上；
手动开关（5）安装在驾驶室操控台上；
制动控制器（7）、电池管理系统（10）、电机控制器（12）通过CAN总线与整车控制器（6）相连；
制动总泵（8）、增速器（14）、电磁离合器（15）与制动控制器（7）通过电路相连；
发电机（13）、驱动电机（17）、蓄电池（19）与电机控制器（12）通过电路相连；
蓄电池（19）与电池管理系统（10）通过电路相连；
DC/DC转换器（11）通过电路将电磁离合器（15）与蓄电池（19）相连。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车两级电力制动与能量回收系统，整车控制器（6）基于制动踏板位移传感器（2）输出的制动踏板位移信号、车速传感器（3）输出的车速信号、坡度传感器（4）输出的路面坡度信号、手动开关（5）输出的工作信号，判断两级电力制动机构与能量回收装置如何运行，并通过CAN总线将指令发给制动控制器（7）、电池管理系统（10）、电机控制器（12），其特征在于：
踩下制动踏板（1），制动控制器（7）控制电磁离合器（15）通电运行，主减速器（16）通过电磁离合器（15）的动力传递带动增速器（14）运转，从而增速器（14）带动发电机（13）运转，且增速器（14）的增速比在一定范围内与制动踏板位移成正比例变化；松开制动踏板（1），制动控制器（7）控制电磁离合器（15）断电停止运行，中断主减速器（16）与增速器（14）之间的动力传递，从而使发电机（13）停止运转。
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|---|---|---|---|---|
| CN112373443A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-19 | 西南林业大学 | 汽车减速伞制动设备及制动方法 |
| CN112622848A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-09 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 线控制动系统和汽车 |
| CN114954047A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-30 | 深圳市宝尔爱迪科技有限公司 | 一种可让电动汽车边行驶边充电的系统 |
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