一种基于ESC硬件的再生制动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ESC硬件的再生制动系统，该系统包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、液压执行单元、四轮轮缸、四轮轮速传感器、ESC控制单元、整车控制单元、电机控制单元和电池控制单元。本发明专利技术可以保证与传统液压制动系统相同的制动踏板感觉，不需要额外安装制动踏板行程模拟器，当ESC硬件发生故障时，可以提供与传统液压制动系统相同的后备制动，保证了制动安全。本发明专利技术运用驱动电机完成再生制动，运用液压执行单元完成液压制动，提供了一种低成本、易实现的再生制动与ESC集成的制动方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ESC硬件的再生制动系统及其控制方法
本专利技术涉及纯电动车辆、混合动力车辆及燃料电车辆的集成制动系统，特别涉及一种基于ESC硬件、具有再生制动功能的制动系统。
技术介绍
再生制动是提高电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车燃油经济性的一项重要技术。为了实现再生制动，需要将制动踏板力和制动液压力进行解耦。针对上述问题，现在普遍采用的方案可以分为两种：一种是采用线控制动，对制动系统进行重新设计；一种是基于现有制动系统进行改造。第一种方法会增加产品开发的难度和时间，进而增加风险和成本。第二种方法可以分为基于ABS硬件的再生制动系统和基于ESC硬件的再生制动系统。由于在减少交通事故方面的显著作用，ESC已经逐渐成为汽车的一种标准配置，以美国交通部和欧盟议会为代表的机构纷纷通过立法的形式，强制在汽车上推行这一技术。通过ESC实现再生制动，不仅能减少开发的成本和时间，还可能随着ESC装车率的提高而逐渐在新能源车中进行普及。如果直接基于ESC硬件实现再生制动，随时都会发生变化的再生制动力会通过液压制动力传到制动踏板，影响制动感觉。现有的基于ESC硬件的再生制动系统，为了保证良好的制动踏板感觉，往往要增加制动踏板行程模拟器或其他部件，提高了制造成本；此外，当ESC硬件发生故障时，前轮将丧失液压制动力，影响制动安全。专利技术专利CN101844518A，公开了一种基于传统ESC的再生制动系统，该方案保证了良好的制动踏板感觉，但是当ESC硬件出现故障或掉电时，前轮将丧失制动力，影响制动安全，而且行程模拟器的增加会提高制动系统的成本；专利技术专利CN104442767A公开了一种基于ESC硬件的再生制动系统，该系统保证了制动安全和良好的制动踏板感觉，但是需要在前后轮均增加踏板模拟器和额外的液压支路，不仅提高了成本，而且增加了开发的难度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种低成本、易实现的再生制动系统，在保证良好制动踏板感觉的同时，当ESC系统发生故障时，能够保证车辆制动的安全性。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元、整车控制单元，电机控制单元和电池控制单元，其特征在于：所述制动踏板单元包括制动踏板和制动踏板行程传感器，制动踏板行程传感器安装在制动踏板转轴上；所述真空助力单元包括电动真空助力泵和真空助力器，真空助力器安装在制动踏板和制动主缸之间；电动真空助力泵来提供持续的真空助力器的助力；所述制动主缸单元包括储液罐和制动主缸，制动主缸包含前腔和后腔，储液罐出口分别与制动主缸前腔和后腔入口相连；所述四轮轮缸为左前轮缸，右前轮缸，左后轮缸，右后轮缸；所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，其中，左前轮缸与右前轮缸共用一条制动回路，左后轮缸与右后轮缸共用第二制动回路；所述ESC控制单元为ESC控制器，ESC控制器采集左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器的轮速信号及第一压力传感器、第二压力传感器的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸、右前轮缸、左后轮缸、右后轮缸的制动压力控制；所述整车控制单元为整车控制器，整车控制器采集制动踏板行程传感器的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器发送的电机的运行信息和电池管理系统发送的电池组的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板和真空助力器产生；所述电机控制单元包含电机控制器和电机，电机控制器采集电机的运行信息，并向电机发送控制指令；电池控制单元包含电池管理系统和电池组，电池管理系统采集电池组的运行信息，并向电池组发送控制指令。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术应用领域为电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车的再生制动系统，只需对现有ESC硬件进行较小改造即可完成再生制动功能，而且不需要增加制动踏板模拟器，因此成本低、易实现。2、正常再生制动时，驾驶员踏板力与前缸隔绝，避免了再生制动力变化对制动踏板感觉的不利影响。3、ESC硬件掉电或发生故障时，驾驶员踏板力可以直接传递到制动主缸前缸和后缸，保证了制动系统的可靠性。4、电动真空泵仅提供后轮制动的助力，可以实现与传统制动系统接近的制动踏板感觉。5、制动踏板行程传感器、前后轮制动管路压力传感器和轮速传感器相互校验，可以及时发现制动管路的故障，进而采取相应措施。6、前轮吸入阀进出口并联一个单向阀，可以有效提高前轮轮缸的减压速度，防止前轮抱死。7、前轮ABS控制由液压执行单元主动增压过程完成，避免了前轮ABS减压过程制动踏板的顶脚感觉。8、本专利技术对ESC硬件的改造不影响制动系统原有ESC功能的实现。附图说明图1是传统的ESC制动系统。图2是本专利技术的基于ESC硬件的再生制动系统原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。图1所示是传统的ESC制动系统，该系统集成ABS(防抱死制动系统)、TCS(牵引力控制系统)及AYC(主动横摆控制)，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、液压执行单元、四轮轮缸、四轮轮速传感器、ESC控制单元；对于传统ESC制动系统，前后轮制动力均由制动踏板1和真空助力器2产生；所述制动踏板单元为制动踏板1；所述真空助力单元为真空助力器2，真空助力器2安装在制动踏板1和制动主缸4之间，由发动机提供真空助力；所述制动主缸单元包括储液罐3和制动主缸4，制动主缸4包含前腔和后腔，储液罐3出口分别与制动主缸4前腔和后腔入口相连；所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，第一制动回路包含：第一吸入阀5，第一限压阀7，第一增压阀9，第二增压阀10，第一减压阀13，第二减压阀14，第一柱塞泵17，柱塞泵电机19，第一蓄能器20，单向阀22，其中第一吸入阀5、第一减压阀13、第二减压阀14为常闭阀，第一限压阀7、第一增压阀9、第二增压阀10为常开阀；第二制动回路包含：第二吸入阀6，第二限压阀8，第三增压阀11，第四增压阀12，第三减压阀15，第四减压阀16，第二柱塞泵18，柱塞泵电机19，第二蓄能器21，第一压力传感器32，其中第二吸入阀6、第三减压阀15、第四减压阀16为常闭阀，第二限压阀8、第三增压阀11、第四增压阀12为常开阀；第一制动回路的构造如下：第一吸入阀5入口、第一限压阀7入口同时与制动主缸4前腔相连，第一吸入阀5出口同时与单向阀22出口、第一柱塞泵17入口相连，单向阀22入口同时与第一减压阀13、第二减压阀14出口相连，第一柱塞泵17出口同时与第一限压阀7出口、第一增压阀9入口、第二增压阀10入口相连，第一增压阀9出口、第一减压阀13入口同时与左前轮缸23相连，第二增压阀10出口、第二减压阀14入口同时与右后轮缸24相连，第一减压阀13出口安装第一蓄能器20；对于传统的ESC制动系统，第一制动回路ABS减压时，制动液从左前轮缸23、右后轮缸24，经第一减压阀13、，第二减压阀14，通过第一柱塞泵17驱动，经第一限压阀7流回制动主缸4前腔，因此需要在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元、整车控制单元，电机控制单元和电池控制单元，其特征在于：所述制动踏板单元包括制动踏板(1)制动踏板(1)和制动踏板行程传感器(40)，制动踏板行程传感器(40)安装在制动踏板转轴上；所述真空助力单元包括电动真空助力泵(41)和真空助力器(2)，真空助力器(2)安装在制动踏板(1)和制动主缸(4)之间；电动真空助力泵(41)来提供持续的真空助力器(2)的助力；所述制动主缸单元包括储液罐(3)和制动主缸(4)，制动主缸(4)包含前腔和后腔，储液罐(3)出口分别与制动主缸(4)前腔和后腔入口相连；所述四轮轮缸为左前轮缸(23)，右前轮缸(25)，左后轮缸(26)，右后轮缸(24)；所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，其中，左前轮缸(23)与右前轮缸(25)共用一条制动回路，左后轮缸(26)与右后轮缸(24)共用第二制动回路；所述ESC控制单元为ESC控制器(31)，ESC控制器(31)采集左前轮速传感器(27)、右前轮速传感器(29)、左后轮速传感器(30)、右后轮速传感器(28)的轮速信号及第一压力传感器(32)、第二压力传感器(33)的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸(23)、右前轮缸(25)、左后轮缸(26)、右后轮缸(24)的制动压力控制；所述整车控制单元为整车控制器(35)，整车控制器(35)采集制动踏板行程传感器(40)的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器(37)发送的电机(36)的运行信息和电池管理系统(38)发送的电池组(39)的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机(36)产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板(1)和真空助力器(2)产生；所述电机控制单元包含电机控制器(37)和电机(36)，电机控制器(37)采集电机(36)的运行信息，并向电机(36)发送控制指令；电池控制单元包含电池管理系统(38)和电池组(39)，电池管理系统(38)采集电池组(39)的运行信息，并向电池组(39)发送控制指令。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元、整车控制单元，电机控制单元和电池控制单元，其特征在于：所述制动踏板单元包括制动踏板(1)和制动踏板行程传感器(40)，制动踏板行程传感器(40)安装在制动踏板转轴上；所述真空助力单元包括电动真空助力泵(41)和真空助力器(2)，真空助力器(2)安装在制动踏板(1)和制动主缸(4)之间；电动真空助力泵(41)来提供持续的真空助力器(2)的助力；所述制动主缸单元包括储液罐(3)和制动主缸(4)，制动主缸(4)包含前腔和后腔，储液罐(3)出口分别与制动主缸(4)前腔和后腔入口相连；所述四轮轮缸为左前轮缸(23)，右前轮缸(25)，左后轮缸(26)，右后轮缸(24)；所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，其中，左前轮缸(23)与右前轮缸(25)共用一条制动回路，左后轮缸(26)与右后轮缸(24)共用第二制动回路；所述ESC控制单元为ESC控制器(31)，ESC控制器(31)采集左前轮速传感器(27)、右前轮速传感器(29)、左后轮速传感器(30)、右后轮速传感器(28)的轮速信号及第一压力传感器(32)、第二压力传感器(33)的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸(23)、右前轮缸(25)、左后轮缸(26)、右后轮缸(24)的制动压力控制；所述整车控制单元为整车控制器(35)，整车控制器(35)采集制动踏板行程传感器(40)的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器(37)发送的电机(36)的运行信息和电池管理系统(38)发送的电池组(39)的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机(36)产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板(1)和真空助力器(2)产生；所述电机控制单元包含电机控制器(37)和电机(36)，电机控制器(37)采集电机(36)的运行信息，并向电机(36)发送控制指令；电池控制单元包含电池管理系统(38)和电池组(39)，电池管理系统(38)采集电池组(39)的运行信息，并向电池组(39)发送控制指令。2.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：前轮制动力由液压制动力和再生制动力构成，其中再生制动力由电机(36)完成，液压制动力由液压执行单元主动增压过程完成，后轮制动力由制动踏板(1)和真空助力器(2)共同完成。3.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：制动踏板行程传感器(40)用于测量制驾驶员踩下制动踏板(1)的转角，作为分配的依据。4.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：所述第一制动回路包含：第一吸入阀(5)，第一限压阀(7)，第一增压阀(9)，第二增压阀(10)，第一减压阀(13)，第二减压阀(14)，第一柱塞泵(17)，柱塞泵电机(19)，第二压力传感器(33)，吸入单向阀(34)，其中第一吸入阀(5)、第一减压阀(13)、第二减压阀(14)为常闭阀，第一限压阀(7)、第一增压阀(9)、第二增压阀(10)为常开阀；第一制动回路中，第一吸入阀(5)入口与储液罐(3)相连，第一吸入阀(5)出口同时与第一减压阀(13)出口、第二减压阀(14)出口、第一柱塞泵(17)入口相连，第一柱塞泵(17)出口同时与第一限压阀(7)出口、第一增压阀(9)入口、第二增压阀(10)入口相连，第一限压阀(7)入口与制动主缸(4)前腔相连，第一增压阀(9)出口、第一减压阀(13)入口同时与左前轮缸(23)相连，第二轮增压阀(10)出口、第二减压阀(14)入口同时与右前轮缸(25)相连，第一限压阀(7)出口增加第二压力传感器(33)，第一吸入阀(5)进出口并联吸入单向阀(34)。5.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：所述第二制动回路包含：第二吸入阀(6)，第二限压阀(8)，第三增压阀(11)，第四增压阀(12)，第三减压阀(15)，第四减压阀(16)，第二柱塞泵(18)，柱塞泵电机(19)，后轮蓄能器(21)，第一压力传感器(32)，其中第二吸入阀(6)、第三减压阀(15)、第四减压阀(16)为常闭阀，第二限压阀(8)、第三增压阀(11)、第四增压阀(12)为常开阀；第二制动回路中：第二吸入阀(6)入口、第二限压阀(8)入口同时与制动主缸(4)后腔相连，第二吸入阀(6)出口同时与第三减压阀(15)出口、第四减压阀(16)出口、第二柱塞泵(18)入口相连，第二柱塞泵(18)出口同时与第二限压阀(8)出口、第三增压阀(11)入口、第四增压阀(12)入口相连，第三增压阀(11)出口、第三减压阀(15)入口同时与右后轮缸(24)相连，第四增压阀(12)出口、第四减压阀(16)入口同时与左后轮缸(26)相连，第三减压阀(15)出口安装后轮蓄能器(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，李旭健，王翔宇，冉旭，杨超，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11