[发明专利]一种轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动系统及控制方法，制动系统控制方法为：优先利用轮毂电机进行再生制动，电子机械式制动系统用于行车制动补偿和驻车制动，液压制动系统用于失效补偿，三套制动系统协同；由整车控制器获取当前车况信息和驾驶员操作，识别驾驶意图和监控车辆稳定性状态，综合路面条件和动力电池状态，判断制动模式，求解总制动力矩需求，合理分配四轮制动力矩，由轮毂电机控制器、电子机械式制动系统控制器、电动机械制动助力器协同进行制动控制，共同达到制动目标并保障行车稳定性。本发明可实现高效制动能量回收和四轮主动分布式制动，具有制动能力强、灵敏度高，响应迅速，高安全性和高可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及汽车制动安全技术领域，尤其是一种轮毂电机驱动汽车的制动系统及其控制方法。

背景技术

汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和长下坡时能够维持一定车速的能力，称为汽车制动性。制动性能是汽车的重要性能指标之一，直接关系到交通安全。为实现汽车制动，在汽车上必须装设专门的制动系统。一般来说，制动系统按功能分类包括行车制动系统、驻车制动系统、第二制动系统和辅助制动系统，其中行车制动系统和驻车制动系统是乘用车必备的系统。

对于常规乘用车而言，行车制动系统通常采用液压传动，驾驶员利用脚踩提供作用在主缸前端的力，通过制动主缸、制动管路作用在制动器上，通过夹紧制动器的方式使车辆进行行车制动；驻车制动系通常采用手拉方式进行制动控制动作以触发制动器保持车辆静止。第二制动系统需要有套独立的完全制动系统，目前乘用车并不匹配完全独立的第二制动系统，而辅助制动系统一般用在商用货车上。相对燃油汽车，纯电动汽车因噪声小、节能环保、结构简单、使用范围广的特点而成为各国竞相发展的热点技术，开发适用于电动汽车的制动技术是提升电动车性能的必要手段。基于轮毂电机驱动汽车的驱动电机既可以驱动也可以制动并回收能量的特点，电动汽车制动可分为以下三种常规模式，不同模式应辅以不同的控制策略：(1)紧急制动：以机械摩擦制动为主，电气制动仅起辅助作用：在急刹车时，可根据初始速度的不同，由ABS控制提供相应的机械摩擦制动力：(2)中轻度制动：正常制动过程中，可分为减速过程与停止过程：电气制动负责减速过程，停止过程由机械摩擦制动完成：(3)汽车下长坡制动：在制动力要求不大时，可完全工作于纯电气再生制动模式。

轮毂电机驱动汽车是一种新型纯电动汽车，特点是采用多个电机(两个或两个以上)分布在车轮内部，各电机直接将动力传递给各驱动车轮。与这种独特的分布式的驱动形式相配合的是其电液复合制动系统，该系统由传统液压制动系统与电机制动系统复合而成。在制动时，轮毂电机可以提供整车部分或全部制动力矩，电机自身处于发电状态给动力电池充电；但是允许电机提供的制动力矩有限，且动力电池的状态也对电机再生制动能力形成约束，在保证系统安全的要求下，电机制动模式不足以满足所有工况下的制动需求，因此，轮毂电机驱动汽车保留了液压制动系统，同时，保留驻车制动系统。

传统液压制动系统采用双回路制动系统来充当第二制动系统，即当某一回路制动系统失效时另一回路制动系统还能提供低限度制动能力，双回路制动系统作为发挥第二制动系统在发挥作用时的主要缺点是制动强度不足以及制动稳定性减退。此外，轮毂电机的工作环境较普通电机更为恶劣，承受地面不平冲击和强电流冲击，导致机械部件和电气部件有极高的失效可能性；同时，常规液压系统也有一定的失效几率。如果发生制动油路泄露，失效发生在紧急制动的工况中，考虑到液压制动系统大幅调整各轮缸制动压力时的响应时间较长且电机提供制动力矩有限，汽车将面临丧失稳定性甚至发生交通事故的风险。