[发明专利]基于双蓄能器的液压混合动力再生制动系统及控制方法

摘要

本发明提供了基于双蓄能器的液压混合动力再生制动系统及控制方法，属于混合动力汽车技术领域，包括：制动单元包括液压再生制动单元和机械制动单元，液压再生制动单元包括第一高压蓄能器、第二高压蓄能器、节流阀、单向阀、两位三通电磁换向阀、二次元件液压泵/马达、溢流阀和低压蓄能器，动力单元包括主减速器、电磁离合器、转矩耦合器、变速箱和发动机，控制单元包括控制器、加速踏板角位移传感器、制动踏板角位移传感器、蓄能器压力传感器、发动机ECU、速度传感器和二次元件液压泵/马达压力传感器。该装置有效改善了液压再生制动单元制动力不足和能量回收率低的短板，合理分配发动机的转矩和液压再生制动单元的转矩，使发动机工作在高效区。

主权项

1.基于双蓄能器的液压混合动力再生制动系统控制方法，其特征在于，包括制动单元、动力单元和控制单元；所述制动单元包括液压再生制动单元和机械制动单元；所述液压再生制动单元包括第一高压蓄能器(4)、第二高压蓄能器(5)、节流阀(7)、单向阀(8)、两位三通电磁换向阀(9)、二次元件液压泵/马达(10)、溢流阀(11)和低压蓄能器(20)，所述低压蓄能器(20)与所述二次元件液压泵/马达(10)的进油口及所述溢流阀(11)的进油口相连，所述两位三通电磁换向阀(9)的A口与所述二次元件液压泵/马达(10)的出油口及所述溢流阀(11)的出油口相连，所述两位三通电磁换向阀(9)的P口与所述单向阀(8)的入口相连，所述两位三通电磁换向阀(9)的T口及所述单向阀(8)的出口通过管路均由所述节流阀(7)连接至所述第一高压蓄能器(4)和第二高压蓄能器(5)；所述机械制动单元包括电气比例阀(15)、主制动阀(16)、储气罐(17)、空气压缩机(18)和电机(19)，所述电机(19)带动所述空气压缩机(18)旋转，将高压气体储存在所述储气罐(17)中，所述储气罐(17)与所述主制动阀(16)连接，所述主制动阀(16)的出口通过管路分别连接非驱动轴的制动卡钳(26)和所述电气比例阀(15)，所述电气比例阀(15)出口端连接驱动轴的制动卡钳(27)；所述动力单元包括主减速器(12)、电磁离合器(13)、转矩耦合器(14)、变速箱(22)和发动机(23)，所述发动机(23)产生的动力传递给所述变速箱(22)的输入轴，所述变速箱(22)的输出轴产生的动力传递给所述转矩耦合器(14)的第一传动轴，所述二次元件液压泵/马达(10)产生的动力经过所述电磁离合器(13)传递给所述转矩耦合器(14)的第二传动轴，所述转矩耦合器(14)的第二传动轴产生的动力经由所述转矩耦合器(14)的第一传动轴传递给所述主减速器(12)驱动车轮行驶；所述控制单元包括控制器(1)、加速踏板角位移传感器(2)、制动踏板角位移传感器(3)、蓄能器压力传感器(6)、发动机ECU(21)、速度传感器(24)和二次元件液压泵/马达压力传感器(25)，所述蓄能器压力传感器(6)安装在所述第一高压蓄能器(4)和第二高压蓄能器(5)与所述节流阀(7)的连接管路上，所述速度传感器(24)安装在非驱动轴上，所述二次元件液压泵/马达压力传感器(25)安装在所述二次元件液压泵/马达(10)和所述两位三通电磁换向阀(9)的连接管路上；所述控制器(1)内部设置有数据采集模块、数据处理模块和执行模块；所述数据采集模块实时接收各传感器的检测信号，并将检测信号发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块接收所述检测信号并对其进行处理得到处理信号，根据处理信号向所述执行模块发出控制命令；所述执行模块接收所述数据处理模块发送的控制命令，按照控制策略将控制命令独立的传递给被控对象；所述加速踏板角位移传感器(2)、制动踏板角位移传感器(3)、蓄能器压力传感器(6)、速度传感器(24)、二次元件液压泵/马达压力传感器(25)、发动机(23)、变速箱(22)均与所述控制器(1)的数据采集模块电连接；所述节流阀(7)、两位三通电磁换向阀(9)、二次元件液压泵/马达(10)、电磁离合器(13)、发动机ECU(21)、电气比例阀(15)、主制动阀(16)均与所述控制器(1)的执行模块电连接；所述发动机ECU(21)与所述发动机(23)电连接；所述第一高压蓄能器(4)的蓄能量小于所述第二高压蓄能器(5)的蓄能量；所述控制方法包括以下步骤：步骤1：当汽车运行时，所述控制器(1)随时接收所述加速踏板角位移传感器(2)和制动踏板角位移传感器(3)传递过来的角位移信号，经过所述控制器(1)的计算，得到加速踏板开度信号和制动踏板开度信号，根据所述加速踏板开度信号和制动踏板开度信号判断此时汽车的工况，具体判断条件表示如下：1a.当所述加速踏板开度信号大于0时，所述控制器(1)判断此时汽车处于驱动工况，并发出控制命令使得所述节流阀(7)全部打开，所述两位三通电磁换向阀(9)的A口和T口接通、P口关闭，此时所述控制器(1)根据加速踏板的开度进行判断，并接收所述发动机ECU(21)传递过来的转速信号，通过所述发动机(23)的map图，计算此时所述发动机(23)输出的转矩以及此时的发动机功率，判断此时所述发动机(23)是否工作在高效区，若工作在高效区，所述电磁离合器(13)断开，此时所述发动机(23)独立驱动车辆，若此时所述发动机(23)没有工作在高效区，判断所述发动机(23)是工作在低速高转矩状态还是高速低转矩状态；1b.若此时所述发动机(23)工作在低速高转矩状态，所述电磁离合器(13)结合，此时所述控制器(1)根据接收的所述二次元件液压泵/马达压力传感器(25)的压力信号判断所述二次元件液压泵/马达(25)两端的压力，若此时所述二次元件液压泵/马达(25)两端的压力高于液压再生制动单元的最低工作压力，则此时所述液压再生制动单元和所述发动机(23)联合驱动整车，此时调整所述发动机(23)工作在最佳工作点，所述液压再生制动单元做动力补充，保证汽车的正常行驶；1c.若此时所述发动机(23)工作在高速低转矩状态，所述电磁离合器(13)结合，此时所述控制器(1)根据接收的二次元件液压泵/马达压力传感器(25)的压力信号判断所述二次元件液压泵/马达(25)两端的压力，若此时所述二次元件液压泵/马达(25)两端的压力高于液压再生制动单元能够独立驱动整车的最低压力，则此时所述发动机(23)不工作，所述液压再生制动单元独立工作驱动整车；若此时所述二次元件液压泵/马达(25)两端的压力低于所述液压再生制动单元独立驱动整车的最低压力，则此时所述发动机(23)独立驱动整车，所述发动机(23)富余的动力将用来为所述第二高压蓄能器(5)充能，当所述第二高压蓄能器(5)能量充满后，通过控制所述节流阀(7)，继续为所述第一高压蓄能器(4)充能；步骤2：当所述制动踏板开度信号即制动强度大于0时，所述控制器(1)判断汽车处于制动减速工况，并发出控制命令使得所述两位三通电磁换向阀(9)的A口与P口接通，T口关闭，具体判断条件表示如下；2a.当所述制动强度z＞0.7时，所述控制器(1)判断此时制动工况为紧急制动工况，并发出控制命令使得所述电磁离合器(13)断开、电气比例阀(15)全开，此时为了保证制动系统安全性，液压再生制动单元不再参与工作，机械制动单元提供全部制动扭矩，所述控制器(1)根据此时的制动强度调节主制动阀(16)的开度进行制动，此时不回收制动能量；2b.当所述制动强度z≤0.7时,所述电磁离合器(13)结合，所述控制器(1)接收第一高压蓄能器(4)管路上的蓄能器压力传感器(6)压力信号，根据所述二次元件液压泵/马达(10)的排量，计算出此时所述液压再生制动单元能提供的最大可再生制动力，并与在此制动制动强度下所需制动扭矩进行比较，若此时可再生制动力能够满足制动要求，则所述控制器(1)判断为轻度制动工况，所述电气比例阀(15)和主制动阀(16)关闭，与所述第一高压蓄能器(4)连接的节流阀(7)打开，与所述第二高压蓄能器(5)连接的节流阀(7)关闭，此时由所述第一高压蓄能器(4)回收制动能量，机械制动单元不参与工作；若此时的所述第二高压蓄能器(5)提供的可再生制动扭矩不能够满足制动要求，则所述控制器(1)判断此时的制动工况为中度制动工况，与所述第二高压蓄能器(5)连接的节流阀(7)打开，与所述第一高压蓄能器(4)连接的节流阀(7)关闭，此时由所述第二高压蓄能器(5)回收制动能量，最大限度的使用液压再生制动单元，通过所述控制器(1)计算，通过调节所述电气比例阀(15)的开度来调节机械制动力与可再生制动力的比例，最大限度的回收制动能量。