汽车制动能量再生控制方法

摘要

本发明提供一种汽车制动能量再生控制方法，通过自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车行驶状态和道路坡度状况，采用公式计算不同下坡道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达比例电磁铁的控制电流I1，进行制动能量回收循环控制，采用公式计算不同上坡道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达的比例电磁铁的控制电流I2，进行制动能量释放循环控制，以控制汽车运行平稳，提高制动能量回收率和再生率。

权利要求

1.一种汽车制动能量再生控制方法，所述汽车配备液压蓄能器(17)、变量泵/马达(14)、电磁离合器(13)，其特征在于包括以下步骤：步骤1、检测档位开关(6)信号；

步骤2、检测车速传感器(8)信号，测定车速v；

步骤3、判断汽车是否前进行驶：当档位开关(6)的倒档开关断开且测定车速v＞0，判断为汽车前进行驶，进行步骤4；否则判断为汽车非前进行驶，进行步骤15；

步骤4、检测道路坡度传感器(11)的信号，测定道路上、下坡坡度i上、i下；

步骤5、检测制动踏板开关(1)信号；

步骤6、判断制动踏板是否被踏下：当制动踏板开关(1)闭合时，判断为制动踏板被踏下，进行步骤7；否则，判断为制动踏板未被踏下，进行步骤9；

步骤7、判断测定车速v是否大于设定的最低车速阈值v01：当v＞v01时，进行步骤8；

否则，当v≤v01时，返回到步骤1；

步 骤8、进 行 制 动 能 量 回 收 循 环 控制：当v＞ v01时，采 用 计 算 公 式计算不同道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达(14)的比例电磁铁(141)的控制电流I1，进行下坡道路或水平道路制动能量回收循环控制，计算公式中，β1表示与变量泵/马达(14)结构参数和传动装置传动比有关的系数，m表示汽车的总质量，g表示重力加速度，i下表示下坡坡度测定值，a1表示制动能量回收时设定的汽车减速度值，f表示轮胎滚动阻力系数，CD表示空气阻力系数，A表示汽车迎风面积，v表示测定车速；

步骤9、检测加速踏板开关(2)信号；

步骤10、判断加速踏板是否被踏下：当加速踏板开关(2)闭合时判断为加速踏板被踏下，进行步骤11；否则，判断为加速踏板未被踏下，进行步骤15；

步骤11、判断测定车速v是否大于设定的最高车速阈值v02：当v≤v02，进行步骤12；

否则，当v＞v02，返回到步骤1；

步骤12、检测蓄能器压力传感器(18)的信号，测定蓄能器压力p；

步骤13、判断蓄能器压力p是否大于最低释放压力阈值p0：当p＞p0，进行步骤14；否则，当p≤p0，返回到步骤1；

步骤14、进行制动能量释放循环控制：当v≤v02且p＞p0时，采用计算公式计算不同道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达(14)的比例电磁铁(141)的控制电流，进行上坡道路或水平道路制动能量释放循环控制，计算公式中，β2表示与变量泵/马达(14)结构参数和传动装置传动比有关的系数，m表示汽车的总质量，g表示重力加速度，i上表示上坡坡度测定值，a2表示制动能量释放时设定的汽车加速度值，f表示轮胎滚动阻力系数，CD表示空气阻力系数，A汽车迎风面积，v表示测定车速；

步骤15、进行制动能量储存控制。

2.如权利要求1所述的汽车制动能量再生控制方法，其特征在于：步骤2的测定车速v、步骤4的测定道路上、下坡坡度i上、i下和步骤12的测定蓄能器压力p，均是循环控制周期T0的算术平均值，循环控制周期T0是系统设置的一个固定时间值，循环控制周期T0＝50～

100ms。

说明书

汽车制动能量再生控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽车制动能量再生控制方法，属于汽车节能技术领域。

背景技术

[0002] 汽车在下坡道路或水平道路前进行驶时，若车速过高或坡度过大需要对汽车进行制动，而在上坡道路或水平道路前进行驶时，需要踏下加速踏板以增加发动机的功率输出。在下坡道路或水平道路前进行驶的制动过程中，汽车的动能和势能均通过制动器的摩擦力以及轮胎与地面的摩擦力转化为热能而浪费掉，同时增大了制动器和轮胎的磨损，降低了其使用寿命，而在上坡道路或水平道路前进行驶的加速过程中，需要增加发动机的负荷，因而又会增加汽车燃油消耗和废气排放。

[0003] 随着能源的紧缺和汽车环保法规的不断强化，汽车制动能量的再生技术已成为世界各国的研究热点。汽车制动能量再生系统根据不同的储能方式可分为液压储能方式、飞轮储能方式和电储能方式，其中电储能方式制动能量再生系统特别适合混合动力汽车和电动汽车，液压储能方式和飞轮储能方式制动能量再生系统特别适合一般汽车。

[0004] 在目前已有的液压储能式汽车制动能量再生系统和方法中，尚没有根据道路上、下坡道坡度和车速进行制动能量回收循环控制和制动能量释放循环控制的液压储能式汽车制动能量再生的方法，因而不能满足汽车在不同的道路上、下坡道坡度、不同的车速行驶时进行制动能量回收控制和制动能量释放控制的要求。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、能够自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车前进行驶时道路上、下坡坡度、车速，并进行制动能量回收循环控制、制动能量释放循环控制和制动能量储存控制的汽车制动能量再生控制方法。其技术方案为：

[0006] 一种汽车制动能量再生控制方法，所述汽车配备液压蓄能器、变量泵/马达、电磁离合器，其特征在于包括以下步骤：

[0007] 步骤1、检测档位开关信号；

[0008] 步骤2、检测车速传感器信号，测定车速v；

[0009] 步骤3、判断汽车是否前进行驶：当档位开关的倒档开关断开且测定车速v＞0，判断为汽车前进行驶，进行步骤4；否则判断为汽车非前进行驶，进行步骤15；

[0010] 步骤4、检测道路坡度传感器的信号，测定道路上、下坡坡度i上、i下；

[0011] 步骤5、检测制动踏板开关信号；

[0012] 步骤6、判断制动踏板是否被踏下：当制动踏板开关闭合时，判断为制动踏板被踏下，进行步骤7；否则，判断为制动踏板未被踏下，进行步骤9；

[0013] 步骤7、判断测定车速v是否大于设定的最低车速阈值v01；：当v＞v01时，进行步骤8；否则，当v≤v01时，返回到步骤1；

[0014] 步骤8、进行制动能量回收循环控制：当v＞v01时，采用计算公式计算不同道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达的比例电磁铁的控制电流I1，进行下坡道路或水平道路制动能量回收循环控制，计算公式中，β1表示与变量泵/马达结构参数和传动装置传动比有关的系数，m表示汽车的总质量，g表示重力加速度，i下表示下坡坡度测定值，a1表示制动能量回收时设定的汽车减速度值，f表示轮胎滚动阻力系数，CD表示空气阻力系数，A表示汽车迎风面积，v表示测定车速；

[0015] 步骤9、检测加速踏板开关信号；

[0016] 步骤10、判断加速踏板是否被踏下：当加速踏板开关闭合时判断为加速踏板被踏下，进行步骤11；否则，判断为加速踏板未被踏下，进行步骤15；

[0017] 步骤11、判断测定车速v是否大于设定的最高车速阈值v02：当v≤v02，进行步骤12；否则，当v＞v02时，返回到步骤1；

[0018] 步骤12、检测蓄能器压力传感器的信号，测定蓄能器压力p；

[0019] 步骤13、判断蓄能器压力p是否大于最低释放压力阈值p0：当p＞p0，进行步骤14；否则，当p≤p0，返回到步骤1；

[0020] 步骤14、进行制动能量释放循环控制：当v≤v02且p＞p0时，采用计算公式计算不同道路坡度或水平道路、不同车速行驶时变量泵/马达的比例电磁铁的控制电流，进行上坡道路或水平道路制动能量释放循环控制，计算公式中，β2表示与变量泵/马达结构参数和传动装置传动比有关的系数，m表示汽车的总质量，g表示重力加速度，i上表示上坡坡度测定值，a2表示制动能量释放时设定的汽车加速度值，f表示轮胎滚动阻力系数，CD表示空气阻力系数，A汽车迎风面积，v表示测定车速；

[0021] 步骤15、进行制动能量储存控制。

[0022] 一种汽车制动能量再生控制方法，步骤2的测定车速v、步骤4的测定道路的上、下坡坡度i上、i下和步骤的12测定蓄能器压力p均是循环控制周期T0的算术平均值，循环控制周期T0是系统设置的一个固定时间值，循环控制周期T0＝50～100ms。

[0023] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0024] (1)通过检测汽车加速踏板开关、制动踏板开关和档位开关、车速传感器、道路坡度传感器的信号，自动识别驾驶员加速或制动意图、自动测定汽车行驶状态和道路状况。

[0025] (2)根据驾驶员加速或制动意图、汽车行驶状态和道路状况，实现不同上、下坡道路坡度、水平道路、不同车速的制动能量回收功率循环控制、制动能量释放功率循环控制和制动能量储存控制，使汽车行驶平稳，有利于提高制动能量回收率和再生率，降低汽车燃油消耗和废气排放。

[0026] (3)在进行制动能量回收控制时，与汽车原有的制动系统不会发生干涉，汽车原有的制动系统独立运行，确保汽车的制动安全性。

附图说明

[0027] 图1是本发明所用系统实施例的结构示意图；

[0028] 图2是本发明控制方法的流程图；

[0029] 图3是图2所示实施例在进行制动能量回收循环控制过程中比例电磁铁控制电流I1三维图；

[0030] 图4是图2所示实施例在进行制动能量释放循环控制过程中比例电磁铁控制电流I2三维图。

[0031] 图1中：1、制动踏板开关 2、加速踏板开关 3、发动机 4、离合器 5、变速器6、档位开关 7、取力器 8、车速传感器 9、左前轮 10、右前轮 11、道路坡度传感器 12、万向传动装置 13、电磁离合器 14、变量泵/马达 141、比例电磁铁 15、电控单元 16、液压控制单元161、电磁换向阀 162、第一单向阀 163、电液换向阀164、第一电磁线圈 165、第二电磁线圈 166、第二单向阀 167、第三单向阀 168、溢流阀 17、液压蓄能器 18、蓄能器压力传感器
19、传动轴 20、闭式油箱 21、左后轮 22、主减速器 23、右后轮 24、油滤器具体实施方式

[0032] 如图1-2所示的实施例中：汽车采用江淮汽车股份有限公司生产的HFC6701K3Y底盘改装的城市客车，汽车的总质量(其中包含能量回收装置)m＝8600kg，重力加速度g＝2 2
10m/s，轮胎滚动阻力系数f＝0.015，空气阻力系数CD＝0.65，汽车迎风面积A＝5.8m，采用的变量泵/马达14为A6V160EP22FS146型电控比例变量控制方式的变量马达，在采用闭式油箱20的闭式液压系统中该变量马达又作为变量泵用，其比例电磁铁141采用24V、
300～630mA的控制电流进行变量控制。

[0033] 电控单元15采用单片机，其输入端连接制动踏板开关1、加速踏板开关2、道路坡度传感器11、档位开关6、车速传感器8、蓄能器压力传感器18，进而判断汽车是否前进行驶、驾驶员的加速或制动意图以及汽车前进行驶时的道路坡度、车速和蓄能器压力，其输出端连接液压控制单元16的电磁换向阀161、电液换向阀163的第一电磁线圈164和第二电磁线圈165、变量泵/马达14的比例电磁铁141以及电磁离合器13，用于进行制动能量回收循环控制、制动能量释放循环控制和质量能量存储控制。

[0034] 液压控制单元16，包括电磁换向阀161、第一单向阀162、电液换向阀163、第二单向阀166、第三单向阀167、溢流阀168，其中电液换向阀163采用外控外泄式3位4通电液换向阀，其A油口接电磁换向阀161的进油口和液压蓄能器17的进油口，B油口同时接溢流阀168的出油口、电液换向阀163的K2油口和闭式油箱20，其P油口接第二单向阀166的出油口，其T油口接变量泵/马达14的进油口和第三单向阀167的出油口，其K1油口接第一单向阀162的出油口和电磁换向阀161的出油口，第一单向阀162的进油口同时接变量泵/马达14的出油口、第二单向阀166的进油口和溢流阀168的进油口，第三单向阀167的进油口油滤器24的出油口，油滤器24的进油口接闭式油箱20。

[0035] 系统进行汽车行驶状态的判断的方法是：电控单元15首先检测档位开关6的输入信号和车速传感器8信号，若档位开关6的不处于倒车档位且车速传感器8的测定值大于0，即判断汽车前进行驶，否则，若档位开关6的不在倒车档位而车速传感器8的测定值等于
0，或档位开关6的处于倒车档位均判断汽车为非前进行驶。

[0036] 系统进行驾驶员制动或加速意图识别的方法是：在汽车前进行驶时，电控单元15再依次检测制动踏板开关1、加速踏板开关2的输入信号，判断是否要求进行汽车制动或加速，当制动踏板开关1闭合时，判断为要求进行制动能量回收以实现汽车制动减速，当加速踏板开关2闭合时，判断为要求进行制动能量释放以实现汽车加速行驶。本实施例中系统设定的循环控制周期T0＝50ms；设定制动能量回收循环控制时最低车速阈值v01＝5km/h，2
汽车减速度值a1＝1.9m/s，确定与变量泵/马达结构参数和传动装置传动比有关的系数β1＝0.024；设定制动能量释放循环控制时最高车速阈值v02＝50km/h，设定最低释放压力
2
阈值p0＝14MPa，设定汽车加速度值a2＝1.1m/s，确定与变量泵/马达结构参数和传动装置传动比有关的系数β2＝0.028。其制动能量再生控制方法流程为：

[0037] 在步骤S100中，检测档位开关6信号，当档位开关的倒档开关断开时汽车处于非倒车行驶状态，当档位开关的倒档开关闭合时汽车处于倒车行驶状态；

[0038] 在步骤S101中，检测车速传感器8信号，测定车速v，测定车速v是循环控制周期T0＝50ms的算术平均值；

[0039] 在步骤S102中，判断汽车是否前进行驶：当档位开关6的倒档开关断开且测定车速v＞0时，判断为汽车前进行驶，否则，判断为汽车非前进行驶；

[0040] 在步骤S103中，检测道路坡度传感器11的信号，测定道路上、下坡坡度i上、i下；

[0041] 在步骤S104中，检测制动踏板开关1信号，只要制动踏板略微踏下，制动踏板开关即闭合；

[0042] 在步骤S200中，判断制动踏板是否被踏下：当制动踏板开关1闭合时判断为制动踏板被踏下，否则，判断为制动踏板未被踏下；

[0043] 在步骤S201中，判断测定车速v是否大于设定的最低车速阈值v01，即判断测定车速v是否大于5km/h，当v＞5km/h进行步骤S202，否则，当v≤5km/h跳回到步骤S100；

[0044] 在步骤S202中，进行制动能量回收循环控制，其控制方法是：

[0045] 按照上述系统各设定值，根据测定道路坡度i下、测定车速v计算变量泵/马达14的比例电磁铁141的控制电流I1的计算公式为：

[0046]

[0047] 根据测定的下坡坡度i下值、测定的车速v值，采用计算公式I1＝0.024(86000i下2
+15050-0.18v)计算出变量泵/马达比例电磁铁控制电流I1(mA)，并在第一个循环控制周期T0期间向变量泵/马达14比例电磁铁141输出控制电流值I1，进行第一个循环控制周期制动能量回收控制，然后跳回步骤S100，依次经过步骤S101、S102、S103、S104、S200、S201、S202，进行第2个控制循环周期的判断和测定，算出第2个循环控制周期T0比例电磁铁141的控制电流T1值，进行第二个循环控制周期制动能量回收控制，如此往复循环，直到制动能量回收循环控制过程结束；

[0048] 在根据计算公式I1＝0.024(86000i下+15050-0.18v2)计算I1值时，若道路坡度过大超出正常范围或车速过高计算得到的I1值超出630mA时，按630mA的控制电流进行控制；

[0049] 在下坡道路前进行驶时或水平道路前进行驶的进行制动能量回收循环控制过程中，电控单元15除向变量泵/马达14的比例电磁铁141输出控制电流I1以改变变量泵/马达14的排量外，电控单元15还同时控制电磁离合器13通电和第一电磁线圈164通电，使电磁离合器13结合，同时也使电液换向阀163处于左端位置。汽车的动能或下坡势能驱动左后轮21和右后轮23转动，左后轮21和右后轮23的驱动力经主减速器22、传动轴19、变速器5、取力器7、万向传动装置12、电磁离合器13，驱动变量泵/马达14以液压泵方式工作，变量泵/马达14的进油口经第三单向阀167、油滤器24与闭式油箱20连接进行供油，变量泵/马达14泵出的高压油经出油口一路经过第一单向阀162进入电液换向阀163的K1油口提供先导阀油压，使电液换向阀163处于左端位置，另一路经过第二单向阀166、电液换向阀163的P油口、A油口进入液压蓄能器17，将制动能量储存在液压蓄能器17中，第二单向阀166保证在能量回收过程中，变量泵/马达14不会被液压蓄能器17的高压油反向驱动。

[0050] 在步骤S203中，检测加速踏板开关2信号，只要加速踏板略微踏下，加速踏板开关即闭合；

[0051] 在步骤S300中，判断加速踏板是否被踏下：当加速踏板开关2闭合时判断为加速踏板被踏下，否则判断为加速踏板未被踏下；

[0052] 在步骤S301中，判断测定车速v是否小于等于设定的最高车速阈值v02，即判断测定车速v是否小于等于50km/h，当v≤50km/h进行步骤S302，否则跳回到步骤S100；

[0053] 在步骤S302中，检测蓄能器压力传感器18的信号，测定蓄能器压力p，蓄能器压力p是循环控制周期T0的算术平均值；

[0054] 在步骤S303中，判断蓄能器压力p是否大于最低释放压力阈值p0，即判断测定蓄能器压力p是否大于14MPa，即当p＞14MPa时，向下进行步骤S304进行制动能量释放循环控制，当p≤14MPa时，跳回骤S100；

[0055] 在步骤S304中，进行制动能量释放循环控制，其控制方法是：按照上述系统各设定值，根据测定的道路坡度i上、测定的车速v计算变量泵/马达14的比例电磁铁141的控制电流I2的计算公式为：

[0056]

[0057] 根据上坡坡度i上测定值、车速v测定值，用公式I2＝0.0028(86000i上2
+10750+0.18v)计算出变量泵/马达14比例电磁铁141的控制电流I2(mA)，并在第一个循环控制周期T0期间向变量泵/马达14比例电磁铁141输出控制电流值I2，进行第一个循环控制周期制动能量回收控制，然后跳回步骤S100，依此经过步骤S100、S101、S102、S103、S104、S200、S203、S300、S301、S302、S303、S304，进行第二个循环控制周期制动能量释放控制，如此往复循环，直到制动能量释放循环控制过程结束。

[0058] 在根据计算公式I2＝0.0028(86000i上+10750+0.18v2)计算I2值时，若道路坡度过大超出正常范围或车速过高计算得到的I2值超出630mA时，按630mA的控制电流进行控制；

[0059] 在上坡道路前进行驶或水平道路前进行驶时的进行制动能量释放循环控制过程中，电控单元15除向变量泵/马达14的比例电磁铁141输出控制电流以改变变量泵/马达14的排量外，电控单元15还同时控制电磁离合器13通电、第二电磁线圈165通电、电磁换向阀161通电，使电磁离合器13结合、并使液压蓄能器17的高压油一路经电磁换向阀161进入电液换向阀163的K1油口使电液换向阀163处于右端位置，液压蓄能器17的高压油另一路经电液换向阀163的A油口、T油口进入变量泵/马达15的进油口，高压油液驱动变量泵/马达14以液压马达方式运转，变量泵/马达14的出油口经单向阀166、电液换向阀163的P油口、B油口流回闭式油箱，变量泵/马达15产生的驱动力矩经电磁离合器13、万向传动装置12、取力器7、变速器5、转动轴19、主减速器22、左后轮21和右后轮23驱动汽车行驶。

[0060] 在步骤S400中，进行制动能量储存控制：经步骤S102判断汽车处于非前进行驶状态时，直接进行本步骤制动能量储存控制，或经步骤S200、步骤300判断汽车既未踏下制动踏板又未踏下加速踏板进行也进行本步骤制动能量储存控制。

[0061] 在进行制动能量存储控制过程中，电控单元15控制电磁离合器13断电、第一电磁线圈164断电、第二电磁线圈165断电、电磁换向阀161断电，使电磁离合器13分离、变量泵/马达15不工作，电液换向阀163处于中间位置，液压蓄能器17的压力保持不变，使制动能量存储在液压蓄能器17中。

[0062] 在图3的控制电流I1三维图中，下坡坡度i下为0～12％、车速v为5～80km/h。

[0063] 在图4的控制电流I2三维图中，上坡坡度i上为0～12％、车速v为0～50km/h。