純電動公交客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種純電動公交客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，所述制動控制系統(tǒng)包括制動踏板行程傳感器、加速踏板行程傳感器、電機(jī)制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)和控制器ECU，所述氣壓制動系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、卸載閥和四回路保護(hù)閥依次連接后分為三路，分別通過前儲氣筒接入前制動回路、后儲氣筒接入后制動回路和手制動閥接入輔助制動回路組成。所述制動控制系統(tǒng)的控制方法根據(jù)采集到的工況信息選擇相應(yīng)的制動系統(tǒng)，本發(fā)明提高了制動能量回收效率、制動安全性和防止在驅(qū)動過程中的發(fā)生滑轉(zhuǎn)。
【專利說明】
純電動公交客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于車輛制動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及純電動公交客車制動系統(tǒng)及其控制 方法，尤其適用于安裝氣壓制動系統(tǒng)的純電動客車。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界上的汽車保有量越來越大，汽車對石油的依賴程度也越來 越高，與此同時，汽車尾氣排放對環(huán)境的污染也越來越大。電動汽車的電池能源來源廣泛， 而且電動汽車具有制動能量回收功能，能夠節(jié)約能源。尤其是城市公交客車，長期行駛在頻 繁低速制動工況，通過制動能量回收的能量非?？捎^。對于純電動公交客車而言，如何進(jìn)一 步提高制動能量回收效率、制動安全性和防止在驅(qū)動過程中的發(fā)生滑轉(zhuǎn)非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了進(jìn)一步提高制動能量回收效率、制動安全性和防止在驅(qū)動過程中的發(fā) 生滑轉(zhuǎn)，提供了一種純電動公交客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明 的技術(shù)方案如下：
[0004] 純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，包括制動踏板行程傳感器14、加速踏板行程傳感 器17、電機(jī)制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)和控制器ECU;
[0005] 所述電機(jī)制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池組25和電池管理系統(tǒng)23以及安 裝在后軸上的主減速器39和電機(jī)35，在所述電機(jī)35上安裝有電機(jī)控制器36;
[0006] 所述制動踏板行程傳感器14、加速踏板行程傳感器17、電池管理系統(tǒng)23以及所述 電機(jī)控制器36分別與所述控制器ECU通過信號線相連；
[0007] 所述氣壓制動系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)2、卸載閥4和四回路保護(hù)閥6依次連接后分為三 路，分別通過前儲氣筒9接入前制動回路、后儲氣筒10接入后制動回路和手制動閥接入輔助 制動回路組成，所述后制動回路包括常規(guī)制動回路和驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路，其中，
[0008] 常規(guī)制動回路為：后儲氣筒10經(jīng)制動閥16的下腔與雙控比例繼動閥32的低壓進(jìn)氣 口相連，雙控比例繼動閥32的高壓出氣口與三通閥m33的進(jìn)氣口相連，三通閥m 33的兩個 出氣口分別與右后ABS電磁閥11和左后ABS電磁閥34的進(jìn)氣口相連，右后ABS電磁閥11的出 氣口與右后制動氣室5相連，左后ABS電磁閥的出氣口與左后制動氣室相連；
[0009] 驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路為：后儲氣筒10的出氣口分為三路，一路與雙控比例繼動閥 32的高壓進(jìn)氣口相連，一路與ASR電磁閥13相連，一路與制動閥16的下腔進(jìn)氣口相連，三路 匯合后與三通閥III33相連，三通閥III33的兩個出氣口分別與右后ABS電磁閥11和左后ABS電 磁閥34的進(jìn)氣口相連，右后ABS電磁閥11的出氣口與右后制動氣室5相連，左后ABS電磁閥的 出氣口與左后制動氣室38相連；
[0010] 所述ASR電磁閥13、右后ABS電磁閥11、左后ABS電磁閥34和雙控比例繼動閥32的信 號控制端口均與所述控制器ECU的信號控制端相連。
[0011]純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述前制動回路為:前儲氣筒9經(jīng)制動閥16 的上腔與快放閥31相連，快放閥31經(jīng)ABS電磁閥30與三通閥n 29相連，三通閥n 29的兩個出 氣口分別與右前制動氣室20和左前制動氣室27相連；
[0012] 所述ABS電磁閥30的信號控制端口與控制器E⑶的信號控制端口相連。
[0013] 純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述輔助制動回路為:手制動閥8出氣口與 三通閥112相連，三通閥112的兩個出氣口分別與右后制動氣室5和左后制動氣室38相連。 [0014]純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述制動氣室內(nèi)均安裝有制動氣室壓力傳 感器；
[0015] 所述純電動公交客車的車輪上均安裝有輪速傳感器；
[0016] 所述制動氣室壓力傳感器與輪速傳感器均與控制器ECU控制連接。
[0017] 純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法步驟如下：
[0018] (1)、車輛在行駛過程中，通過控制器ECU實(shí)時采集制動踏板行程傳感器14的信號 Sb、加速踏板行程傳感器17的信號Sp、車輪輪速傳感器w、電機(jī)控制器36電機(jī)轉(zhuǎn)速信號n以及 電池管理系統(tǒng)23計(jì)算得到的的S0C信號，并判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況；
[0019] ⑵、當(dāng)控制器ECU判斷車輛處于驅(qū)動工況時，控制器ECU再根據(jù)車輛輪速傳感器的 信號w計(jì)算車速V、滑移率S和制動強(qiáng)度z，并分析判斷車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)或打滑狀態(tài)；
[0020] 如車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)，則維持現(xiàn)狀；
[0021] 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)進(jìn)行制動；
[0022] (3)當(dāng)控制器ECU判斷車輛處于制動工況時，控制器ECU再根據(jù)車輛輪速傳感器的 信號w計(jì)算車輛滑移率S，并分析判斷車輛滑移率S處于穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)；
[0023]如車輛滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用常規(guī)制動，即控制器E⑶根據(jù)制動強(qiáng)度z、電 池的S0C信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號n來判斷采取單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng)、電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系 統(tǒng)聯(lián)合或單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)的制動方式；
[0024] 如車輛滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用ABS防抱死制動，即控制器ECU對電機(jī)制 動系統(tǒng)和氣壓制動力采用協(xié)調(diào)控制的制動方式。
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟(1)中判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況的具體步驟如下： [0026]控制器ECU根據(jù)加速踏板行程傳感器17的信號Sp和制動踏板行程傳感器14的信號 Sb進(jìn)行判斷；
[0027] 當(dāng)Sp>0且Sb = 0時，此時判斷車輛處于驅(qū)動工況；
[0028] 當(dāng)Sp = 0且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。
[0029] 進(jìn)一步地，所述步驟(2)中當(dāng)車輛處于驅(qū)動工況下的打滑狀態(tài)則啟動電機(jī)制動系 統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)進(jìn)行制動的具體步驟如下：
[0030] ①控制器E⑶判斷車輛當(dāng)前行駛在驅(qū)動工況下，控制器ECU根據(jù)輪速傳感器的信號 w計(jì)算滑移率S，其中，
[0032]若S = 0,則判斷此時車輛驅(qū)動輪處于正常驅(qū)動狀態(tài)；
[0033] 若S〈0，則判斷此時車輛驅(qū)動輪處于打滑狀態(tài)；
[0034] ②此時控制器E⑶根據(jù)車速V發(fā)出控制指令：
[0035] A.若此時車速V小于預(yù)設(shè)最低車速，則控制器E⑶對ASR閥13發(fā)出控制指令，線性調(diào) 節(jié)ASR閥13的開度，后儲氣筒10里的高壓氣體通過ASR閥13,再通過三通閥33,分別經(jīng)過右后 ABS電磁閥11，左后ABS電磁閥34到達(dá)左后制動氣室38和右后制動氣室5，進(jìn)彳丁制動；
[0036]同時控制器ECU對電機(jī)控制器36發(fā)出控制指令，減小電機(jī)驅(qū)動力矩，所述控制過程 以減小電機(jī)驅(qū)動力矩為主，給驅(qū)動輪施加制動力矩為輔；
[0037] B.若此時車速V大于預(yù)設(shè)最高車速，則控制器ECU直接對電機(jī)控制器(M⑶)36發(fā)出 控制指令，減小電機(jī)的驅(qū)動力矩。
[0038] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中當(dāng)車輛處于制動工況下車輛滑移率S處于穩(wěn)定狀態(tài)時， 采用常規(guī)制動的具體步驟如下：
[0039] 當(dāng)控制器E⑶分析判斷得出Sp = 0且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，此時滑移率S >〇;設(shè)So為滑移率的門限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速；
[0040]若S〈So則此時車輪的滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用常規(guī)制動，根據(jù)制動強(qiáng)度z、電池 S0C、電機(jī)轉(zhuǎn)速n判斷制動方式如下：
[0041 ]①若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度z〈0.15且電機(jī)轉(zhuǎn)速n>n〇,則采用單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng) 制動；
[0042] ②若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度0.15〈2〈0.6且電機(jī)轉(zhuǎn)速11>11()，則采用電機(jī)制動系統(tǒng) 和氣壓制動系統(tǒng)聯(lián)合制動；
[0043] ③若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度滿足z>0.6，則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動；
[0044] ④若電池S0C>0.9或電機(jī)轉(zhuǎn)速n〈n〇時，則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動。
[0045] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中當(dāng)車輛處于制動工況下車輛滑移率S處于不穩(wěn)定狀態(tài) 時，采用ABS防抱死制動的具體步驟如下：
[0046]當(dāng)控制器ECU分析判斷得出Sp = 0且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，設(shè)So為滑移 率的門限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速；
[0047]若S>So,此時車輪滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用ABS防抱死制動控制，ABS采用 邏輯門限值控制，取車輪角加速度第二門限值a2、車輪角加速度門限值al、角減速度門限值 a〇、滑移率S1以及滑移率S2;
[0048]電機(jī)有如下基本特性，在基速以下時，電機(jī)恒扭矩;在基速以上，電機(jī)恒功率，用如 下公式表示：
[0050]其中，Treg為電機(jī)實(shí)際扭矩，Tm為電機(jī)恒定扭矩，Pm為電機(jī)恒定功率，n為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn) 速，nb為電機(jī)基速；
[00511首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當(dāng)沒有觸發(fā)ABS時，恢復(fù)常規(guī)制動，當(dāng)ABS觸發(fā) 后：
[0052]①如果相關(guān)的門限值達(dá)到了增壓門限值，即：車輪角加速度w>a2，或者車輪滑移率 S>S2,則增大氣壓制動力，保持電機(jī)制動力不變；
[0053]②如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度 0〈w〈al，則繼續(xù)判斷是否達(dá)到保壓門限值；
[0054] 如果達(dá)到了保壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著保壓的進(jìn)行，保持 氣壓制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則保持氣壓和電機(jī) 制動力均不變；
[0055] ③如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈a0,則繼續(xù)判斷 是否達(dá)到減壓門限值；
[0056] 如果達(dá)到了減壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著減壓的進(jìn)行，減小 氣壓制動力，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則減小氣壓制動力，并 連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力；
[0057]④如果相關(guān)門限值還是沒有達(dá)到減壓的門限值，即：車輪角減速度w〈a0，則繼續(xù)返 回比較增壓門限值，進(jìn)行循環(huán)判斷。
[0058]本發(fā)明的有益效果在于：
[0059 ] 1、通過安裝在前后軸上的ABS電磁閥和雙控比例繼動閥能夠?qū)崿F(xiàn)對前后軸制動壓 力的精確調(diào)節(jié)，
[0060] 2、后軸上的雙控比例繼動閥在正常情況下，進(jìn)行電控，在電控失效的情況下，恢復(fù) 氣控，能夠保證制動安全性。
[0061 ] 3、在后軸的兩個制動氣路上分別安裝了ABS電磁閥，可以實(shí)現(xiàn)對兩個后輪制動力 的精確調(diào)節(jié)。
[0062] 4、另外在后制動回路上安裝有ASR電磁閥，當(dāng)汽車在驅(qū)動過程中發(fā)生滑轉(zhuǎn)，可以進(jìn) 行驅(qū)動防滑控制。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發(fā)明所述的純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0064] 圖2為本發(fā)明所述的純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法的基本過程簡圖；
[0065] 圖3為本發(fā)明所述的純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法中常規(guī)制動控制流 程框圖；
[0066]圖4為本發(fā)明所述的純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法中再生制動與ABS 協(xié)調(diào)控制流程框圖。
[0067]圖中：
[0068] 1-右后輪速傳感器，2-空氣壓縮機(jī)，3-右后輪，
[0069] 4-卸載閥，5-右后制動氣室，6-四回路保護(hù)閥，
[0070] 7-右后制動氣室壓力傳感器，8-手制動閥，9-前儲氣筒，
[0071] 10-后儲氣筒，11-右后ABS電磁閥，12-三通閥I，
[0072] 13-ASR電磁閥，14-制動踏板行程傳感器，15-制動踏板，
[0073] 16-制動閥，17-加速踏板行程傳感器，18-加速踏板，
[0074] 19-右前制動氣室壓力傳感器，20-右前制動氣室，21-右前輪，
[0075] 22-右前輪速傳感器，23-電池管理系統(tǒng)(BMS)，24-左前輪速傳感器，
[0076] 25-電池組，26-左前輪，27-左前制動氣室，
[0077] 28-左前制動氣室壓力傳感器，29-三通閥II，30-前ABS電磁閥，
[0078] 31-快放閥，32-雙控比例繼動閥，33-三通閥m，
[0079] 34-左后ABS電磁閥，35-電機(jī)，36-電機(jī)控制器(MCU)，
[0080] 37-左后制動氣室壓力傳感器，38-左后制動氣室，39-主減速器，
[0081 ] 40-左后輪，41-左后輪速傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0082]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如 下：
[0083]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，包括制動踏板行程 傳感器14、加速踏板行程傳感器17、電機(jī)制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)和控制器ECU;
[0084]所述電機(jī)制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池組25和電池管理系統(tǒng)23以及安 裝在后軸上的主減速器39和電機(jī)35,在所述電機(jī)35上安裝有電機(jī)控制器36,主要是在驅(qū)動 時給整車提供動力，在制動時，能回收制動能量；
[0085] 所述電池管理系統(tǒng)（BMS)23能夠?qū)崟r監(jiān)測電池組25的S0C、電流、電壓、溫度等信 號。在純電動客車進(jìn)行制動能量回收時，能夠?qū)崟r給控制器ECU發(fā)送電池組25的S0C、電流、 電壓、溫度等信號?？刂破鱁CU根據(jù)發(fā)送過來的S0C、電流、電壓、溫度等信號，確定一個電池 組25對電機(jī)35的限制的最大再生力矩值。
[0086]所述制動踏板行程傳感器14、加速踏板行程傳感器17、電池管理系統(tǒng)23以及所述 電機(jī)控制器36分別與所述控制器ECU通過信號線相連；
[0087]空氣壓縮機(jī)2、卸載閥4和四回路保護(hù)閥6依次連接，空氣經(jīng)過空氣壓縮機(jī)2處理后， 送入到卸載閥4,卸載閥4的出氣口連接到四回路保護(hù)閥6的進(jìn)氣口。從四回路保護(hù)閥6的三 個出氣口將整個制動系統(tǒng)分為三路，分別通過前儲氣筒9接入前制動回路、后儲氣筒10接入 后制動回路和手制動閥接入輔助制動回路組成。
[0088] 所述前制動回路為：四回路保護(hù)閥6的一個出氣口與前儲氣筒9的進(jìn)氣口相連，前 儲氣筒9的出氣口與制動閥16的上腔的進(jìn)氣口相連，制動閥16的上腔出氣口與快放閥31的 進(jìn)氣口相連，快放閥31的出氣口與ABS電磁閥30的進(jìn)氣口相連，ABS電磁閥30的出氣口與三 通閥1129的進(jìn)氣口相連，三通閥1129的兩個出氣口分別與右前制動氣室20、左前制動氣室 27相連，ABS電磁閥30的信號控制端口，通過信號線與控制器E⑶的信號控制端口相連。
[0089] 所述后制動回路包括常規(guī)制動回路和驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路，其中，
[0090] 常規(guī)制動回路為：后儲氣筒10的出氣口通過線路與制動閥16的下腔進(jìn)氣口相連， 制動閥16的下腔出氣口與雙控比例繼動閥32的低壓進(jìn)氣口相連，雙控比例繼動閥32的高壓 出氣口與三通閥HI33的進(jìn)氣口相連，三通閥III33的兩個出氣口分別與右后ABS電磁閥11、左 后ABS電磁閥34的進(jìn)氣口相連，右后ABS電磁閥11的出氣口與右后制動氣室5相連。左后ABS 電磁閥的出氣口與左后制動氣室相連；
[0091 ]驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路為：后儲氣筒10的出氣口通過線路與ASR電磁閥13的進(jìn)氣口 相連，ASR電磁閥13的出氣口與三通閥m 33的進(jìn)氣口相連，三通閥m 33的兩個出氣口分別與 右后ABS電磁閥11、左后ABS電磁閥34的進(jìn)氣口相連，右后ABS電磁閥11的出氣口與右后制動 氣室5相連。左后ABS電磁閥的出氣口與左后制動氣室38相連；
[0092] 所述ASR電磁閥13、右后ABS電磁閥11、左后ABS電磁閥34和雙控比例繼動閥32的信 號控制端口均與所述控制器ECU的信號控制端相連。
[0093] 所述輔助制動回路為：四回路保護(hù)閥6的一個出氣口與手制動閥8的進(jìn)氣口相連， 手制動閥8的出氣口通過氣路與三通閥112的進(jìn)氣口相連，三通閥112兩個出氣口分別與右 后制動氣室5和左后制動氣室38相連。
[0094] 制動踏板行程傳感器14安裝在制動踏板15的下方，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，制 動踏板行程傳感器14將測得的信號，通過信號線傳遞給控制器ECU，控制器ECU經(jīng)過分析計(jì) 算能夠識別駕駛員的制動意圖和需求制動力，并對前后軸制動力和電機(jī)制動力進(jìn)行預(yù)分 配。
[0095]加速踏板行程傳感器17安裝在加速踏板18的下方，在驅(qū)動行駛過程中，控制器ECU 通過采集輪速傳感器信號和加速踏板行程傳感器17的信號，進(jìn)行分析計(jì)算，判斷車輪是否 發(fā)生滑轉(zhuǎn)，通過加速踏板行程傳感器17的信號，可以計(jì)算駕駛員的驅(qū)動需求。當(dāng)控制器ECU 判斷車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，控制器ECU首先會給電機(jī)控制器(M⑶)36發(fā)送指令，減小驅(qū)動力矩。然后 控制器E⑶會給ASR電磁閥13發(fā)送指令，調(diào)節(jié)ASR電磁閥13的開度，開啟驅(qū)動防滑下的后制動 回路。
[0096] 所述制動氣室內(nèi)均安裝有制動氣室壓力傳感器;所述純電動公交客車的車輪上均 安裝有輪速傳感器;所述制動氣室壓力傳感器與輪速傳感器均與控制器ECU控制連接。
[0097] 如圖2所示，本發(fā)明還公開了純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制 方法步驟如下：
[0098] (1)、車輛在行駛過程中，通過控制器ECU實(shí)時采集制動踏板行程傳感器14的信號 Sb、加速踏板行程傳感器17的信號Sp、車輪輪速傳感器w、電機(jī)控制器(MCU) 36電機(jī)轉(zhuǎn)速信號 n以及電池管理系統(tǒng)(BMS)23的S0C信號，然后控制器ECU根據(jù)加速踏板行程傳感器17和制動 踏板行程傳感器14的信號判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況；
[0099] 判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況的具體步驟如下：
[0100] 控制器ECU根據(jù)加速踏板行程傳感器17的信號Sp和制動踏板行程傳感器14的信號 Sb進(jìn)行判斷；
[0101] 當(dāng)Sp>0且Sb = 0時，此時判斷車輛處于驅(qū)動工況；
[0102] 當(dāng)Sp = 0且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。
[0103] (2)、當(dāng)控制器E⑶判斷車輛處于驅(qū)動工況時，控制器E⑶再根據(jù)車輛輪速傳感器的 信號w計(jì)算車速V、滑移率S和制動強(qiáng)度z，并分析判斷車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)或打滑狀態(tài)；
[0104] 如車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)，則維持現(xiàn)狀；
[0105] 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)進(jìn)行制動，具體步驟如 下：
[0106] ①控制器E⑶判斷車輛當(dāng)前行駛在驅(qū)動工況下，控制器ECU根據(jù)輪速傳感器的信號 w計(jì)算滑移率S，其中，
[0108] 若S = 0,則判斷此時車輛驅(qū)動輪處于正常驅(qū)動狀態(tài)；
[0109] 若S〈0，則判斷此時車輛驅(qū)動輪處于打滑狀態(tài)；
[0110] ②此時控制器E⑶根據(jù)車速V發(fā)出控制指令：
[0111] A.若此時車速V小于預(yù)設(shè)最低車速10km/h，則控制器E⑶對ASR閥13發(fā)出控制指令， 線性調(diào)節(jié)ASR閥13的開度，后儲氣筒10里的高壓氣體通過ASR閥13,再通過三通閥33,分別經(jīng) 過右后ABS電磁閥11，左后ABS電磁閥34到達(dá)左后制動氣室38和右后制動氣室5，進(jìn)彳丁制動； 同時控制器ECU對電機(jī)控制器36發(fā)出控制指令，減小電機(jī)驅(qū)動力矩，所述控制過程以減小電 機(jī)驅(qū)動力矩為主，給驅(qū)動輪施加制動力矩為輔；
[0112] B.若此時車速V大于預(yù)設(shè)最高車速50km/h，則控制器ECU直接對電機(jī)控制器(M⑶） 36發(fā)出控制指令，減小電機(jī)的驅(qū)動力矩。
[0113] (3)當(dāng)控制器ECU判斷車輛處于制動工況時，控制器ECU再根據(jù)車輛輪速傳感器的 信號w計(jì)算車輛滑移率S，并分析判斷車輛滑移率S處于穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)；
[0114] 如車輛滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用常規(guī)制動，即控制器E⑶根據(jù)制動強(qiáng)度z、電 池的S0C信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號n來判斷采取單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng)、電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系 統(tǒng)聯(lián)合或單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)的制動方式，具體步驟如下：
[0115] 當(dāng)控制器E⑶分析判斷得出Sp = 0且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，此時滑移率S >〇;設(shè)So為滑移率的門限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速；
[0116] 若S〈So則此時車輪的滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用常規(guī)制動，根據(jù)制動強(qiáng)度z、電池 S0C、電機(jī)轉(zhuǎn)速n判斷制動方式如下：
[0117] ①若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度z〈0.15且電機(jī)轉(zhuǎn)速n>n〇,則采用單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng) 制動；
[0118] ②若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度0.15〈z〈0.6且電機(jī)轉(zhuǎn)速n>n〇，則采用電機(jī)制動系統(tǒng) 和氣壓制動系統(tǒng)聯(lián)合制動；
[0119] ③若電池S0C〈0.9且制動強(qiáng)度滿足z>0.6，則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動；
[0120]④若電池S0C>0.9或電機(jī)轉(zhuǎn)速n〈n〇時，則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動。
[0121] 如圖3所示，常規(guī)制動過程中，駕駛員踩下制動踏板，控制器ECU根據(jù)制動踏板行程 傳感器14的信號Sb可以計(jì)算出總需求制動力T tcltal，并對前后軸制動力進(jìn)行預(yù)分配，前軸需 求制動力1￡ = 01\。1：31(0為前后軸制動力分配系數(shù)），后軸需求制動力1'1-：^(1=(1-0)1'1;。1; 31，電 機(jī)的最大制動力矩Tm-max=rnin(Tmaxl Tmax2 Tmax3)(Tmaxl為滿足ECE法規(guī)的最大電機(jī)制動力矩； Tmax2為電池組最大充電功率下的最大電機(jī)制動力矩;T max3為電機(jī)本身所能提供的最大制動 力矩）。
[0122] 1)開始制動時，控制器ECU首先判斷輪速與電機(jī)極限最低轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如果輪速小 于電機(jī)的機(jī)械最低轉(zhuǎn)速，則此時電機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時制動所需的制動力完全由氣壓制 動力提供。
[0123] 2)若輪速大于電機(jī)極限最低轉(zhuǎn)速，則判斷滑移率此時車輛是否觸發(fā)ABS，如果觸發(fā) 了 ABS，則此時進(jìn)入下一階段再生制動與ABS協(xié)調(diào)控制;若果沒有觸發(fā)ABS，則此時控制器EOT 再判斷此時電池組25的S0C值。
[0124] 3)若S0C值大于0.9，則表明此時電池組25不適合充電，此時制動所需的制動力完 全由氣壓制動力提供;若S0C值小于0.9，則再判斷此時制動強(qiáng)度Z。
[0125] 4)若制動強(qiáng)度z小于0.1，此時制動強(qiáng)度較小，制動所需的制動力可以完全由電機(jī) 制動力提供;若此時z大于〇. 1，則再判斷。若z大于〇. 6，則此時制動強(qiáng)度比較大，為了保證制 動安全性，此時制動所需的制動力完全由氣壓制動力提供;若此時制動強(qiáng)度z在0.1和0.6之 間，此時制動所需的制動力由電機(jī)制動力和氣壓制動力聯(lián)合提供。
[012 6 ] 5)確定了制動所需的制動力由電機(jī)制動力和氣壓資料聯(lián)合提供，再判斷此時電機(jī) 所能提供的最大制動力與后軸所需制動力的大小關(guān)系。若，則此時后軸制動 力兀全由電機(jī)制動力提供，Tf = 0Ttotal，Tr = Tm-max= ( U) Ttotal ;右洶》《?則此時， 電機(jī)的制動力力矩取最大值，后軸氣壓力取后軸需求制動力與電機(jī)制動力之差值，Tf = 0 Ttotal，Tm = Tm-max，Tr= (l-0)Tt〇tal_Tm-max。
[0127] 如車輛滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用再生制動與ABS協(xié)調(diào)控制，即控制器ECU 對電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動力采用協(xié)調(diào)控制的制動方式，具體步驟如下：
[0128] 當(dāng)控制器ECU分析判斷得出Sp = 0且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，設(shè)So為滑移 率的門限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速；
[0129] 若S>So,此時車輪滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用ABS防抱死制動控制，ABS采用 邏輯門限值控制，取車輪角加速度第二門限值a2、車輪角加速度門限值al、角減速度門限值 a〇、滑移率S1以及滑移率S2;
[0130] 電機(jī)有如下基本特性，在基速以下時，電機(jī)恒扭矩;在基速以上，電機(jī)恒功率，用如 下公式表示：
[0132] 其中，Treg為電機(jī)實(shí)際扭矩，Tm為電機(jī)恒定扭矩，Pm為電機(jī)恒定功率，n為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn) 速，nb為電機(jī)基速；
[0133] 如圖4所示，首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當(dāng)沒有觸發(fā)ABS時，恢復(fù)常規(guī)制 動，當(dāng)ABS觸發(fā)后：
[0134] ①如果相關(guān)的門限值達(dá)到了增壓門限值，即：車輪角加速度w>a2，或者車輪滑移率 S>S2,則增大氣壓制動力，保持電機(jī)制動力不變；
[0135] ②如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度 0〈w〈al，則繼續(xù)判斷是否達(dá)到保壓門限值；
[0136] 如果達(dá)到了保壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著保壓的進(jìn)行，保持 氣壓制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則保持氣壓和電機(jī) 制動力均不變；
[0137] ③如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈a0,則繼續(xù)判斷 是否達(dá)到減壓門限值；
[0138] 如果達(dá)到了減壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著減壓的進(jìn)行，減小 氣壓制動力，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則減小氣壓制動力，并 連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力；
[0139] ④如果相關(guān)門限值還是沒有達(dá)到減壓的門限值，即：車輪角減速度w〈a0,則繼續(xù)返 回比較增壓門限值，進(jìn)行循環(huán)判斷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括制動踏板行程傳感器(14)、加速踏 板行程傳感器(17)、電機(jī)制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)和控制器ECU; 所述電機(jī)制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池組（25)和電池管理系統(tǒng)（23)以及安 裝在后軸上的主減速器(39)和電機(jī)(35)，在所述電機(jī)(35)上安裝有電機(jī)控制器(36); 所述制動踏板行程傳感器（14)、加速踏板行程傳感器（17)、電池管理系統(tǒng)（23)以及所 述電機(jī)控制器(36)分別與所述控制器ECU通過信號線相連； 所述氣壓制動系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)(2)、卸載閥（4)和四回路保護(hù)閥（6)依次連接后分為 三路，分別通過前儲氣筒(9)接入前制動回路、后儲氣筒（10)接入后制動回路和手制動閥接 入輔助制動回路組成，其特征在于： 所述后制動回路包括常規(guī)制動回路和驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路，其中， 常規(guī)制動回路為:后儲氣筒（10)經(jīng)制動閥（16)的下腔與雙控比例繼動閥（32)的低壓進(jìn) 氣口相連，雙控比例繼動閥（32)的高壓出氣口與三通閥ΙΠ (33)的進(jìn)氣口相連，三通閥m (33)的兩個出氣口分別與右后ABS電磁閥（11)和左后ABS電磁閥（34)的進(jìn)氣口相連，右后 ABS電磁閥（11)的出氣口與右后制動氣室（5)相連，左后ABS電磁閥的出氣口與左后制動氣 室相連； 驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)制動回路為：后儲氣筒（10)的出氣口分為三路，一路與雙控比例繼動閥 (32)的高壓進(jìn)氣口相連，一路與ASR電磁閥（13)相連，一路與制動閥（16)的下腔進(jìn)氣口相 連，三路匯合后與三通閥ΙΠ (33)相連，三通閥ΙΠ (33)的兩個出氣口分別與右后ABS電磁閥 (11)和左后ABS電磁閥（34)的進(jìn)氣口相連，右后ABS電磁閥（11)的出氣口與右后制動氣室 (5)相連，左后ABS電磁閥的出氣口與左后制動氣室(38)相連； 所述ASR電磁閥（13)、右后ABS電磁閥（11 )、左后ABS電磁閥（34)和雙控比例繼動閥（32) 的信號控制端口均與所述控制器ECU的信號控制端相連。2. 如權(quán)利要求1所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述前制動回路為:前儲氣筒(9)經(jīng)制動閥（16)的上腔與快放閥（31)相連，快放閥（31) 經(jīng)ABS電磁閥（30)與三通閥Π (29)相連，三通閥Π (29)的兩個出氣口分別與右前制動氣室 (20)和左前制動氣室(27)相連； 所述ABS電磁閥(30)的信號控制端口與控制器E⑶的信號控制端口相連。3. 如權(quán)利要求1所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述輔助制動回路為:手制動閥（8)出氣口與三通閥1(12)相連，三通閥1(12)的兩個出 氣口分別與右后制動氣室(5)和左后制動氣室(38)相連。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述制動氣室內(nèi)均安裝有制動氣室壓力傳感器； 所述純電動公交客車的車輪上均安裝有輪速傳感器； 所述制動氣室壓力傳感器與輪速傳感器均與控制器ECU控制連接。5. 純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述方法步驟如下： (1) 、車輛在行駛過程中，通過控制器ECU實(shí)時采集制動踏板行程傳感器（14)的信號Sb、 加速踏板行程傳感器（17)的信號Sp、車輪輪速傳感器w、電機(jī)控制器(36)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號η以 及電池管理系統(tǒng)(23)的計(jì)算得出的SOC信號，并判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況； (2) 、當(dāng)控制器E⑶判斷車輛處于驅(qū)動工況時，控制器ECU再根據(jù)車輛輪速傳感器的信號 W計(jì)算車速V、滑移率S和制動強(qiáng)度Z，并分析判斷車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)或打滑狀態(tài)； 如車輛處于正常驅(qū)動狀態(tài)，則維持現(xiàn)狀； 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)進(jìn)行制動； (3)當(dāng)控制器E⑶判斷車輛處于制動工況時，控制器E⑶再根據(jù)車輛輪速傳感器的信號w 計(jì)算車輛滑移率S，并分析判斷車輛滑移率S處于穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)； 如車輛滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用常規(guī)制動，即控制器ECU根據(jù)制動強(qiáng)度z、電池的 SOC信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號η來判斷采取單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng)、電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)聯(lián) 合或單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)的制動方式； 如車輛滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用ABS防抱死制動，即控制器E⑶對電機(jī)制動系 統(tǒng)和氣壓制動力采用協(xié)調(diào)控制的制動方式。6. 如權(quán)利要求5所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 所述步驟(1)中判斷車輛處于驅(qū)動工況或制動工況的具體步驟如下： 控制器ECU根據(jù)加速踏板行程傳感器(17)的信號Sp和制動踏板行程傳感器(14)的信號 Sb進(jìn)行判斷； 當(dāng)Sp>0且Sb = O時，此時判斷車輛處于驅(qū)動工況； 當(dāng)Sp = O且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。7. 如權(quán)利要求5所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 所述步驟(2)中當(dāng)車輛處于驅(qū)動工況下的打滑狀態(tài)則啟動電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓制動系 統(tǒng)進(jìn)行制動的具體步驟如下： ① 控制器ECU判斷車輛當(dāng)前行駛在驅(qū)動工況下，控制器ECU根據(jù)輪速傳感器的信號w計(jì) 算滑移率S，其中，若S = O，則判斷此時車柄泌功牝處t止'吊'泌功狖念； 若S〈0，則判斷此時車輛驅(qū)動輪處于打滑狀態(tài)； ② 此時控制器ECU根據(jù)車速V發(fā)出控制指令： A. 若此時車速V小于預(yù)設(shè)最低車速，則控制器ECU對ASR閥（13)發(fā)出控制指令，線性調(diào)節(jié) ASR閥（13)的開度，后儲氣筒（10)里的高壓氣體通過ASR閥（13)，再通過三通閥（33)，分別經(jīng) 過右后ABS電磁閥（11 )，左后ABS電磁閥（34)到達(dá)左后制動氣室(38)和右后制動氣室(5)，進(jìn) 行制動； 同時控制器ECU對電機(jī)控制器(36)發(fā)出控制指令，減小電機(jī)驅(qū)動力矩，所述控制過程以 減小電機(jī)驅(qū)動力矩為主，給驅(qū)動輪施加制動力矩為輔； B. 若此時車速V大于預(yù)設(shè)最高車速，則控制器ECU直接對電機(jī)控制器(MCU) (36)發(fā)出控 制指令，減小電機(jī)的驅(qū)動力矩。8. 如權(quán)利要求5所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 所述步驟(3)中當(dāng)車輛處于制動工況下車輛滑移率S處于穩(wěn)定狀態(tài)時，采用常規(guī)制動的 具體步驟如下： 當(dāng)控制器ECU分析判斷得出Sp = O且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，此時滑移率S>0; 設(shè)So為滑移率的門限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速； 若S〈So則此時車輪的滑移率處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用常規(guī)制動，根據(jù)制動強(qiáng)度z、電池 SOC、電 機(jī)轉(zhuǎn)速η判斷制動方式如下： ① 若電池 SOCXO. 9且制動強(qiáng)度ζ〈0.15且電機(jī)轉(zhuǎn)速η>η〇，則采用單獨(dú)電機(jī)制動系統(tǒng)制動； ② 若電池 S0C〈0.9且制動強(qiáng)度0.15〈ζ〈0.6且電機(jī)轉(zhuǎn)速η>η〇，則采用電機(jī)制動系統(tǒng)和氣壓 制動系統(tǒng)聯(lián)合制動； ③ 若電池 S0C〈0.9且制動強(qiáng)度滿足ζ>0.6,則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動； ④ 若電池 SOOO. 9或電機(jī)轉(zhuǎn)速η〈η〇時，則采用單獨(dú)氣壓制動系統(tǒng)制動。9.如權(quán)利要求5所述純電動公交客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 所述步驟(3)中當(dāng)車輛處于制動工況下車輛滑移率S處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，采用ABS防抱 死制動的具體步驟如下： 當(dāng)控制器ECU分析判斷得出Sp = O且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，設(shè)So為滑移率的門 限值，no為電機(jī)的極限最低轉(zhuǎn)速； 若S>S〇,此時車輪滑移率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時采用ABS防抱死制動控制，ABS采用邏輯 門限值控制，取車輪角加速度第二門限值a2、車輪角加速度門限值al、角減速度門限值aO、 滑移率Sl以及滑移率S2; 電機(jī)有如下基本特性，在基速以下時，電機(jī)恒扭矩;在基速以上，電機(jī)恒功率，用如下公 式表示：其中，Tre3g為電機(jī)實(shí)際扭矩，Tm為電機(jī)恒定扭矩，Pm為電機(jī)恒定功率，η為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速， nb為電機(jī)基速； 首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當(dāng)沒有觸發(fā)ABS時，恢復(fù)常規(guī)制動，當(dāng)ABS觸發(fā)后： ① 如果相關(guān)的門限值達(dá)到了增壓門限值，即：車輪角加速度w>a2，或者車輪滑移率S> S 2，則增大氣壓制動力，保持電機(jī)制動力不變； ② 如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度0〈w〈 al，則繼續(xù)判斷是否達(dá)到保壓門限值； 如果達(dá)到了保壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著保壓的進(jìn)行，保持氣壓 制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則保持氣壓和電機(jī)制動 力均不變； ③ 如果相關(guān)門限值沒有達(dá)到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈aO，則繼續(xù)判斷是否 達(dá)到減壓門限值； 如果達(dá)到了減壓門限值，若電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于電機(jī)基速，則隨著減壓的進(jìn)行，減小氣壓 制動力，并連續(xù)小梯度減小電機(jī)制動力;若電機(jī)轉(zhuǎn)速小于基速，則減小氣壓制動力，并連續(xù) 小梯度減小電機(jī)制動力； ④ 如果相關(guān)門限值還是沒有達(dá)到減壓的門限值，即：車輪角減速度w〈aO，則繼續(xù)返回比 較增壓門限值，進(jìn)行循環(huán)判斷。
【文檔編號】B60L15/20GK106004463SQ201610517776
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】李靜, 石求軍, 潘忠亮, 夏承賀, 戶亞威, 張雪碧, 張 成
【申請人】吉林大學(xué)