純電動公交客車制動控制系統及其控制方法
【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及其控制方法，所述制動控制系統包括制動踏板行程傳感器、加速踏板行程傳感器、電機制動系統、氣壓制動系統和控制器ECU，所述氣壓制動系統由空氣壓縮機、卸載閥和四回路保護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。所述制動控制系統的控制方法根據采集到的工況信息選擇相應的制動系統，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動過程中的發(fā)生滑轉。
【專利說明】
純電動公交客車制動控制系統及其控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于車輛制動控制技術領域，具體涉及純電動公交客車制動系統及其控制 方法，尤其適用于安裝氣壓制動系統的純電動客車。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的發(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，如何進一 步提高制動能量回收效率、制動安全性和防止在驅動過程中的發(fā)生滑轉非常重要。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明為了進一步提高制動能量回收效率、制動安全性和防止在驅動過程中的發(fā) 生滑轉，提供了一種純電動公交客車制動控制系統及其控制方法，結合說明書附圖，本發(fā)明 的技術方案如下：
[0004] 純電動公交客車制動控制系統，包括制動踏板行程傳感器14、加速踏板行程傳感 器17、電機制動系統、氣壓制動系統和控制器ECU;
[0005] 所述電機制動系統包括安裝在車輛前軸處的電池組25和電池管理系統23以及安 裝在后軸上的主減速器39和電機35，在所述電機35上安裝有電機控制器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23以及所述 電機控制器36分別與所述控制器ECU通過信號線相連；
[0007] 所述氣壓制動系統由空氣壓縮機2、卸載閥4和四回路保護閥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)制動回路和驅動防滑轉制動回路，其中，
[0008] 常規(guī)制動回路為：后儲氣筒10經制動閥16的下腔與雙控比例繼動閥32的低壓進氣 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] 驅動防滑轉制動回路為：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，其中，所述前制動回路為:前儲氣筒9經制動閥16 的上腔與快放閥31相連，快放閥31經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，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，其中，所述制動氣室內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、電機控制器36電機轉速信號n以及 電池管理系統23計算得到的的S0C信號，并判斷車輛處于驅動工況或制動工況；
[0019] ⑵、當控制器ECU判斷車輛處于驅動工況時，控制器ECU再根據車輛輪速傳感器的 信號w計算車速V、滑移率S和制動強度z，并分析判斷車輛處于正常驅動狀態(tài)或打滑狀態(tài)；
[0020] 如車輛處于正常驅動狀態(tài)，則維持現狀；
[0021] 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機制動系統和氣壓制動系統進行制動；
[0022] (3)當控制器ECU判斷車輛處于制動工況時，控制器ECU再根據車輛輪速傳感器的 信號w計算車輛滑移率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根據制動強度z、電 池的S0C信號和電機轉速信號n來判斷采取單獨電機制動系統、電機制動系統和氣壓制動系 統聯合或單獨氣壓制動系統的制動方式；
[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對電機制 動系統和氣壓制動力采用協調控制的制動方式。
[0025] 進一步地，所述步驟(1)中判斷車輛處于驅動工況或制動工況的具體步驟如下： [0026]控制器ECU根據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進行判斷；
[0027] 當Sp>0且Sb = 0時，此時判斷車輛處于驅動工況；
[0028] 當Sp = 0且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。
[0029] 進一步地，所述步驟(2)中當車輛處于驅動工況下的打滑狀態(tài)則啟動電機制動系 統和氣壓制動系統進行制動的具體步驟如下：
[0030] ①控制器E⑶判斷車輛當前行駛在驅動工況下，控制器ECU根據輪速傳感器的信號 w計算滑移率S，其中，
[0032]若S = 0,則判斷此時車輛驅動輪處于正常驅動狀態(tài)；
[0033] 若S〈0，則判斷此時車輛驅動輪處于打滑狀態(tài)；
[0034] ②此時控制器E⑶根據車速V發(fā)出控制指令：
[0035] A.若此時車速V小于預設最低車速，則控制器E⑶對ASR閥13發(fā)出控制指令，線性調 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,分別經過右后 ABS電磁閥11，左后ABS電磁閥34到達左后制動氣室38和右后制動氣室5，進彳丁制動；
[0036]同時控制器ECU對電機控制器36發(fā)出控制指令，減小電機驅動力矩，所述控制過程 以減小電機驅動力矩為主，給驅動輪施加制動力矩為輔；
[0037] B.若此時車速V大于預設最高車速，則控制器ECU直接對電機控制器(M⑶)36發(fā)出 控制指令，減小電機的驅動力矩。
[0038] 進一步地，所述步驟(3)中當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So為滑移率的門限值，no為電機的極限最低轉速；
[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，根據制動強度z、電池 S0C、電機轉速n判斷制動方式如下：
[0041 ]①若電池S0C〈0.9且制動強度z〈0.15且電機轉速n>n〇,則采用單獨電機制動系統 制動；
[0042] ②若電池S0C〈0.9且制動強度0.15〈2〈0.6且電機轉速11>11()，則采用電機制動系統 和氣壓制動系統聯合制動；
[0043] ③若電池S0C〈0.9且制動強度滿足z>0.6，則采用單獨氣壓制動系統制動；
[0044] ④若電池S0C>0.9或電機轉速n〈n〇時，則采用單獨氣壓制動系統制動。
[0045] 進一步地，所述步驟(3)中當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So為滑移 率的門限值，no為電機的極限最低轉速；
[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]電機有如下基本特性，在基速以下時，電機恒扭矩;在基速以上，電機恒功率，用如 下公式表示：
[0050]其中，Treg為電機實際扭矩，Tm為電機恒定扭矩，Pm為電機恒定功率，n為電機實際轉 速，nb為電機基速；
[00511首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當沒有觸發(fā)ABS時，恢復常規(guī)制動，當ABS觸發(fā) 后：
[0052]①如果相關的門限值達到了增壓門限值，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，保持電機制動力不變；
[0053]②如果相關門限值沒有達到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度 0〈w〈al，則繼續(xù)判斷是否達到保壓門限值；
[0054] 如果達到了保壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著保壓的進行，保持 氣壓制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則保持氣壓和電機 制動力均不變；
[0055] ③如果相關門限值沒有達到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈a0,則繼續(xù)判斷 是否達到減壓門限值；
[0056] 如果達到了減壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著減壓的進行，減小 氣壓制動力，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則減小氣壓制動力，并 連續(xù)小梯度減小電機制動力；
[0057]④如果相關門限值還是沒有達到減壓的門限值，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實現對前后軸制動壓 力的精確調節(jié)，
[0060] 2、后軸上的雙控比例繼動閥在正常情況下，進行電控，在電控失效的情況下，恢復 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，可以實現對兩個后輪制動力 的精確調節(jié)。
[0062] 4、另外在后制動回路上安裝有ASR電磁閥，當汽車在驅動過程中發(fā)生滑轉，可以進 行驅動防滑控制。
【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的結構簡圖；
[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的控制方法中再生制動與ABS 協調控制流程框圖。
[0067]圖中：
[0068] 1-右后輪速傳感器，2-空氣壓縮機，3-右后輪，
[0069] 4-卸載閥，5-右后制動氣室，6-四回路保護閥，
[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(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，36-電機控制器(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。
【具體實施方式】
[0082]為了進一步說明本發(fā)明的技術方案，結合說明書附圖，本發(fā)明的【具體實施方式】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，包括制動踏板行程 傳感器14、加速踏板行程傳感器17、電機制動系統、氣壓制動系統和控制器ECU;
[0084]所述電機制動系統包括安裝在車輛前軸處的電池組25和電池管理系統23以及安 裝在后軸上的主減速器39和電機35,在所述電機35上安裝有電機控制器36,主要是在驅動 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（BMS)23能夠實時監(jiān)測電池組25的S0C、電流、電壓、溫度等信 號。在純電動客車進行制動能量回收時，能夠實時給控制器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23以及所述 電機控制器36分別與所述控制器ECU通過信號線相連；
[0087]空氣壓縮機2、卸載閥4和四回路保護閥6依次連接，空氣經過空氣壓縮機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閥6的進氣口。從四回路保護閥6的三 個出氣口將整個制動系統分為三路，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：四回路保護閥6的一個出氣口與前儲氣筒9的進氣口相連，前 儲氣筒9的出氣口與制動閥16的上腔的進氣口相連，制動閥16的上腔出氣口與快放閥31的 進氣口相連，快放閥31的出氣口與ABS電磁閥30的進氣口相連，ABS電磁閥30的出氣口與三 通閥1129的進氣口相連，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)制動回路和驅動防滑轉制動回路，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 ]驅動防滑轉制動回路為：后儲氣筒10的出氣口通過線路與ASR電磁閥13的進氣口 相連，ASR電磁閥13的出氣口與三通閥m 33的進氣口相連，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：四回路保護閥6的一個出氣口與手制動閥8的進氣口相連， 手制動閥8的出氣口通過氣路與三通閥112的進氣口相連，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經過分析計 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制動力進行預分 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，進行分析計算，判斷車輪是否 發(fā)生滑轉，通過加速踏板行程傳感器17的信號，可以計算駕駛員的驅動需求。當控制器ECU 判斷車輪發(fā)生滑轉，控制器ECU首先會給電機控制器(M⑶)36發(fā)送指令，減小驅動力矩。然后 控制器E⑶會給ASR電磁閥13發(fā)送指令，調節(jié)ASR電磁閥13的開度，開啟驅動防滑下的后制動 回路。
[0096] 所述制動氣室內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、電機控制器(MCU) 36電機轉速信號 n以及電池管理系統(BMS)23的S0C信號，然后控制器ECU根據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動工況或制動工況；
[0099] 判斷車輛處于驅動工況或制動工況的具體步驟如下：
[0100] 控制器ECU根據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進行判斷；
[0101] 當Sp>0且Sb = 0時，此時判斷車輛處于驅動工況；
[0102] 當Sp = 0且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。
[0103] (2)、當控制器E⑶判斷車輛處于驅動工況時，控制器E⑶再根據車輛輪速傳感器的 信號w計算車速V、滑移率S和制動強度z，并分析判斷車輛處于正常驅動狀態(tài)或打滑狀態(tài)；
[0104] 如車輛處于正常驅動狀態(tài)，則維持現狀；
[0105] 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機制動系統和氣壓制動系統進行制動，具體步驟如 下：
[0106] ①控制器E⑶判斷車輛當前行駛在驅動工況下，控制器ECU根據輪速傳感器的信號 w計算滑移率S，其中，
[0108] 若S = 0,則判斷此時車輛驅動輪處于正常驅動狀態(tài)；
[0109] 若S〈0，則判斷此時車輛驅動輪處于打滑狀態(tài)；
[0110] ②此時控制器E⑶根據車速V發(fā)出控制指令：
[0111] A.若此時車速V小于預設最低車速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 過右后ABS電磁閥11，左后ABS電磁閥34到達左后制動氣室38和右后制動氣室5，進彳丁制動； 同時控制器ECU對電機控制器36發(fā)出控制指令，減小電機驅動力矩，所述控制過程以減小電 機驅動力矩為主，給驅動輪施加制動力矩為輔；
[0112] B.若此時車速V大于預設最高車速50km/h，則控制器ECU直接對電機控制器(M⑶） 36發(fā)出控制指令，減小電機的驅動力矩。
[0113] (3)當控制器ECU判斷車輛處于制動工況時，控制器ECU再根據車輛輪速傳感器的 信號w計算車輛滑移率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根據制動強度z、電 池的S0C信號和電機轉速信號n來判斷采取單獨電機制動系統、電機制動系統和氣壓制動系 統聯合或單獨氣壓制動系統的制動方式，具體步驟如下：
[0115] 當控制器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So為滑移率的門限值，no為電機的極限最低轉速；
[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，根據制動強度z、電池 S0C、電機轉速n判斷制動方式如下：
[0117] ①若電池S0C〈0.9且制動強度z〈0.15且電機轉速n>n〇,則采用單獨電機制動系統 制動；
[0118] ②若電池S0C〈0.9且制動強度0.15〈z〈0.6且電機轉速n>n〇，則采用電機制動系統 和氣壓制動系統聯合制動；
[0119] ③若電池S0C〈0.9且制動強度滿足z>0.6，則采用單獨氣壓制動系統制動；
[0120]④若電池S0C>0.9或電機轉速n〈n〇時，則采用單獨氣壓制動系統制動。
[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根據制動踏板行程 傳感器14的信號Sb可以計算出總需求制動力T tcltal，并對前后軸制動力進行預分配，前軸需 求制動力1￡ = 01\。1：31(0為前后軸制動力分配系數），后軸需求制動力1'1-：^(1=(1-0)1'1;。1; 31，電 機的最大制動力矩Tm-max=rnin(Tmaxl Tmax2 Tmax3)(Tmaxl為滿足ECE法規(guī)的最大電機制動力矩； Tmax2為電池組最大充電功率下的最大電機制動力矩;T max3為電機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極限最低轉速的關系，如果輪速小 于電機的機械最低轉速，則此時電機不能正常運轉，此時制動所需的制動力完全由氣壓制 動力提供。
[0123] 2)若輪速大于電機極限最低轉速，則判斷滑移率此時車輛是否觸發(fā)ABS，如果觸發(fā) 了 ABS，則此時進入下一階段再生制動與ABS協調控制;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度Z。
[0125] 4)若制動強度z小于0.1，此時制動強度較小，制動所需的制動力可以完全由電機 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;若此時制動強度z在0.1和0.6之 間，此時制動所需的制動力由電機制動力和氣壓制動力聯合提供。
[012 6 ] 5)確定了制動所需的制動力由電機制動力和氣壓資料聯合提供，再判斷此時電機 所能提供的最大制動力與后軸所需制動力的大小關系。若，則此時后軸制動 力兀全由電機制動力提供，Tf = 0Ttotal，Tr = Tm-max= ( U) Ttotal ;右洶》《?則此時， 電機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協調控制，即控制器ECU 對電機制動系統和氣壓制動力采用協調控制的制動方式，具體步驟如下：
[0128] 當控制器ECU分析判斷得出Sp = 0且Sb>0,則此時車輛處于制動工況，設So為滑移 率的門限值，no為電機的極限最低轉速；
[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] 電機有如下基本特性，在基速以下時，電機恒扭矩;在基速以上，電機恒功率，用如 下公式表示：
[0132] 其中，Treg為電機實際扭矩，Tm為電機恒定扭矩，Pm為電機恒定功率，n為電機實際轉 速，nb為電機基速；
[0133] 如圖4所示，首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當沒有觸發(fā)ABS時，恢復常規(guī)制 動，當ABS觸發(fā)后：
[0134] ①如果相關的門限值達到了增壓門限值，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，保持電機制動力不變；
[0135] ②如果相關門限值沒有達到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度 0〈w〈al，則繼續(xù)判斷是否達到保壓門限值；
[0136] 如果達到了保壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著保壓的進行，保持 氣壓制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則保持氣壓和電機 制動力均不變；
[0137] ③如果相關門限值沒有達到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈a0,則繼續(xù)判斷 是否達到減壓門限值；
[0138] 如果達到了減壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著減壓的進行，減小 氣壓制動力，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則減小氣壓制動力，并 連續(xù)小梯度減小電機制動力；
[0139] ④如果相關門限值還是沒有達到減壓的門限值，即：車輪角減速度w〈a0,則繼續(xù)返 回比較增壓門限值，進行循環(huán)判斷。
【主權項】
1. 純電動公交客車制動控制系統，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)、電機制動系統、氣壓制動系統和控制器ECU; 所述電機制動系統包括安裝在車輛前軸處的電池組（25)和電池管理系統（23)以及安 裝在后軸上的主減速器(39)和電機(35)，在所述電機(35)上安裝有電機控制器(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（23)以及所 述電機控制器(36)分別與所述控制器ECU通過信號線相連； 所述氣壓制動系統由空氣壓縮機(2)、卸載閥（4)和四回路保護閥（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)制動回路和驅動防滑轉制動回路，其中， 常規(guī)制動回路為:后儲氣筒（10)經制動閥（16)的下腔與雙控比例繼動閥（32)的低壓進 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； 驅動防滑轉制動回路為：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. 如權利要求1所述純電動公交客車制動控制系統，其特征在于： 所述前制動回路為:前儲氣筒(9)經制動閥（16)的上腔與快放閥（31)相連，快放閥（31) 經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. 如權利要求1所述純電動公交客車制動控制系統，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. 如權利要求1-3中任一項所述純電動公交客車制動控制系統，其特征在于： 所述制動氣室內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、電機控制器(36)電機轉速信號η以 及電池管理系統(23)的計算得出的SOC信號，并判斷車輛處于驅動工況或制動工況； (2) 、當控制器E⑶判斷車輛處于驅動工況時，控制器ECU再根據車輛輪速傳感器的信號 W計算車速V、滑移率S和制動強度Z，并分析判斷車輛處于正常驅動狀態(tài)或打滑狀態(tài)； 如車輛處于正常驅動狀態(tài)，則維持現狀； 如車輛處于打滑狀態(tài)則啟動電機制動系統和氣壓制動系統進行制動； (3)當控制器E⑶判斷車輛處于制動工況時，控制器E⑶再根據車輛輪速傳感器的信號w 計算車輛滑移率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根據制動強度z、電池的 SOC信號和電機轉速信號η來判斷采取單獨電機制動系統、電機制動系統和氣壓制動系統聯 合或單獨氣壓制動系統的制動方式； 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對電機制動系 統和氣壓制動力采用協調控制的制動方式。6. 如權利要求5所述純電動公交客車制動控制系統的控制方法，其特征在于： 所述步驟(1)中判斷車輛處于驅動工況或制動工況的具體步驟如下： 控制器ECU根據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進行判斷； 當Sp>0且Sb = O時，此時判斷車輛處于驅動工況； 當Sp = O且Sb>0時，此時判斷車輛處于制動工況。7. 如權利要求5所述純電動公交客車制動控制系統的控制方法，其特征在于： 所述步驟(2)中當車輛處于驅動工況下的打滑狀態(tài)則啟動電機制動系統和氣壓制動系 統進行制動的具體步驟如下： ① 控制器ECU判斷車輛當前行駛在驅動工況下，控制器ECU根據輪速傳感器的信號w計 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，則判斷此時車輛驅動輪處于打滑狀態(tài)； ② 此時控制器ECU根據車速V發(fā)出控制指令： A. 若此時車速V小于預設最低車速，則控制器ECU對ASR閥（13)發(fā)出控制指令，線性調節(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 過右后ABS電磁閥（11 )，左后ABS電磁閥（34)到達左后制動氣室(38)和右后制動氣室(5)，進 行制動； 同時控制器ECU對電機控制器(36)發(fā)出控制指令，減小電機驅動力矩，所述控制過程以 減小電機驅動力矩為主，給驅動輪施加制動力矩為輔； B. 若此時車速V大于預設最高車速，則控制器ECU直接對電機控制器(MCU) (36)發(fā)出控 制指令，減小電機的驅動力矩。8. 如權利要求5所述純電動公交客車制動控制系統的控制方法，其特征在于： 所述步驟(3)中當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So為滑移率的門限值，no為電機的極限最低轉速； 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，根據制動強度z、電池 SOC、電 機轉速η判斷制動方式如下： ① 若電池 SOCXO. 9且制動強度ζ〈0.15且電機轉速η>η〇，則采用單獨電機制動系統制動； ② 若電池 S0C〈0.9且制動強度0.15〈ζ〈0.6且電機轉速η>η〇，則采用電機制動系統和氣壓 制動系統聯合制動； ③ 若電池 S0C〈0.9且制動強度滿足ζ>0.6,則采用單獨氣壓制動系統制動； ④ 若電池 SOOO. 9或電機轉速η〈η〇時，則采用單獨氣壓制動系統制動。9.如權利要求5所述純電動公交客車制動控制系統的控制方法，其特征在于： 所述步驟(3)中當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So為滑移率的門 限值，no為電機的極限最低轉速； 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; 電機有如下基本特性，在基速以下時，電機恒扭矩;在基速以上，電機恒功率，用如下公 式表示：其中，Tre3g為電機實際扭矩，Tm為電機恒定扭矩，Pm為電機恒定功率，η為電機實際轉速， nb為電機基速； 首先通過滑移率S判斷是否觸發(fā)ABS，當沒有觸發(fā)ABS時，恢復常規(guī)制動，當ABS觸發(fā)后： ① 如果相關的門限值達到了增壓門限值，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，保持電機制動力不變； ② 如果相關門限值沒有達到增壓門限值，即：車輪滑移率S〈S1，或者車輪角加速度0〈w〈 al，則繼續(xù)判斷是否達到保壓門限值； 如果達到了保壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著保壓的進行，保持氣壓 制動力不變，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則保持氣壓和電機制動 力均不變； ③ 如果相關門限值沒有達到保壓門限值，即：車輪角減速度滿足w〈aO，則繼續(xù)判斷是否 達到減壓門限值； 如果達到了減壓門限值，若電機實際轉速大于電機基速，則隨著減壓的進行，減小氣壓 制動力，并連續(xù)小梯度減小電機制動力;若電機轉速小于基速，則減小氣壓制動力，并連續(xù) 小梯度減小電機制動力； ④ 如果相關門限值還是沒有達到減壓的門限值，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