輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)能量回收控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)能量回收控制方法。傳統(tǒng)電動(dòng)汽車上的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力大小難以控制，蓄電池反復(fù)充放電，壽命低。本發(fā)明裝置中每個(gè)車輪內(nèi)部都集成有輪轂電機(jī)、電機(jī)控制器、行星減速器和磁粉制動(dòng)器；每個(gè)輪轂電機(jī)由一個(gè)電機(jī)控制器控制；輪轂電機(jī)經(jīng)行星減速器連接磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器輸出軸與輪轂采用螺栓連接；齒圈與減速器外殼構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，并與減速器外殼通過多個(gè)電磁執(zhí)行器連接；電磁執(zhí)行器通過控制齒圈來輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝唷１景l(fā)明方法包括制動(dòng)力分配過程和能量回收利用過程。本發(fā)明有效分配回饋制動(dòng)力與非回饋制動(dòng)力；回饋制動(dòng)力優(yōu)先供車載電器使用；汽車緊急制動(dòng)時(shí)，齒圈空轉(zhuǎn)，保護(hù)電機(jī)。
【專利說明】
輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)能量回收控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體涉及輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)能 量回收控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車以其零排放、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)越性，近年來成為汽車領(lǐng)域的朝陽產(chǎn)業(yè)。而輪 轂電機(jī)的應(yīng)用更是讓電動(dòng)汽車的操縱性超越了傳統(tǒng)汽車，并大大簡化了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)。目 前制約電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)瓶頸之一是電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和傳統(tǒng)汽車相比仍有差距。因 此如何提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是電動(dòng)汽車研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。電動(dòng)汽車上再生制動(dòng)技 術(shù)的應(yīng)用將汽車剎車時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能重新利用，提高了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。
[0003] 目前大多再生制動(dòng)系統(tǒng)，是利用電機(jī)的可逆性。汽車制動(dòng)時(shí)，使電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī) 狀態(tài)，將制動(dòng)產(chǎn)生的回饋電流充入蓄電池中。在制動(dòng)力分配方面，由于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車大多為 前驅(qū)或者后驅(qū)，只能回收前輪或者后輪上的制動(dòng)力，無法回收四個(gè)車輪上的制動(dòng)能量。
[0004] 其次，傳統(tǒng)電動(dòng)汽車上的制動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械制動(dòng)往往采用液壓制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)力大 小難以實(shí)現(xiàn)高精度控制，造成回饋制動(dòng)力與機(jī)械制動(dòng)力的分配實(shí)現(xiàn)起來比較困難。
[0005] 再次，在需要頻繁啟動(dòng)剎車的城市路況，蓄電池反復(fù)快速地充放電，使蓄電池壽命 大大降低?；厥丈倭康碾娔?，卻損傷了昂貴的蓄電池，得不償失。針對(duì)此問題，有部分設(shè)計(jì)者 給制動(dòng)系統(tǒng)增加一個(gè)超級(jí)電容，用來暫時(shí)儲(chǔ)存能量，不過超級(jí)電容價(jià)格要比同等儲(chǔ)能量鋰 電池價(jià)格高出十倍，非常昂貴。并且，附加的超級(jí)電容又增添了電動(dòng)汽車的重量，使續(xù)駛里 程降低。
[0006] 不僅如此，在汽車處于緊急制動(dòng)的極端情況時(shí)，回饋電流過大，可能會(huì)燒毀電機(jī)。 傳統(tǒng)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)在極端狀態(tài)下有效保護(hù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)在輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的不足，提出一種安 全、經(jīng)濟(jì)、高效的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)能量回收控制方法。
[0008] 本發(fā)明輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，包括制動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)。所述的制動(dòng)裝置 包括輪轂電機(jī)、電機(jī)控制器、行星減速器、電磁執(zhí)行器、磁粉制動(dòng)器和車載鋰電池;每個(gè)車輪 內(nèi)部都集成有輪轂電機(jī)、電機(jī)控制器、行星減速器和磁粉制動(dòng)器;所述的電機(jī)控制器固定在 車架上，輪轂電機(jī)的定子固定在車架上，每個(gè)輪轂電機(jī)由一個(gè)電機(jī)控制器控制;輪轂電機(jī)經(jīng) 行星減速器連接磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器輸出軸與輪轂采用螺栓連接。行星減速器包括齒 圈、減速器外殼和電磁執(zhí)行器;減速器外殼通過軸承支承在磁粉制動(dòng)器的磁粉制動(dòng)器輸入 軸上;齒圈與減速器外殼構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，并與減速器外殼通過多個(gè)電磁執(zhí)行器連接。
[0009] 所述的磁粉制動(dòng)器由磁輒、激磁線圈、轉(zhuǎn)子、磁粉、板靴、后端蓋、軸承、前端蓋、磁 粉制動(dòng)器輸入軸和磁粉制動(dòng)器輸出軸組成。所述磁粉制動(dòng)器輸入軸的兩端分別通過軸承支 承在行星減速器的減速器殼體和前端蓋上;磁粉制動(dòng)器輸出軸的一端外花鍵與磁粉制動(dòng)器 輸入軸的內(nèi)花鍵連接，另一端與車輪輪轂通過螺栓連接;后端蓋與車架固定，磁粉制動(dòng)器輸 出軸通過軸承支承在后端蓋上;轉(zhuǎn)子和板靴設(shè)置在前、后端蓋之間;轉(zhuǎn)子固定在磁粉制動(dòng)器 輸入軸上;板靴呈圓環(huán)結(jié)構(gòu)，固定在后端蓋上，與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，且與轉(zhuǎn)子的徑向間隙內(nèi)填 入磁粉。磁輒套在轉(zhuǎn)子外，且兩端分別與前、后端蓋固定;磁輒內(nèi)部裝有激磁線圏。
[0010] 所述的控制系統(tǒng)包括蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC轉(zhuǎn)換器、電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換 器、制動(dòng)踏板位置傳感器、車速傳感器、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器、整車控制器、車載電器、電 路開關(guān)S1、電路開關(guān)控制線圈KJ1、電磁執(zhí)行器開關(guān)S2和電磁執(zhí)行器開關(guān)控制線圈KJ2。整車 控制器控制四個(gè)磁粉制動(dòng)器、四個(gè)電機(jī)控制器、電路開關(guān)控制線圈KJ1和電磁執(zhí)行器開關(guān)控 制線圈KJ2;電路開關(guān)控制線圈KJ1控制電路開關(guān)S1，電磁執(zhí)彳丁器開關(guān)控制線圈KJ2控制電磁 執(zhí)行器開關(guān)S2;蓄電池的正極接電路開關(guān)S1及電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的一端，電路開關(guān)S1的另 一端接蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的一端；蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一端接電機(jī)線路DC/ DC轉(zhuǎn)換器、車載電器及四個(gè)磁粉制動(dòng)器的激磁線圏一端；電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一端接 AD/DC變換器的一端；四個(gè)電機(jī)控制器并聯(lián)接AD/DC變換器的另一端，每個(gè)電機(jī)控制器的控 制輸出端接對(duì)應(yīng)輪轂電機(jī)的控制輸入端；四個(gè)輪轂電機(jī)并聯(lián)接車載電器的另一端、蓄電池 的負(fù)極及四個(gè)激磁線圏的另一端;所有電磁執(zhí)行器的電磁鐵并聯(lián)接在電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的 另一端及蓄電池負(fù)極。制動(dòng)踏板位置傳感器檢測到的制動(dòng)踏板位置信號(hào)、車速傳感器檢測 到的車速信號(hào)、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器檢測到的蓄電池荷電狀態(tài)信號(hào)分別輸入到整車控制 器中，整車控制器計(jì)算每個(gè)車輪上非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的大小。非回饋制動(dòng)力大小 是由整車控制器控制磁粉制動(dòng)器的激勵(lì)電流大小，從而控制磁粉制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小而 得。而再生制動(dòng)力大小是由整車控制器通過電機(jī)控制器來控制電機(jī)制動(dòng)力矩的大小而得。
[0011] 所述的行星減速器還包括太陽輪、行星輪和行星架。所述的太陽輪固定在輪轂電 機(jī)的電機(jī)輸出軸上，且通過與沿圓周均布的三個(gè)行星輪與齒圈嚙合;行星輪與行星架的端 部構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；行星架的中心處與磁粉制動(dòng)器輸入軸通過花鍵連接。所述的齒圈外側(cè)面開 設(shè)沿圓周均布的多個(gè)圓槽，圓槽的數(shù)量與電磁執(zhí)行器的數(shù)量相等;減速器外殼開設(shè)沿圓周 均布的四個(gè)孔徑與圓槽槽寬相等的圓孔。
[0012] 所述的電磁執(zhí)行器由擋塊、滑桿、彈簧、電磁鐵和電磁執(zhí)行器外殼組成。所述的電 磁執(zhí)行器外殼用螺栓固定在減速器外殼上，電磁鐵固定在電磁執(zhí)行器外殼上。所述的滑桿 一端固定在電磁鐵上，擋塊與滑桿另一端構(gòu)成滑動(dòng)副。彈簧套置在滑桿上，兩端分別與電磁 鐵和擋塊接觸。每個(gè)電磁執(zhí)行器的擋塊設(shè)置在減速器外殼對(duì)應(yīng)的一個(gè)圓孔內(nèi)；擋塊在彈簧 作用下嵌入齒圈外側(cè)面的圓槽內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明制動(dòng)能量回收控制方法，包括制動(dòng)力分配過程和能量回收利用過程，具體 如下：
[0014] 制動(dòng)力分配過程如下：
[0015] 1、整車控制器根據(jù)制動(dòng)踏板位置傳感器測得的信號(hào)求出需求的總制動(dòng)力F大小， 將需求的總制動(dòng)力F按理想的前后輪制動(dòng)力分配關(guān)系分配至前、后輪，理想的前后輪制動(dòng)力 分配關(guān)系的計(jì)算公式為：
[0016]
[0017]式中，G為汽車重力;b為汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離;hg為汽車質(zhì)心高度，L為汽 車前、后軸的軸距;Ff為兩個(gè)前輪分配到的總制動(dòng)力，F(xiàn)r為兩個(gè)后輪分配到的總制動(dòng)力。 [0018] 2、整車控制器將Fr平均分配給兩個(gè)后輪，將Ff平均分配給兩個(gè)前輪。
[0019] 3、每個(gè)車輪上進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的分配，各個(gè)車輪的非回饋制動(dòng)力 與再生制動(dòng)力分配原則一致。下面以后輪為例，分四種情況進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng) 力的分配：
[0020] ①當(dāng)S0C>85 %，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給 輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，回收功率的最大值為車載電器功率P&，剩余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng) 器承擔(dān)，即再生制動(dòng)力Fm〇t = min(Peie/(4v)，0 · 5Fr)，min為取最小值，非回饋制動(dòng)力FmP = 0.5Fr-FMt，其中，Pele為車載電器功率。
[0021]②當(dāng)S0C>85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給 輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，F(xiàn)mot = min(Pele/(4v)，TmotmaxKv/r，0.5Fr) ^11^ = 0.5?1^111。1;，其中，1'為 車輪外徑。輪轂電機(jī)制動(dòng)能力通過輪轂電機(jī)在車速V下的最大制動(dòng)力矩表達(dá)，即Tmcit = Tm。tmaxK V，其中，K V為對(duì)應(yīng)車速下的電機(jī)制動(dòng)力矩因數(shù)，Tm。tmax為輪轂電機(jī)的最大扭矩，K V、 T"tmax是由電機(jī)參數(shù)決定的。
[0022] ③當(dāng)S0C彡85%，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給 輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收功率的最大值為車載電器和蓄電池充電的最大功率Pb at2 和，剩余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng)器承擔(dān)，即Fmot = min[ (Pele+Pbat)/(4v)，0 · 5Fr]，F(xiàn)mp = 0 · 5Fr- Fmot 〇
[0023] ④當(dāng)SOC彡85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給 輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收的最大值為電機(jī)制動(dòng)能力的限制值，剩余的制動(dòng)由磁粉制 動(dòng)器承擔(dān)，即 Fmot =min ( TmotmaxKv/r，0 · 5Fr )，F(xiàn)mp = 0 · 5Fr_Fmot 〇
[0024] 能量回收利用過程包括如下兩個(gè)過程：1、控制輪轂發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流流向，從而 控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用；2、控制電磁執(zhí)行器的工作狀況，從 而控制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝唷?br>[0025]控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用：在蓄電池與DC/DC轉(zhuǎn)換器 中間接入電控開關(guān)S1，整車控制器根據(jù)加速踏板位置傳感器傳來的加速踏板位置信號(hào)、車 速傳感器傳來的車速信號(hào)V、電池荷電狀態(tài)傳感器傳來的電池荷電狀態(tài)信號(hào)控制電控開關(guān) 控制線圈KJ1中的電流，控制電路開關(guān)S1的通斷，接通或切斷蓄電池，來控制輪轂發(fā)電機(jī)產(chǎn) 生的電流流向，從而控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用。具體如下：
[0026] ①當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)行駛，即加速踏板位置傳感器檢測的制動(dòng)踏板位置信號(hào)N = 0時(shí)，整 車控制器給電控開關(guān)控制線圈KJ1提供高電平，電路開關(guān)S1處于閉合狀態(tài)，蓄電池給輪轂電 機(jī)以及車載電器提供電能。
[0027] ②當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，即制動(dòng)踏板位置信號(hào)N>0時(shí)，電控開關(guān)控制線圈KJ1的狀 態(tài)還要根據(jù)蓄電池剩余電量S0C以及當(dāng)前四個(gè)輪轂電機(jī)制動(dòng)功率之和P mcit判斷，Pmcit = 4vFMt。當(dāng)S0C>85% SPMt<Peie，整車控制器給電控開關(guān)控制線圈KJ1提供低電平，電路開關(guān) S1處于斷開狀態(tài)，輪轂電機(jī)回收而來的能量僅僅供給車載電器和磁粉制動(dòng)器使用，不給蓄 電池充電。
[0028] ③當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，另S0C彡85%且?"》？也時(shí)，整車控制器給電控開關(guān)控制 線圈KJ1提供高電平，電路開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電機(jī)回收而來的能量不僅提供給車載電器和 磁粉制動(dòng)器，多余的電能給蓄電池充電。
[0029] 電磁執(zhí)行器控制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝?行星減速器的電磁執(zhí)行器 串聯(lián)電磁執(zhí)行器開關(guān)S2后接入蓄電池兩端。整車控制器根據(jù)車速信號(hào)來控制電磁執(zhí)行器開 關(guān)線圈KJ2的電流，從而控制電磁執(zhí)行器控制電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的通斷，來控制電磁執(zhí)行器 的工作狀況。具體情況如下：
[0030] ①當(dāng)汽車處于非急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a>-8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器給電 磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供低電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于斷開狀態(tài)，電磁執(zhí)行器不工 作，動(dòng)力由輪轂電機(jī)傳到車輪。
[0031] ②當(dāng)汽車處于急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a彡-8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器給電磁 執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供高電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)，電磁執(zhí)行器工作，電 磁鐵吸合擋塊，釋放齒圈，齒圈空轉(zhuǎn)，切斷了輪轂電機(jī)與車輪之間的動(dòng)力傳遞。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢：
[0033] 1、采用改進(jìn)的磁粉制動(dòng)器提供非回饋制動(dòng)力，不僅取消了液壓管路的布置，而且 制動(dòng)力矩的大小與激勵(lì)電流的大小幾乎呈線性關(guān)系，非回饋制動(dòng)力矩可以得到有效控制， 使得回饋制動(dòng)力與非回饋制動(dòng)力的分配可以有效落實(shí)。
[0034] 2、行星減速器中，電磁執(zhí)行器的齒圈固定裝置可以實(shí)現(xiàn)齒圈的固定與釋放，當(dāng)汽 車在極端情況突然緊急制動(dòng)時(shí)，電磁鐵通電吸合擋塊釋放齒圈，使齒圈空轉(zhuǎn)，保護(hù)電機(jī)。
[0035] 3、輕度制動(dòng)回收到的電能直接用于車載電器，少數(shù)重度制動(dòng)回收能量，才會(huì)將多 余的電能充入蓄電池。大大減少了再生制動(dòng)時(shí)電機(jī)向蓄電池充電的頻率。避免了向蓄電池 反復(fù)充電而使蓄電池的壽命減短。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的裝配示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中行星減速器的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0039]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的電路圖。
[0040]圖中：1、輪轂電機(jī)，1 -1、電機(jī)輸出軸，2、電機(jī)控制器，3、行星減速器，3-1、太陽輪， 3- 2、行星輪，3-3、行星架，3-4、齒圈，3-5、減速器外殼，4、電磁執(zhí)行器，4-1、擋塊，4-2、滑桿， 4- 3、彈簧，4-4、電磁鐵，4-5、電磁執(zhí)行器外殼，5、磁粉制動(dòng)器，5-1、磁輒，5-2、激磁線圈，5-3、轉(zhuǎn)子，5-4、磁粉，5-5、板靴，5-6、后端蓋，5-7、軸承，5-8、前端蓋，6、輪轂，7、輪胎，8、磁粉 制動(dòng)器輸入軸，9、磁粉制動(dòng)器輸出軸，10、蓄電池，11、蓄電池電路DC/DC變換器，12、AC/DC變 換器，13、電機(jī)電路DC/DC變換器，14、制動(dòng)踏板位置傳感器，15、車速傳感器，16、蓄電池荷電 狀態(tài)傳感器，17、整車控制器，18、車載電器，S1、電路開關(guān)，KJ1、電路開關(guān)控制線圈，S2、電磁 執(zhí)行器控制開關(guān)，KJ2、電磁執(zhí)行器開關(guān)控制線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。
[0042] 如圖1和2所示，輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，包括制動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)。制動(dòng)裝置 包括輪轂電機(jī)1、電機(jī)控制器2、行星減速器3、電磁執(zhí)行器4、磁粉制動(dòng)器5和車載鋰電池10。 每個(gè)車輪內(nèi)部都集成有輪轂電機(jī)1、電機(jī)控制器2、行星減速器3和磁粉制動(dòng)器4;電機(jī)控制器 2固定在車架上，輪轂電機(jī)1的定子(外殼）固定在車架上，每個(gè)輪轂電機(jī)1由一個(gè)電機(jī)控制器 控制。輪轂電機(jī)1經(jīng)行星減速器3連接磁粉制動(dòng)器5,磁粉制動(dòng)器輸出軸9與輪轂6采用螺栓連 接;輪胎7套置在輪轂6上。
[0043] 如圖2和3所示，行星減速器3包括太陽輪3-1、行星輪3-2、行星架3-3、齒圈3-4、減 速器外殼3-5和電磁執(zhí)行器4。太陽輪3-1固定在輪轂電機(jī)1的電機(jī)輸出軸1-1上，且通過與沿 圓周均布的三個(gè)行星輪3-2與齒圈3-4嚙合;齒圈3-4與減速器外殼3-5構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，行星輪 3-2與行星架3-3的端部構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副;行星架3-3的中心處與磁粉制動(dòng)器輸入軸8通過花鍵連 接。齒圈3-4外側(cè)面開設(shè)沿圓周均布的八個(gè)槽深為10mm的圓槽;減速器外殼3-5開設(shè)沿圓周 均布的四個(gè)孔徑與圓槽槽寬相等的圓孔。
[0044] 如圖3所示，電磁執(zhí)行器4由擋塊4-1、滑桿4-2、彈簧4-3、電磁鐵4-4和電磁執(zhí)行器 外殼4-5組成。電磁執(zhí)行器外殼4-5用螺栓固定在減速器外殼3-5上，電磁鐵4-4固定在電磁 執(zhí)行器外殼4-5上?；瑮U4-2-端固定在電磁鐵4-4上，擋塊4-1與滑桿4-2另一端構(gòu)成滑動(dòng) 副。彈簧4-2套置在滑桿4-2上，兩端分別與電磁鐵4-4和擋塊4-1接觸。四個(gè)電磁執(zhí)行器的擋 塊4-1分別設(shè)置在減速器外殼3-5對(duì)應(yīng)的一個(gè)圓孔內(nèi)；擋塊4-1在彈簧4-3作用下嵌入齒圈3-4外側(cè)面的圓槽內(nèi)從而固定齒圈3-4，電磁鐵4-4通電時(shí)擋塊4-1從圓槽內(nèi)吸出。
[0045] 如圖2所示，磁粉制動(dòng)器5由磁輒5-1、激磁線圈5-2、轉(zhuǎn)子5-3、磁粉5-4、板靴5-5、后 端蓋5-6、軸承5-7、前端蓋5-8、磁粉制動(dòng)器輸入軸8和磁粉制動(dòng)器輸出軸9組成。磁粉制動(dòng)器 輸入軸8的兩端分別通過軸承5-7支承在減速器殼體3-5和前端蓋5-8上;磁粉制動(dòng)器輸出軸 9的一端外花鍵與磁粉制動(dòng)器輸入軸8的內(nèi)花鍵連接，另一端與車輪輪轂通過螺栓連接;后 端蓋5-6與車架固定，磁粉制動(dòng)器輸出軸9通過軸承5-7支承在后端蓋5-6上;轉(zhuǎn)子5-3和板靴 5-5設(shè)置在前、后端蓋之間；轉(zhuǎn)子5-3固定在磁粉制動(dòng)器輸入軸8上;板靴5-5呈圓環(huán)結(jié)構(gòu)，固 定在后端蓋5-6上，與轉(zhuǎn)子5-3同軸設(shè)置，且與轉(zhuǎn)子5-3的徑向間隙內(nèi)填入導(dǎo)磁率髙和耐熱性 好的磁粉5-4。磁輒5-1套在轉(zhuǎn)子外，且兩端分別與前、后端蓋固定;磁輒內(nèi)部裝有激磁線圏 5-2。為節(jié)省空間，軸承5-7設(shè)計(jì)在磁粉制動(dòng)器5內(nèi)部。
[0046] 磁粉制動(dòng)器5可以實(shí)現(xiàn)汽車按設(shè)定力矩制動(dòng)。當(dāng)激磁線圏5-2不通電時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 由于離心力的作用，磁粉被甩在轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上，磁粉與板靴之間沒有接觸，輪轂電機(jī)1帶動(dòng) 車輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)激磁線圏5-2接通直流電源后產(chǎn)生電磁場，工作介質(zhì)磁粉在磁力線作用下形成 磁粉鏈，把轉(zhuǎn)子、板靴聯(lián)接起來，由于板靴固定，轉(zhuǎn)子被制動(dòng)。磁粉制動(dòng)器的激磁電流和制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系，通過控制激勵(lì)電流的大小即可控制制動(dòng)力矩的大小，便于制動(dòng)力的 分配。
[0047]如圖4所示，控制系統(tǒng)包括蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器11、AC/DC轉(zhuǎn)換器12、電機(jī)線路 DC/DC轉(zhuǎn)換器13、制動(dòng)踏板位置傳感器14、車速傳感器15、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器16、整車控 制器17、車載電器18、電路開關(guān)S1、電路開關(guān)控制線圈KJ1、電磁執(zhí)行器開關(guān)S2和電磁執(zhí)行器 開關(guān)控制線圈KJ2。整車控制器17控制四個(gè)磁粉制動(dòng)器5、四個(gè)電機(jī)控制器2、電路開關(guān)控制 線圈KJ1和電磁執(zhí)彳丁器開關(guān)控制線圈KJ2;電路開關(guān)控制線圈KJ1控制電路開關(guān)S1，電磁執(zhí)行 器開關(guān)控制線圈KJ2控制電磁執(zhí)行器開關(guān)S2;蓄電池10的正極接電路開關(guān)S1及電磁執(zhí)行器 開關(guān)S2的一端，電路開關(guān)S1的另一端接蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器11的一端；蓄電池線路DC/ DC轉(zhuǎn)換器11的另一端接電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換器13、車載電器18及四個(gè)磁粉制動(dòng)器5的激磁線 圏5-2-端；電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換器13的另一端接AD/DC變換器12的一端；四個(gè)電機(jī)控制器2 并聯(lián)接AD/DC變換器12的另一端，每個(gè)電機(jī)控制器2的控制輸出端接對(duì)應(yīng)輪轂電機(jī)1的控制 輸入端；四個(gè)輪轂電機(jī)1并聯(lián)接車載電器18的另一端、蓄電池10的負(fù)極及四個(gè)激磁線圏5-2 的另一端;所有電磁執(zhí)行器的電磁鐵4-4并聯(lián)接在電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的另一端及蓄電池10 負(fù)極。制動(dòng)踏板位置傳感器14檢測到的制動(dòng)踏板位置信號(hào)、車速傳感器15檢測到的車速信 號(hào)、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器16檢測到的蓄電池荷電狀態(tài)信號(hào)分別輸入到整車控制器17中， 整車控制器17計(jì)算每個(gè)車輪上非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的大小。非回饋制動(dòng)力大小是由 整車控制器17控制磁粉制動(dòng)器5的激勵(lì)電流大小，從而控制磁粉制動(dòng)器5制動(dòng)力矩的大小而 得。而再生制動(dòng)力大小是由整車控制器17通過電機(jī)控制器2來控制電機(jī)1制動(dòng)力矩的大小而 得。
[0048]制動(dòng)能量回收控制方法，包括制動(dòng)力分配過程和能量回收利用過程，具體如下： [0049]制動(dòng)力分配過程具體如下：
[0050] 1、整車控制器17根據(jù)制動(dòng)踏板位置傳感器14測得的信號(hào)求出需求的總制動(dòng)力F大 小，將需求的總制動(dòng)力F按理想的前后輪制動(dòng)力分配關(guān)系分配至前、后輪，理想的前后輪制 動(dòng)力分配關(guān)系的計(jì)算公式為：
[0051]
[0052]式中，G為汽車重力;b為汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離;hg為汽車質(zhì)心高度，L為汽 車前、后軸的軸距;Ff為兩個(gè)前輪分配到的總制動(dòng)力，F(xiàn)r為兩個(gè)后輪分配到的總制動(dòng)力。 [0053] 2、整車控制器17將F r平均分配給兩個(gè)后輪，將Ff平均分配給兩個(gè)前輪。
[0054] 3、每個(gè)車輪上進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的分配，各個(gè)車輪的非回饋制動(dòng)力 與再生制動(dòng)力分配原則一致，現(xiàn)以后輪為例，進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的分配。 [0055]首先檢測蓄電池剩余電量S0C，當(dāng)蓄電池剩余電量較滿時(shí)，充電會(huì)對(duì)蓄電池造成損 傷。在S0C>85 %的情況下，蓄電池不允許被充電。與此同時(shí)，綜合考慮蓄電池與輪轂電機(jī)的 影響，將非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力之間的分配分為以下四種情況。輪轂電機(jī)制動(dòng)能力通 過輪轂電機(jī)在車速v下的最大制動(dòng)力矩表達(dá)，即T Mt = T"tmaxKv，其中，Kv為對(duì)應(yīng)車速下的電機(jī) 制動(dòng)力矩因數(shù)，T" tmax為輪轂電機(jī)的最大扭矩，Κν、TMtmax是由電機(jī)參數(shù)決定的。
[0056] ①當(dāng)S0C>85%，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，而輪轂電機(jī)制動(dòng)能力較 強(qiáng)。車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，回收功率的最大值為車載電器功率 P&，剩余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng)器承擔(dān)，即再生制動(dòng)力Fmotimir^Peie/Hv)，0.5Fr)，min為取 最小值，非回饋制動(dòng)力F mp = 0.5Fr-F"t，其中，Pele為車載電器功率。
[0057] ②當(dāng)S0C>85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，輪轂電機(jī)制動(dòng)能力較弱。 車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，而輪轂電機(jī)再生制動(dòng)力被車載電器功率 Pele 與電機(jī)制動(dòng)能力共同限制，即 Fmot = min(Pele/(4v)，TmotmaxKv/r，0 · 5Fr)，F(xiàn)mp = 0 · 5Fr_Fmot， 其中，r為車輪外徑。
[0058] ③當(dāng)S0CS85%，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，電機(jī)制動(dòng)能力較強(qiáng)。車輪的 制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收功率的最大值為車載電器和蓄電池充電 的最大功率Pbat之和，剩余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng)器承擔(dān)，即Fm〇t = min[ (Pele+Pbat)/(4v)， 0.5Fr ] , Fmp = 0.5Fr-Fmot 〇
[0059] ④當(dāng)S0CS85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，電機(jī)制動(dòng)能力較弱。車輪的 制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收的最大值為電機(jī)制動(dòng)能力的限制值，剩 余的制動(dòng)由磁粉制動(dòng)器承擔(dān)，即 Fmot =min ( TmotmaxKv/r，0.5Fr )，F(xiàn)mp = 0.5Fr-Fmot。
[0060] 能量回收利用過程包括如下兩個(gè)過程：1、控制輪轂發(fā)電機(jī)1產(chǎn)生的電流流向，從而 控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用;2、控制電磁執(zhí)行器4的工作狀況，從 而控制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝唷?br>[0061 ]控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用：在蓄電池10與DC/DC轉(zhuǎn)換 器11中間接入電控開關(guān)S1，整車控制器17通過控制線圈KJ1的電流來控制電路開關(guān)S1的通 斷。根據(jù)加速踏板位置傳感器14傳來的加速踏板位置信號(hào)、車速傳感器傳來的車速信號(hào)V、 電池荷電狀態(tài)傳感器16傳來的電池荷電狀態(tài)信號(hào)控制電控開關(guān)控制線圈KJ1中的電流，來 控制電路開關(guān)S1的通斷，接通或切斷蓄電池，來控制輪轂發(fā)電機(jī)1產(chǎn)生的電流流向，從而控 制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用。當(dāng)電路開關(guān)S1閉合時(shí)，輪轂電機(jī)1與蓄 電池10、磁粉制動(dòng)器5和車載電器18并聯(lián)連接；當(dāng)電路開關(guān)S1斷開時(shí)，蓄電池10從電路中切 斷，無法對(duì)輪轂電機(jī)1、磁粉制動(dòng)器5及車載電器18供電，同時(shí)，在制動(dòng)時(shí)蓄電池10也不接收 輪轂電機(jī)1的充電。具體情況如下：
[0062]①當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)行駛，即加速踏板位置傳感器14檢測的制動(dòng)踏板位置信號(hào)N = 0時(shí)。 整車控制器17給電控開關(guān)控制線圈KJ1提供高電平，電路開關(guān)S1處于閉合狀態(tài)，蓄電池給輪 轂電機(jī)以及車載電器提供電能。
[0063]②當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，即制動(dòng)踏板位置信號(hào)N>0時(shí)，電控開關(guān)控制線圈KJ1的狀 態(tài)還要根據(jù)蓄電池剩余電量S0C以及當(dāng)前四個(gè)輪轂電機(jī)制動(dòng)功率之和pmcit判斷，pmcit = 4vFMt。當(dāng)S0C>85%SPMt<Pei e，整車控制器17給電控開關(guān)控制線圈KJ1提供低電平，電路開 關(guān)S1處于斷開狀態(tài)，輪轂電機(jī)回收而來的能量僅僅供給車載電器和磁粉制動(dòng)器5使用，不給 蓄電池充電。
[0064] ③當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，另S0C彡85%且PMt彡P(guān)ei e時(shí)，整車控制器17給電控開關(guān)控 制線圈KJ1提供高電平，電路開關(guān)S1處于閉合狀態(tài)，電機(jī)回收而來的能量不僅提供給車載電 器和磁粉制動(dòng)器5，多余的電能給蓄電池充電。
[0065]電磁執(zhí)行器4控制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝啵盒行菧p速器的電磁執(zhí)行 器4串聯(lián)電磁執(zhí)行器開關(guān)S2后接入蓄電池10兩端。整車控制器17根據(jù)車速信號(hào)來控制電磁 執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2的電流，從而控制電磁執(zhí)行器控制電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的通斷，來控制電 磁執(zhí)行器4的工作狀況。非急劇制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整車控制器17向電磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供 低電平，電磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2無電流，電磁執(zhí)行器開關(guān)S2斷開，電磁執(zhí)行器4不通電，擋 塊4-1在彈簧4-3的作用下抵在齒圈3-4的圓槽內(nèi)，在擋塊4-1和減速器外殼3-5的作用下，齒 圈3-4被固定。動(dòng)力由行星減速器的太陽輪3-1傳向行星架3-3,從而使動(dòng)力從輪轂電機(jī)傳向 車輪。當(dāng)車速急劇下降時(shí)，判斷汽車處于急劇制動(dòng)狀態(tài)，整車控制器17控制電磁執(zhí)行器開關(guān) 控制線圈KJ2通電，電磁執(zhí)行器給電磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供高電平，使電磁執(zhí)行器控制 電磁執(zhí)行器開關(guān)S2閉合，電磁執(zhí)行器4通電，電磁鐵4-4克服彈簧4-3吸合擋塊4-1，齒圈3-4 被釋放，即車輪帶動(dòng)齒圈空轉(zhuǎn)，相當(dāng)于電機(jī)與車輪之間的動(dòng)力連接被切斷，有效地保護(hù)了電 機(jī)。具體情況如下：
[0066] ①當(dāng)汽車處于非急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a>_8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器17給 電磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供低電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于斷開狀態(tài)，電磁執(zhí)行器不工 作，動(dòng)力由輪轂電機(jī)傳到車輪。
[0067] ②當(dāng)汽車處于急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a彡-8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器17給電 磁執(zhí)行器開關(guān)線圈KJ2提供高電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)，電磁執(zhí)行器4工作， 電磁鐵4-4吸合擋塊4-1，釋放齒圈3-4,齒圈可以空轉(zhuǎn)，相當(dāng)于切斷了輪轂電機(jī)與車輪之間 的動(dòng)力傳遞。極端工況下，保護(hù)了輪轂電機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，包括制動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的制動(dòng)裝 置包括輪轂電機(jī)、電機(jī)控制器、行星減速器、電磁執(zhí)行器、磁粉制動(dòng)器和車載鋰電池;每個(gè)車 輪內(nèi)部都集成有輪轂電機(jī)、電機(jī)控制器、行星減速器和磁粉制動(dòng)器;所述的電機(jī)控制器固定 在車架上，輪轂電機(jī)的定子固定在車架上，每個(gè)輪轂電機(jī)由一個(gè)電機(jī)控制器控制;輪轂電機(jī) 經(jīng)行星減速器連接磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器輸出軸與輪轂采用螺栓連接;行星減速器包括 齒圈、減速器外殼和電磁執(zhí)行器;減速器外殼通過軸承支承在磁粉制動(dòng)器的磁粉制動(dòng)器輸 入軸上;齒圈與減速器外殼構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，并與減速器外殼通過多個(gè)電磁執(zhí)行器連接； 所述的磁粉制動(dòng)器由磁輒、激磁線圈、轉(zhuǎn)子、磁粉、板靴、后端蓋、軸承、前端蓋、磁粉制 動(dòng)器輸入軸和磁粉制動(dòng)器輸出軸組成;所述磁粉制動(dòng)器輸入軸的兩端分別通過軸承支承在 行星減速器的減速器殼體和前端蓋上;磁粉制動(dòng)器輸出軸的一端外花鍵與磁粉制動(dòng)器輸入 軸的內(nèi)花鍵連接，另一端與車輪輪轂通過螺栓連接;后端蓋與車架固定，磁粉制動(dòng)器輸出軸 通過軸承支承在后端蓋上;轉(zhuǎn)子和板靴設(shè)置在前、后端蓋之間;轉(zhuǎn)子固定在磁粉制動(dòng)器輸入 軸上;板靴呈圓環(huán)結(jié)構(gòu)，固定在后端蓋上，與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，且與轉(zhuǎn)子的徑向間隙內(nèi)填入磁 粉;磁輒套在轉(zhuǎn)子外，且兩端分別與前、后端蓋固定;磁輒內(nèi)部裝有激磁線圏； 所述的控制系統(tǒng)包括蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC轉(zhuǎn)換器、電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換器、 制動(dòng)踏板位置傳感器、車速傳感器、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器、整車控制器、車載電器、電路開 關(guān)S1、電路開關(guān)控制線圈KJ1、電磁執(zhí)行器開關(guān)S2和電磁執(zhí)行器開關(guān)控制線圈KJ2;整車控制 器控制四個(gè)磁粉制動(dòng)器、四個(gè)電機(jī)控制器、電路開關(guān)控制線圈KJ1和電磁執(zhí)行器開關(guān)控制線 圈KJ2;電路開關(guān)控制線圈KJ1控制電路開關(guān)S1，電磁執(zhí)彳丁器開關(guān)控制線圈KJ2控制電磁執(zhí)行 器開關(guān)S2;蓄電池的正極接電路開關(guān)S1及電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的一端，電路開關(guān)S1的另一端 接蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的一端；蓄電池線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一端接電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn) 換器、車載電器及四個(gè)磁粉制動(dòng)器的激磁線圏一端；電機(jī)線路DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一端接AD/ DC變換器的一端；四個(gè)電機(jī)控制器并聯(lián)接AD/DC變換器的另一端，每個(gè)電機(jī)控制器的控制輸 出端接對(duì)應(yīng)輪轂電機(jī)的控制輸入端；四個(gè)輪轂電機(jī)并聯(lián)接車載電器的另一端、蓄電池的負(fù) 極及四個(gè)激磁線圏的另一端;所有電磁執(zhí)行器的電磁鐵并聯(lián)接在電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的另一 端及蓄電池負(fù)極；制動(dòng)踏板位置傳感器檢測到的制動(dòng)踏板位置信號(hào)、車速傳感器檢測到的 車速信號(hào)、蓄電池荷電狀態(tài)傳感器檢測到的蓄電池荷電狀態(tài)信號(hào)分別輸入到整車控制器 中，整車控制器計(jì)算每個(gè)車輪上非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的大??；非回饋制動(dòng)力大小是 由整車控制器控制磁粉制動(dòng)器的激勵(lì)電流大小，從而控制磁粉制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小而 得;而再生制動(dòng)力大小是由整車控制器通過電機(jī)控制器來控制電機(jī)制動(dòng)力矩的大小而得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的行星減速器 還包括太陽輪、行星輪和行星架;所述的太陽輪固定在輪轂電機(jī)的電機(jī)輸出軸上，且通過與 沿圓周均布的三個(gè)行星輪與齒圈嚙合;行星輪與行星架的端部構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；行星架的中心 處與磁粉制動(dòng)器輸入軸通過花鍵連接;所述的齒圈外側(cè)面開設(shè)沿圓周均布的多個(gè)圓槽，圓 槽的數(shù)量與電磁執(zhí)行器的數(shù)量相等;減速器外殼開設(shè)沿圓周均布的四個(gè)孔徑與圓槽槽寬相 等的圓孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電磁執(zhí)行器 由擋塊、滑桿、彈簧、電磁鐵和電磁執(zhí)行器外殼組成;所述的電磁執(zhí)行器外殼用螺栓固定在 減速器外殼上，電磁鐵固定在電磁執(zhí)行器外殼上;所述的滑桿一端固定在電磁鐵上，擋塊與 滑桿另一端構(gòu)成滑動(dòng)副;彈簧套置在滑桿上，兩端分別與電磁鐵和擋塊接觸;每個(gè)電磁執(zhí)行 器的擋塊設(shè)置在減速器外殼對(duì)應(yīng)的一個(gè)圓孔內(nèi)；擋塊在彈簧作用下嵌入齒圈外側(cè)面的圓槽 內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能量回收控制方法，其特征 在于:包括制動(dòng)力分配過程和能量回收利用過程，具體如下： 制動(dòng)力分配過程如下： 1、 整車控制器根據(jù)制動(dòng)踏板位置傳感器測得的信號(hào)求出需求的總制動(dòng)力F大小，將需 求的總制動(dòng)力F按理想的前后輪制動(dòng)力分配關(guān)系分配至前、后輪，理想的前后輪制動(dòng)力分配 關(guān)系的計(jì)算公式為：式中，G為汽車重力;b為汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離;hg為汽車質(zhì)心高度，L為汽車前、 后軸的軸距;Ff為兩個(gè)前輪分配到的總制動(dòng)力，F(xiàn)r為兩個(gè)后輪分配到的總制動(dòng)力； 2、 整車控制器將Fr平均分配給兩個(gè)后輪，將Ff平均分配給兩個(gè)前輪； 3、 每個(gè)車輪上進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的分配，各個(gè)車輪的非回饋制動(dòng)力與再 生制動(dòng)力分配原則一致;下面以后輪為例，分四種情況進(jìn)行非回饋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的 分配： ① 當(dāng)S0C>85%，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂 電機(jī)進(jìn)行能量回收，回收功率的最大值為車載電器功率Pele，剩余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng)器承 擔(dān)，即再生制動(dòng)力Fm〇t = min(Peie/(4v)，0.5Fr)，min為取最小值，非回饋制動(dòng)力Fm P = 0.5Fr-F"t，其中，Pele為車載電器功率； ② 當(dāng)S0C>85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池不允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂 電機(jī)進(jìn)行能量回收，F(xiàn)mot = min(Pele/(4v)，TmotmaxKv/r，0.5Fr)，F(xiàn)mp = 0.5Fr-Fmot，其中，r 為車輪 外徑;輪轂電機(jī)制動(dòng)能力通過輪轂電機(jī)在車速V下的最大制動(dòng)力矩表達(dá)，即TmotiTmotmaxKv， 其中，K v為對(duì)應(yīng)車速下的電機(jī)制動(dòng)力矩因數(shù)，TMtmax為輪轂電機(jī)的最大扭矩，Kv、T Mtmax是由電 機(jī)參數(shù)決定的； ③ 當(dāng)S0CS85%，車速高于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂 電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收功率的最大值為車載電器和蓄電池充電的最大功率Pb at之和，剩 余的制動(dòng)力由磁粉制動(dòng)器承擔(dān)，即 Fmot =min [ ( Pele+Pbat) / ( 4v )，0 · 5Fr ]，F(xiàn)mp = 0 · 5Fr-Fmot; ④ 當(dāng)S0CS85%，車速低于20km/h時(shí)，蓄電池允許充電，車輪的制動(dòng)力優(yōu)先分配給輪轂 電機(jī)進(jìn)行能量回收，但回收的最大值為電機(jī)制動(dòng)能力的限制值，剩余的制動(dòng)由磁粉制動(dòng)器 承擔(dān)，即 Fmot =min ( TmotmaxKv/r，0 · 5Fr )，F(xiàn)mp = 0 · 5Fr_Fmot; 能量回收利用過程包括如下兩個(gè)過程：1、控制輪轂發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流流向，從而控制 對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用；2、控制電磁執(zhí)行器的工作狀況，從而控 制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝啵? 控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用：在蓄電池與DC/DC轉(zhuǎn)換器中間 接入電控開關(guān)S1，整車控制器根據(jù)加速踏板位置傳感器傳來的加速踏板位置信號(hào)、車速傳 感器傳來的車速信號(hào)V、電池荷電狀態(tài)傳感器傳來的電池荷電狀態(tài)信號(hào)控制電控開關(guān)控制 線圈KJ1中的電流，控制電路開關(guān)S1的通斷，接通或切斷蓄電池，來控制輪轂發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的 電流流向，從而控制對(duì)輪轂電機(jī)在汽車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能的利用;具體如下： ① 當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)行駛，即加速踏板位置傳感器檢測的制動(dòng)踏板位置信號(hào)N = 0時(shí)，整車控 制器給電控開關(guān)控制線圈KJ1提供高電平，電路開關(guān)S1處于閉合狀態(tài)，蓄電池給輪轂電機(jī)以 及車載電器提供電能； ② 當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，即制動(dòng)踏板位置信號(hào)N>0時(shí)，電控開關(guān)控制線圈KJ1的狀態(tài)還 要根據(jù)蓄電池剩余電量SOC以及當(dāng)前四個(gè)輪轂電機(jī)制動(dòng)功率之和P Mt判斷，PMt = 4vFMt;當(dāng) 30〇85%或?_<?616，整車控制器給電控開關(guān)控制線圈耵1提供低電平，電路開關(guān)31處于斷 開狀態(tài)，輪轂電機(jī)回收而來的能量僅僅供給車載電器和磁粉制動(dòng)器使用，不給蓄電池充電； ③ 當(dāng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，另SOC彡85%且PMt多Pele時(shí)，整車控制器給電控開關(guān)控制線圈 KJ1提供高電平，電路開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電機(jī)回收而來的能量不僅提供給車載電器和磁粉 制動(dòng)器，多余的電能給蓄電池充電； 電磁執(zhí)行器控制輪轂電機(jī)與車輪之間動(dòng)力傳輸?shù)耐〝?行星減速器的電磁執(zhí)行器串聯(lián) 電磁執(zhí)行器開關(guān)S2后接入蓄電池兩端;整車控制器根據(jù)車速信號(hào)來控制電磁執(zhí)行器開關(guān)線 圈KJ2的電流，從而控制電磁執(zhí)行器控制電磁執(zhí)行器開關(guān)S2的通斷，來控制電磁執(zhí)行器的工 作狀況;具體情況如下： ① 當(dāng)汽車處于非急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a>-8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器給電磁執(zhí) 行器開關(guān)線圈KJ2提供低電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于斷開狀態(tài)，電磁執(zhí)行器不工作，動(dòng) 力由輪轂電機(jī)傳到車輪； ② 當(dāng)汽車處于急劇制動(dòng)狀態(tài)，即汽車加速度a$-8m/s2時(shí)，整車電機(jī)控制器給電磁執(zhí)行 器開關(guān)線圈KJ2提供高電平，使電磁執(zhí)行器開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)，電磁執(zhí)行器工作，電磁鐵 吸合擋塊，釋放齒圈，齒圈空轉(zhuǎn)，切斷了輪轂電機(jī)與車輪之間的動(dòng)力傳遞。
【文檔編號(hào)】B60K17/08GK105946589SQ201610313364
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】孟慶華, 趙婷婷, 蔡懷玉, 陳堂祿
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)