一種商用車電力輔助制動系統及其方法與流程

本發明涉及商用車輛，特別涉及大中型商用車輛的電力輔助制動系統，以便解決車輛在下長坡路段行駛時，減少行車制動系統的工作頻率，有效提高制動效能的穩定性，保證車輛的運行安全。

背景技術：

隨著現代汽車運行速度越來越快，汽車的制動負荷也越來越大，特別是在頻繁停車的市內公共汽車上、山區行駛汽車上和下長坡時，制動負荷過大的問題更加突出。若這些制動負荷全部由行車制動系統來承擔，就會造成制動（盤）鼓和制動摩擦片過熱，從而造成制動效能下降，甚至制動能力完全消失；進而導致制動摩擦片和制動（盤）鼓的使用壽命大大縮短，使得汽車的使用成本上升，維修工作量加大。為解決該問題，在大型汽車上加裝輔助制動系統。

此外，山路地區公路的坡道、彎道多,特別下長坡道的路段較多,因而上述問題在商用車上尤為突出。

為解決此問題,海格客車生產的6m及長以上客車均配置了輔助制動系統,包括發動機排氣制動、電渦流緩速器以使海格客車在下長坡時保持穩定的車速并提高行車安全性。用于車輛的輔助制動裝置的解決方案主要有以下幾種形式：

發動機制動：對行駛中汽車的發動機停止供給燃料，并將變速器掛入某一前進檔，使汽車得以通過驅動輪和傳動系帶動發動機曲軸繼續旋轉。這樣，發動機就變成消耗汽車動能從而對汽車起緩速作用的空氣壓縮機。在這種情況下，汽車對發動機輸入的動能大部分耗損在機內的進氣、壓縮、排氣過程中，小部分消耗于對水泵、油泵、空壓機、發電機等附件的驅動上。發動機及上述各附件阻礙曲軸旋轉的力矩即為制動力矩，將通過傳動系放大后傳給驅動輪。

發動機排氣輔助制動：大型柴油發動機車輛在下長坡或減速行駛時，使用發動機排氣制動作為輔助制動裝置，一般是通過操縱駕駛室內的排氣制動開關，通過氣壓控制發動機排氣蝶閥，進而控制發動機的排氣實現的。如果在實施排氣制動過程中，加大發動機油門或對變速器進行換檔，發動機可能會因為排氣不暢而熄火，這樣不僅達不到車輛減速的目的，而且行車制動供能的氣泵和由發動機提供動力的轉向油泵因發動機熄火也不能工作，影響行車的安全。

電渦流緩速器：電渦流緩速器由轉動的圓盤和固定的磁極、線圈組成。線圈在通電后產生磁場，由于圓盤在這一磁場中轉動，因此有電渦流流過，電渦流和磁場間相互作用產生制動力矩。其中隨電渦流而產生的熱量由裝設在圓盤上的散熱片散發到大氣中。電渦流緩速器常用于大型客車上。

液力緩速器：其制動力矩的大小取決于工作腔內的油壓和油量，以及轉子的轉速。當汽車下坡時，汽車在重力作用下滑行，使液力緩速器的轉子高速運轉。液力緩速器的主要零件是固定葉輪和旋轉葉輪，一般安裝在變速器處。當汽車需要緩速時，汽車通過驅動橋和變速器等反帶液力緩速器的旋轉葉輪轉動，固定葉輪通過流動的液體對旋轉葉輪產生阻力矩，使汽車緩速。

牽引電動機緩速器：當電力傳動的汽車需要緩速時，可將牽引電動機改為發電機，把汽車的行駛動能轉變為電能。對于采用電傳動的汽車，可以對電動驅動輪中的牽引電動機停止供電，使之受驅動輪驅動而成為發電機，將汽車的部分動能轉變成電能，再使之通過電阻轉變為熱能而耗散。這時電動機對驅動輪的阻力矩即為制動力矩。

關于大型商用車的電氣化緩速裝置，雖然有相關專利闡述，卻沒有對緩速機構方案的詳細描述。為此，本發明專利提出了一種有效的解決方案及控制方法。

技術實現要素：

本發明目的是：提供一種商用車電力輔助制動系統的解決方案，為商用車在坡道上提供充足的制動力，提高制動效能，保證車輛的運行穩定性與行駛安全性。

本發明的技術方案是：

對車輛進行電氣化改造，對于傳統的發動機驅動車輛而言，增加電力輔助制動系統，包括電動機及控制器、制動電阻、冷卻裝置及其控制元件。對于電動汽車而言，如果是容量較大的電池，則可不做相應的改造。針對快充型電池，因電池容量較小，則可根據實際情況增加制動電阻。對于混合動力汽車而言，增加制動電阻、冷卻裝置及其控制元件。此外，優化制動電阻冷卻裝置的布局，在發動機冷卻系統上增加旁路，提高了系統的自由度，低速下坡工況下當不需要發動機制動時，發動機停機，只用電動機來輔助制動，在一定程度上實現了節能之目的，具體如下。

一種商用車電力輔助制動系統，作為車輛發動機制動系統的輔助裝置，包括電動機及其控制器，和制動電阻、儲能裝置；所述電動機在反饋制動過程中產生的電能通過控制器向儲能裝置充電，或通過制動電阻消耗掉。

優選的，所述制動電阻連接有冷卻裝置。所述冷卻裝置在車輛的發動機冷卻系統上增加旁路，使發動機冷卻液流經制動電阻。

優選的，接通制動電阻的冷卻液的水管上連接有一個電控三通閥，所述電控三通閥的第一接口通過發動機散熱器接通發動機的水道，第二接口直接接通制動電阻，第三接口通過一電動水泵接通制動電阻，制動電阻另一端接通發動機的水道。

優選的，所述發動機散熱器還設有冷卻風扇，用于對散熱器進行冷卻。

商用車電力輔助制動系統的制動方法：包括高速制動模式和低速制動模式；其中：

高速制動模式：發動機轉速大于特定值時，發動機制動與電動機反饋制動共同作用，制動電阻與發動機共用冷卻循環系統；

低速制動模式：發動機轉速低于特定值時，只采用電動機反饋制動，發動機停機，制動電阻采用電動水泵循環冷卻。

優選的，在高速制動模式下，還判斷儲能裝置的荷電狀態：

當儲能裝置充滿電時，發動機制動與電動機反饋制動共同作用，電動機反饋制動產生的電能通過制動電阻消耗；

當儲能裝置未充滿電時，優先采用電動機反饋制動，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，發動機停機，制動電阻不工作；此外，當制動能量大于電動機反饋制動能力時，發動機制動與電動機反饋制動共同作用，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，制動電阻不工作。

優選的，在低速制動模式下，還判斷儲能裝置的荷電狀態：

當儲能裝置充滿電時，采取電動機反饋制動，反饋制動產生的電能通過制動電阻消耗，發動機停機；當儲能裝置未充滿電時，采用電動機反饋制動，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，發動機停機，制動電阻不工作。

本發明的優點是：

1．本發明所提供的商用車電力輔助制動系統，當車輛在坡道上下坡時，根據車速的不同而選擇不同的輔助制動方案，有效的提高了制動效能穩定性，保證了車輛的運行穩定性與行駛安全性。

2．本發明還優化了制動電阻冷卻裝置的布局，在發動機冷卻系統上增加旁路，提高了系統的自由度，低速下坡工況下當不需要發動機制動時，發動機停機，只用電動機來輔助制動，在一定程度上實現了節能之目的。

3.本發明電動機在反饋制動過程中產生的電能通過控制器向儲能裝置充電，在儲能裝置充滿電的情況下，才通過制動電阻消耗掉，節能儉約。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明所述的電力輔助制動系統的結構示意圖；

圖2為本發明所述的電力輔助制動系統的控制流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明所揭示的商用車電力輔助制動系統，作為車輛發動機制動系統的輔助裝置，包括電動機及其控制器，和制動電阻、儲能裝置；所述控制器分別通過電控開關k1、k2接通制動電阻和向儲能裝置的儲能元件。

在車輛的發動機冷卻系統上增加旁路，使發動機冷卻液流經制動電阻。接通制動電阻的冷卻液的水管上連接有一個電控三通閥，所述電控三通閥的接口1通過發動機散熱器接通發動機的水道，接口3通過一電動水泵接通制動電阻，接口2直接接通制動電阻，制動電阻另一端接通發動機的水道。所述發動機散熱器還設有冷卻風扇，用于對散熱器進行冷卻。

結合圖2詳細說明使用本發明所述電力輔助制動系統的控制策略：

首先對車輛的運行狀態進行判斷，當車輛處于制動工況時，首先對發動機轉速進行判斷，分為高速制動和低速制動兩種模式。

當轉速大于特定值l時，判斷儲能裝置的荷電狀態。當儲能裝置充滿電時，采取發動機制動與電動機反饋制動的方法，反饋制動產生的電能通過制動電阻消耗，制動電阻與發動機共用冷卻循環系統，此時圖1中的電控三通閥1、2接口聯通，電控開關k1接通，k2斷開。當儲能裝置未充滿電時，優先采用電動機反饋制動的方法，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，發動機停機，制動電阻不工作，電控開關k1斷開，k2接通；此外，當制動能量大于電動機反饋制動能力時，發動機制動與電動機反饋制動共同作用，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，制動電阻不工作，電控開關k1斷開，k2接通。

當轉速低于特定值l時，判斷儲能裝置的荷電狀態。當儲能裝置充滿電時，采取電動機反饋制動的方法，反饋制動產生的電能通過制動電阻消耗，發動機停機，制動電阻采用電動水泵循環冷卻，此時圖1中的電控三通閥1、3接口聯通，電控開關k1接通，k2斷開。當儲能裝置未充滿電時，采用電動機反饋制動的方法，反饋制動產生的電能儲存于儲能裝置內，發動機停機，制動電阻不工作，電控開關k1斷開，k2接通。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。