一种新能源汽车的高压机械制动系统及制动器的制作方法

本发明涉及新能源汽车制动，尤其涉及一种新能源汽车的高压机械制动系统及制动器。

背景技术：

1、新能源汽车在行驶过程中，需要通过机械制动系统对车轮施加机械制动力，以实现车辆减速、停车以及车身稳定控制，多个高压机械制动器共用制动直流母线时，多个执行电机的电流同时增加会使制动直流母线的负载发生快速变化，制动供电转换单元的输出响应以及供电线路阻抗可能使制动直流母线电压产生瞬态下降，进而影响连接于同一制动直流母线的其他高压机械制动器，使已经建立或者正在建立的机械制动力产生偏差，影响各车轮机械制动力的稳定建立。

2、多个高压机械制动器共用制动直流母线时，各执行电机虽然由对应的轮端制动控制器独立驱动，其供电状态仍会通过制动直流母线产生相互影响；在各执行电机单独工作正常且制动供电系统的持续供电能力满足要求的情况下，多个执行电机同时快速建立机械制动力仍会造成制动直流母线电压下降，并经制动直流母线影响其他高压机械制动器的工作状态；采用增加制动供电转换单元容量、增加母线储能部件或者提高供电线路设计余量的方式，提高制动供电系统承受负载变化的能力，但需要相应增加供电部件的设计余量，并且制动直流母线的实际瞬态状态还会受到车辆高压电源状态、制动供电转换单元输出响应以及供电线路状态的影响。采用总功率分配方式控制多个高压机械制动器时，控制重点通常在于确定有限供电能力下不同执行电机能够获得的供电量，容易对各车轮最终能够建立的机械制动力产生影响，而车辆制动过程中由上层车辆控制确定的各轮目标机械制动力通常还需要满足车辆减速及车身稳定控制要求。

3、因此，需要针对多个高压机械制动器共用制动直流母线的供电结构，对多个执行电机建立机械制动力过程中的电流变化进行协调，减小一个或多个高压机械制动器快速建立机械制动力时对其他高压机械制动器产生的供电影响，从而提高多个高压机械制动器共同工作时机械制动力建立的稳定性。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种新能源汽车的高压机械制动系统及制动器。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种新能源汽车的高压机械制动系统，包括车辆高压电源、制动供电转换单元、制动直流母线、中央制动控制器和多个高压机械制动器；

3、所述制动供电转换单元连接车辆高压电源和制动直流母线，各高压机械制动器共用制动直流母线，每个高压机械制动器包括轮端制动控制器和电驱机械制动执行器，所述电驱机械制动执行器包括执行电机、机械传动机构和摩擦件，执行电机经机械传动机构驱动摩擦件与制动鼓或制动盘配合产生车轮机械制动力；

4、所述中央制动控制器根据各轮目标机械制动力以及对应执行电机的电流和位置确定下一控制周期的电流增加需求，根据制动直流母线当前电压、允许最低工作电压、制动供电转换单元当前输出电流及本控制周期可增加的输出电流量确定母线允许负载增加量；

5、当多个执行电机的电流增加需求之和超过制动直流母线允许负载增加量时，限制至少一个正在增加机械制动力的执行电机的电流上升速度和/或调整其开始上升时刻，使本控制周期内多个执行电机的总电流增加量小于等于母线允许负载增加量，并根据实际母线电压修正电流上升速度和/或开始上升时刻。

6、本发明一个较佳实施例中，所述中央制动控制器通过以下方式中的至少一种限制多个执行电机的电流增加过程：

7、设置至少一个执行电机的电流上升速度上限；

8、将至少一个执行电机的电流增加需求分配至连续的两个以上控制周期；

9、延后至少一个执行电机开始增加电流的时刻。

10、本发明一个较佳实施例中，当同一车轴的左右车轮均需要增加机械制动力时，所述中央制动控制器将同一车轴的两个高压机械制动器作为同一协调组；

11、在上层车辆控制未要求同一车轴左右车轮具有不同目标机械制动力，且未要求左右车轮具有不同的机械制动力变化速度或不同的机械制动力建立过程的情况下，使同一协调组内两个执行电机采用相同的电流上升速度上限，和/或将两个执行电机开始增加电流的时刻之差控制在预设时差内，并在不同车轴对应的协调组之间调整电流增加过程。

12、本发明一个较佳实施例中，当至少一个高压机械制动器已建立机械制动力且其目标机械制动力未增加，另一个高压机械制动器需要增加机械制动力时，所述中央制动控制器优先限制需要增加机械制动力的高压机械制动器的执行电机电流上升速度和/或延后其开始增加电流的时刻，并且不因限制或延后降低已建立机械制动力的高压机械制动器的目标机械制动力。

13、本发明一个较佳实施例中，所述中央制动控制器持续检测实际母线电压；

14、当实际母线电压的下降速度超过预设下降速度，或者实际母线电压与所述允许最低工作电压之间的差值小于预设电压余量时，减小母线允许负载增加量和/或降低至少一个正在增加机械制动力的执行电机的电流上升速度；

15、当实际母线电压恢复至预设范围后，恢复所述母线允许负载增加量和/或执行电机的电流上升速度；所述中央制动控制器还根据多个控制周期中执行电机的实际总电流增加量与对应的母线电压下降量之间的关系，修正后续控制周期的母线允许负载增加量。

16、本发明一个较佳实施例中，当所述中央制动控制器确定多个高压机械制动器需要增加机械制动力时，在对应执行电机增加电流之前或增加电流的同时，向所述制动供电转换单元发送负载增加请求，所述制动供电转换单元根据负载增加请求提高允许输出电流和/或提高输出电流的增加速度。

17、本发明一个较佳实施例中，还包括设置于各高压机械制动器供电入口处的轮端入口电压检测单元以及用于检测对应执行电机电流的电流检测单元；

18、当一个高压机械制动器的执行电机增加电流后，若制动直流母线电压以及两个以上高压机械制动器的轮端入口电压同时下降超过预设值，则所述中央制动控制器判定发生公共母线瞬态扰动；

19、若仅一个高压机械制动器的轮端入口电压下降超过预设值，而制动直流母线电压及其他高压机械制动器的轮端入口电压处于预设变化范围内，则判定一个高压机械制动器的供电支路异常。

20、一种新能源汽车的高压机械制动器，用于执行制动系统，包括轮端制动控制器、电流检测单元、位置检测单元和电驱机械制动执行器，

21、所述电驱机械制动执行器包括执行电机、机械传动机构和摩擦件，执行电机经机械传动机构驱动摩擦件与制动鼓或制动盘配合产生车轮机械制动力；

22、所述轮端制动控制器具有用于与其他高压机械制动器共同连接制动直流母线的供电端以及用于与中央制动控制器通信的通信端，

23、所述轮端制动控制器采集执行电机当前电流和位置并发送至中央制动控制器；中央制动控制器根据目标机械制动力、执行电机电流和位置确定电流增加需求，并向轮端发送电流建立控制指令，

24、所述电流建立控制指令包括允许电流增加量、电流上升速度上限和开始增加电流的时刻中的至少一种；所述轮端制动控制器按照电流建立控制指令控制执行电机增加电流，并使高压机械制动器达到目标机械制动力。

25、本发明一个较佳实施例中，所述高压机械制动器为鼓式制动器，包括制动底板、两个制动蹄、设置于制动蹄上的摩擦片以及回位弹簧，所述机械传动机构包括减速机构，以及丝杆传动组件或制动凸轮传动组件，其中丝杆传动组件包括丝杆以及由丝杆驱动的推杆；所述执行电机经减速机构和丝杆、推杆或制动凸轮驱动两个制动蹄向外张开，使摩擦片压紧制动鼓以产生车轮机械制动力。

26、本发明一个较佳实施例中，所述高压机械制动器为盘式制动器，所述摩擦件包括制动块，所述机械传动机构将执行电机的转动转换为制动块朝向制动盘的移动，使制动块压紧制动盘以产生车轮机械制动力。

27、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

28、（1）本发明针对多个高压机械制动器共用制动直流母线时，一个或者多个高压机械制动器快速建立机械制动力所引起的瞬态负载变化，通过获取各执行电机的电流增加需求，并根据制动直流母线当前电压、允许最低工作电压、制动供电转换单元当前输出电流以及当前控制周期内可增加的输出电流量，确定母线允许负载增加量；当多个执行电机的电流增加需求之和超过母线允许负载增加量时，对至少一个正在增加机械制动力的执行电机的电流上升速度和开始增加电流的时刻进行调整，使多个执行电机在同一控制周期内形成的总电流增加量与制动直流母线当前能够承受的负载变化程度相匹配；在新增负载实际形成过程中限制制动直流母线的瞬态负载增加程度，减小因制动供电转换单元输出电流不能同步跟随多个执行电机快速增流而产生的母线电压下降，并降低一个高压机械制动器快速建力经公共供电路径对其他高压机械制动器驱动状态产生的影响，从而提高多个高压机械制动器共同工作时机械制动力建立过程的稳定性。

29、（2）本发明的协调控制作用于各高压机械制动器达到目标机械制动力的电流建立过程，当部分高压机械制动器已经建立机械制动力，而其他高压机械制动器产生新的机械制动力增加需求时，优先限制需要增加机械制动力的高压机械制动器所对应执行电机的新增电流，并通过降低电流上升速度或者延后开始增加电流的时刻，使新增机械制动力按照制动直流母线当前供电状态逐步建立，不通过主动降低其他车轮已经建立的机械制动力获得供电余量；高压机械制动系统能够在保持车辆原有制动力分配要求的基础上，对不同轮端的机械制动力建立时间过程进行协调，减少公共供电状态变化对已经建立机械制动力的高压机械制动器造成的干扰，并能够与车辆已有的制动力分配、abs及esc控制配合使用，使公共制动直流母线协调控制与车辆上层制动控制之间保持明确的功能边界。

30、（3）本发明还根据协调控制后的实际母线电压对电流建立过程进行修正，并能够根据执行电机实际总电流增加量与对应母线电压下降量之间的关系修正后续控制周期的母线允许负载增加量，使高压机械制动系统能够根据车辆高压电源状态、制动供电转换单元输出响应、供电线路状态以及母线储能状态的变化调整执行电机电流建立程度。与仅依据制动供电转换单元额定输出能力或者固定电流上升速度进行控制相比，本发明能够利用实际供电状态对多个高压机械制动器的新增负载进行动态约束；同时，通过在执行电机增加电流之前或者同时向制动供电转换单元发送负载增加请求，使供电侧输出响应与轮端负载增加过程相互配合，无需改变高压机械制动器已有的执行电机、机械传动机构以及摩擦件所形成的基本机械制动结构，鼓式高压机械制动器和盘式高压机械制动器均能够采用，有利于降低多个高压机械制动器同时快速建力时对扩大制动供电转换单元、供电线路和母线储能部件设计余量的依赖。