新能源商用车非接触式联合缓速制动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新能源商用车上的辅助制动系统，具体涉及一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统。
【背景技术】
[0002]新能源车辆在我国发展迅速，纯电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆在我国的许多地区得到了应用。再生制动是小型混合动力乘用车较常用的辅助制动方式之一，再生制动既能在车辆制动时将车辆的动能转化成为能够储存的能量储存起来，又能有效提高新能源车辆的能量利用率和行驶里程。目前，再生制动技术在小型混合动力乘用车上得到了较好的应用，而在商用车领域，直接利用电机再生制动给电池充电的方案存在的如下瓶颈问题:I)整车设计过程中的电机的选型及匹配往往无法兼顾利用电机制动时的可靠性；2)电机的特性使得其无法在所有的工况下输出稳定的制动力；3)电池较低的功率密度限制了再生制动的制动功率；4)电池较低的能量密度限定了再生制动的制动时间。
[0003]针对上述商用车再生制动的瓶颈问题，归结起来都是由于制动时汽车所需要减少的能量过于巨大，车载的电气系统无法将其全部转化成为电能，因此许多研宄多倾向于把这部分多余的能量转化成为其他形式的能量，现公开的主要技术有:液压蓄能式、飞轮蓄能式等方案。液压系统有着能量密度大的优势，但由于需要加装复杂的液压系统，这对整车的布置问题和安装的成本控制提出了不少问题，而且该方案主要适用于液压驱动的特种车辆或军用车辆，飞轮系统相对来讲结构较为简单，但成本昂贵。此外，上述研宄虽然能够从某种程度解决动能回收的问题，但对汽车制动的可靠性及稳定性均未提出有效的解决途径。
[0004]为增强新能源汽车制动时的可靠性和稳定性，现有的方案多是将再生制动装置与摩擦制动系统相结合，这种方式能够从某种程度上解决再生制动可靠性和稳定性的问题，然而对于质量较重的商用车，在其频繁制动或者长时间缓速的过程中，摩擦制动不可避免发生热衰退现象，车辆由于摩擦制动热衰退而发生制动失效的惨剧比比皆是，对此在保证制动可靠性和稳定性的同时，增强混合动力商用车的制动抗热衰退性能也显得尤为重要。
[0005]涡流制动是一项成熟的技术，被广泛应用于传统车辆的辅助制动系统中，其基本原理是:金属平面弧面相对运动时，在其表面内感应生产电涡流，电涡流再与磁场作用而产生制动力矩，使得汽车进行缓速或者制动。电涡流制动最大的特点是非接触式制动，避免了传统制动中因摩擦而引起的制动片的快速损耗，消除制动噪声，避免了环境污染，大大提高汽车行驶的安全性、舒适性和经济性，减少驾驶员的疲劳、提高工作效率、减少急刹车。
【发明内容】
[0006]针对现有的技术问题，本发明提供一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，该系统能提供足够的制动力矩，能有效的保护动力电池，能防止热衰退，该系统制动过程可靠、稳定、节能。
[0007]为了解决上述的技术问题，本发明提供一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，包括再生制动单元、涡流制动单元、联合制动系统控制器控制单元和制动控制手柄，再生制动单元和涡流制动单元均设在车轮的传动轴上，再生制动单元包括整车控制器、电机控制器、电机、动力电池和电池状态传感器，电池状态传感器用于测量动力电池的SOC值，涡流制动单元包括涡流制动控制器、转子盘、线圈支架、励磁线圈和温度传感器，温度传感器用于测量励磁线圈和转子盘之间气隙的温度，励磁线圈的电流由电机再生制动产生，制动控制手柄、电池状态传感器、温度传感器、整车控制器和涡流制动控制器分别连接联合制动系统控制器。
[0008]所述的联合制动系统控制器可以通过实时的电池SOC信号和温度信号分配再生制动单元和涡流制动单元的制动功率。
[0009]所述的所述的动力电池为涡流制动单元供电。
[0010]所述的新能源商用车非接触式联合缓速制动系统的优先级低于车轮防抱死系统的优先级。
[0011]本发明的有益效果是:
通过再生制动单元、涡流制动单元、联合制动系统控制器和制动控制手柄的配合可以提供足够的制动力矩，涡流制动单元为再生制动单元分担了的工作量，有效的保护了动力电池，祸流制动单元还有效的防止了热衰退，本发明的制动过程可靠、稳定、节能。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图。
[0013]图2是本发明的的信号流图。
[0014]图3是本发明的的控制流程图。
[0015]图4是本发明的联合制动系统控制器的接口电路示意图。
[0016]图5是本发明的计算制动力分配系数计算的流程图。
[0017]图中:1-再生制动单元；2_整车控制器；3_电机控制器；4-电机；5_动力电池；6_电池状态传感器；7_联合制动系统控制器；8_祸流制动控制器；9_祸流制动单兀；10_转子盘；11-线圈支架；12-励磁线圈；13-温度传感器；14-传动轴；15-主减速器；16-驱动轮；17_制动控制手柄；18-气隙。
具体实施方案
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0019]如图1所示，一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，包括再生制动单元1、涡流制动单元9、联合制动系统控制器7和制动控制手柄17，所述的再生制动单元I为新能源汽车上常有的制动单元，所述的涡流制动单元9为传统动力汽车常有的辅助制动装置，在本发明中，所述的再生制动单元I和涡流制动单元9均设在新能源商用车驱动轮16的传动轴14上，在汽车制动时电机4的反电动势与涡流制动单元9产生的制动力矩通过传动轴14和主减速器15传递到驱动轮16上，实现对汽车的缓速或制动；所述的再生制动单元I包括整车控制器2、电机控制器3、电机4、动力电池5和电池状态传感器6，其中，电池状态传感器6连接动力电池5，用于测量蓄能电池5的SOC值；所述的涡流制动单元9包括涡流制动控制器8、转子盘10、线圈支架11、励磁线圈12和温度传感器13，其中，温度传感器13设置在转子盘10和励磁线圈12附近，用于测量励磁线圈12和转子盘10之间气隙18的温度；制动控制手柄17、电池状态传感器6、温度传感器13、整车控制器2和涡流制动控制器8分别连接联合制动系统控制器7。
[0020]如图2和图3所示，联合制动系统控制器7根据制动控制手柄17的档位信号确认系统所提供的总制动功率，根据电池状态传感器6测得的电池SOC信号和温度传感器13测得的气隙18的温度信号，计算制动力分配系数，对再生制动单元I和涡流制动单元9的制动功率进行分配，并分别对整车控制器2和涡流制动单元控制器8发送请求信号。整车控制器2收到了请求信号，将其转化成为电机4的控制信号，整车控制器2结合实时的SOC信号和请求信号，通过对电机4工作象限的控制，可以实现电机4再生制动与反接制动，一般情况下，为了实现将动能转化成电能进行储存，减少电机4的发热，联合制动控制器7需优先保证在制动时，为再生制动系统分配电池能够实现回馈制动的功率，电机4能够在回馈制动状态下工作，为动力电池充电。涡流制动单元控制器8接收到请求信号后，将请求信号折算成为对应的接入线圈数量及励磁电流强度，其中，励磁线圈12的电流来自于电机4再生制动产生的电流或新能源汽车动力电池电源的电流，在瞬时制动功率过大或动力电池5的SOC值接近设定最高值时，祸流制动单元9能分担电机4的发电功率，在保证制动的可靠性的基础上，保证动力电池5的充电安全以及避免电机4工作在反接制动的工况。
[0021]所述的涡流制动器9依靠新能源汽车动力电池供电，当联合制动系统控制器7出现故障无法正确分配制动力矩时，在动力电池5的的供能下，涡流制动单元9能够独立工作保障汽车的缓速和制动，并对驾驶员提供警示。
[0022]如图4所示，电池状态传感器6和温度传感器13分别通过模数转换器与联合制动系统控制器7的输入端连接，制动控制手柄17与联合制动系统控制器7的输入端连接，联合制动系统控制器7的输出端分别连接涡流制动控制器8与整车控制器2的输入端，涡流制动控制器8的输出端与励磁线圈12连接，整车控制器2的输出端与电机控制器3的输入端连接，电机控制器3的输出端与电机4连接。
[0023]图5给出了计算制动力分配系数的流程图，SOC信号和温度信号经模数转换后在联合制动系统控制器7中进行数据处理，首先分别将SOC信号和温度信号模糊化，然后通过模糊分配规则得到分配系数的模糊值，最后通过模糊语言编译生成分配系数值，从而完成了联合制动系统控制器7对再生制动单元I和涡流制动单元9制动功率的分配。所述的模糊分配规则为模糊控制表，所需的数据均由实验获得。
[0024]本系统的优先级低于汽车的车轮防抱死系统的优先级，当汽车车轮防抱死系统侦测到车轮抱死时，本系统退出工作，即不再进行制动和输出制动力矩。这种优先级的设定可以通过对汽车总线系统的设置达到。
[0025]需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，其特征是:包括再生制动单元、涡流制动单元、联合制动系统控制器和制动控制手柄，再生制动单元和涡流制动单元均设在车轮的传动轴上，再生制动单元包括整车控制器、电机控制器、电机、动力电池和电池状态传感器，电池状态传感器用于测量动力电池的SOC值，涡流制动单元包括涡流制动控制器、转子盘、线圈支架、励磁线圈和温度传感器，温度传感器用于测量励磁线圈和转子盘之间气隙的温度，励磁线圈的电流由电机再生制动产生，制动控制手柄、电池状态传感器、温度传感器、整车控制器和涡流制动控制器分别连接联合制动系统控制器。
2.一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，其特征是:所述的联合制动系统控制器可以通过实时的电池SOC信号和温度信号分配再生制动单元和涡流制动单元的制动功率。
3.如权利要求1所述的新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，其特征是:所述的动力电池为涡流制动单元供电。
4.如权利要求1所述的新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，其特征是:所述的新能源商用车非接触式联合缓速制动系统的优先级低于车轮防抱死系统的优先级。
【专利摘要】本发明涉及一种新能源商用车非接触式联合缓速制动系统，包括再生制动单元、涡流制动单元、联合制动系统控制器和制动控制手柄，再生制动单元和涡流制动单元均设在车轮的传动轴上，再生制动单元、涡流制动单元和制动控制手柄分别与联合制动系统控制器连接。本发明能提供足够的制动力矩，能有效的保护动力电池，能作为新能源商用车的辅助制动系统，避免车辆在长时间下坡和频繁制动工况下的制动热衰退。
【IPC分类】B60L7-28, B60L7-10
【公开号】CN104527438
【申请号】CN201410749944
【发明人】谭罡风, 王照华, 周泉, 叶一凡, 李维, 沈小萌, 王鹏宇, 何小龙, 裴伊楼, 汤梦颖
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月10日