一种电动车制动回馈能量的自适应控制系统与控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关电动汽车领域的制动能量回馈，特别是指一种基于车辆质量在线辨识 的电动矿用车制动回馈能量自适应控制系统与控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在全球石油资源日趋紧张、人类环保意识日益增强的今天，电动汽车得到日 益广泛的应用。与传统的燃油矿用车相比，电动矿用车具有独特的"制动回馈能量"功能， 在车辆制动过程中，驱动电机处于发电状态，将车辆的行驶动能部分地转化为电能，存储在 车载动力电池组中，提供后续的车辆驱动能量，节能效果明显。但是，电动矿用车在工作过 程中，具有"空载"和"重载"两种质量状态。在"空载"情况下，质量较轻；在"重载"情况 下，质量较重，后者可以达到前者的三倍以上，在相同的行驶速度下，"重载"情况下的制动 可回馈能量显著大于"空载"情况。因此，在车辆行驶过程中，通过在线辨识车辆质量状态， 在"空载"情况下，采取较小的制动回馈强度；在"重载"情况下，采取较大的制动回馈强度， 可以在保证车辆制动安全性的同时，根据车辆的质量状态对制动过程进行自适应调节，充 分发挥电动矿用车的节能特性。
[0003] 但在现有的电动汽车制动回馈功能设计中，都不涉及"车辆质量辨识"和"制动回 馈能量的自适应控制"，因此无法对车辆回馈能量的大小进行有效调节控制。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于车辆质量在线辨识的电动矿用车 制动回馈能量自适应控制系统与控制方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供一种电动车制动回馈能量的自适应控制系统，其包 括车重传感器、整车控制器、制动传感器、动力电池组、电池管理系统、电机控制器、驱动电 机；其中，该车重传感器具有触点，该触点随车辆负载质量的大小关闭或打开，该触点的引 线与该整车控制器的一个输入端相连；该制动传感器输出线与该整车控制器的另一输入端 相连；该整车控制器同时与电池管理系统、电机控制器相连，该电池管理系统连接动力电池 组并控制动力电池组供电，该动力电池组的高压直流输出与该电机控制器的高压直流输入 相连；该电机控制器的高压交流输出与该驱动电机的输入电缆相连并根据该制动传感器发 出的信号控制该驱动电机转换为发电机。
[0006] 该自适应控制系统更包含车重传感器连杆，该传感器连杆具有活动端，该活动端 与该车重传感器连杆的一端点相接触，该车重传感器连杆的另一端点与车桥板簧相连并能 随车辆负载质量相对车架向上运动，该车重传感器连杆位于两个端点之间的支撑点与车架 上的支点相连，该车重传感器连杆能绕该支点旋转。
[0007] 所述触点为常开触点，车辆处于重载情况下，所述车重传感器连杆的另一端点相 对车架向上运动，所述车重传感器连杆绕支点顺时针旋转，所述车重传感器连杆的一端点 带动所述车重传感器活动端向上运动，该常开触点闭合；车辆处于空载情况下，该常开触点 打开。
[0008] 所述整车控制器同时通过CAN网络总线与所述电池管理系统、电机控制器相连， 并根据该CAN网络总线上车速和扭矩的变化时间判定车辆是空载或重载。
[0009] 本发明还提供一种利用电动车制动回馈能量的自适应控制系统的控制方法，该控 制方法包括：
[0010] 将车重传感器的触点的引线与整车控制器的一个输入端相连，该触点能随车辆负 载质量的大小关闭或打开，将制动传感器的输出线与该整车控制器的另一输入端相连；该 整车控制器同时与电池管理系统、电机控制器相连，将该电池管理系统连接动力电池组并 控制动力电池组供电，将该动力电池组的高压直流输出与该电机控制器的高压直流输入相 连；将该电机控制器的高压交流输出与驱动电机的输入电缆相连，该电机控制器根据该制 动传感器发出的信号控制该驱动电机转换为发电机进行制动能量回馈，对该动力电池组充 电。
[0011] 所述车重传感器还包括一活动端，将该活动端连接一车重传感器连杆的一端点， 将该车重传感器连杆的另一端点与车桥板簧相连并能随车辆负载质量相对车架向上运动， 将该车重传感器连杆位于两个端点之间的支撑点与车架上的支点相连，并且该车重传感器 连杆能绕该支点旋转。
[0012] 所述整车控制器同时通过CAN网络总线与所述电池管理系统、电机控制器相连， 根据该CAN网络总线上车速和扭矩的变化时间判定车辆是空载或重载以便对制动回馈能 量实现自适应控制。
[0013] 在制动回馈过程中，驱动电机处于发电状态，对动力电池组进行充电，充电电流由 如下公式决定：
【主权项】
1. 一种电动车制动回馈能量的自适应控制系统，其特征在于，其包括车重传感器、整车 控制器、制动传感器、动力电池组、电池管理系统、电机控制器、驱动电机；其中，该车重传感 器具有触点，该触点随车辆负载质量的大小关闭或打开，该触点的引线与该整车控制器的 一个输入端相连；该制动传感器输出线与该整车控制器的另一输入端相连；该整车控制器 同时与电池管理系统、电机控制器相连，该电池管理系统连接动力电池组并控制动力电池 组供电，该动力电池组的高压直流输出与该电机控制器的高压直流输入相连；该电机控制 器的高压交流输出与该驱动电机的输入电缆相连并根据该制动传感器发出的信号控制该 驱动电机转换为发电机。
2. 如权利要求1所述的电动车制动回馈能量的自适应控制系统，其特征在于，该自适 应控制系统更包含车重传感器连杆，该传感器连杆具有活动端，该活动端与该车重传感器 连杆的一端点相接触，该车重传感器连杆的另一端点与车桥板簧相连并能随车辆负载质量 相对车架向上运动，该车重传感器连杆位于两个端点之间的支撑点与车架上的支点相连， 该车重传感器连杆能绕该支点旋转。
3. 如权利要求2所述的电动车制动回馈能量的自适应控制系统，其特征在于，所述触 点为常开触点，车辆处于重载情况下，所述车重传感器连杆的另一端点相对车架向上运动， 所述车重传感器连杆绕支点顺时针旋转，所述车重传感器连杆的一端点带动所述车重传感 器活动端向上运动，该常开触点闭合；车辆处于空载情况下，该常开触点打开。
4. 如权利要求1所述的电动车制动回馈能量的自适应控制系统，其特征在于，所述整 车控制器同时通过CAN网络总线与所述电池管理系统、电机控制器相连，并根据该CAN网络 总线上车速和扭矩的变化时间判定车辆是空载或重载。
5. -种利用权利要求1所述的电动车制动回馈能量的自适应控制系统的控制方法，其 特征在于，该控制方法包括： 将车重传感器的触点的引线与整车控制器的一个输入端相连，该触点能随车辆负载质 量的大小关闭或打开，将制动传感器的输出线与该整车控制器的另一输入端相连；该整车 控制器同时与电池管理系统、电机控制器相连，将该电池管理系统连接动力电池组并控制 动力电池组供电，将该动力电池组的高压直流输出与该电机控制器的高压直流输入相连； 将该电机控制器的高压交流输出与驱动电机的输入电缆相连，该电机控制器根据该制动传 感器发出的信号控制该驱动电机转换为发电机进行制动能量回馈，对该动力电池组充电。
6. 如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述车重传感器还包括一活动端，将该 活动端连接一车重传感器连杆的一端点，将该车重传感器连杆的另一端点与车桥板簧相连 并能随车辆负载质量相对车架向上运动，将该车重传感器连杆位于两个端点之间的支撑点 与车架上的支点相连，并且该车重传感器连杆能绕该支点旋转。
7. 如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述整车控制器同时通过CAN网络总线 与所述电池管理系统、电机控制器相连，根据该CAN网络总线上车速和扭矩的变化时间判 定车辆是空载或重载以便对制动回馈能量实现自适应控制。
8. 如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在制动回馈过程中，驱动电机处于发电 状态，对动力电池组进行充电，充电电流由如下公式决定：
其中：I--制动回馈过程中驱动电机对动力电池组的充电电流，单位A T一一整车控制器输出的制动回馈力矩信号，单位Nm n--当前车速下的驱动电机转速，单位rpm U--动力电池组的端电压，单位V。
9. 如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，制动回馈力矩算法由如下公式决定： T = sgn(P10 0) ? k ? Ub 其中，sgn(P10. 0)为车辆载荷函数，车辆满载时，P10. 0 = 0,车辆空载时，P10. 0 = 1 :
k是制动回馈强度，表征制动踏板输出单位电压时的制动回馈力矩； Ub为根据踩制动踏板的深度，输入到整车控制器的电压值。
10. 如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述Ub的电压范围为0-4. 88V。
【专利摘要】本发明公开了一种电动车制动回馈能量的自适应控制系统与控制方法，该控制系统包括车重传感器、整车控制器、制动传感器、动力电池组、电池管理系统、电机控制器、驱动电机；其中，该车重传感器具有触点，该触点的引线与该整车控制器的一个输入端相连；该制动传感器输出线与该整车控制器的另一输入端相连；该整车控制器同时与电池管理系统、电机控制器相连，该电池管理系统连接动力电池组并控制动力电池组供电，该动力电池组的高压直流输出与该电机控制器的高压直流输入相连；该电机控制器的高压交流输出与该驱动电机的输入电缆相连，根据该制动传感器发出的信号控制该驱动电机转换为发电机，实现能量回馈，并根据车辆空载或重载实现自适应控制。
【IPC分类】B60L7-18
【公开号】CN104802648
【申请号】CN201510198328
【发明人】芦晓民, 陈全世, 刘清玉, 黄勇
【申请人】包头市北工机械有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月24日