一种电动车制动回馈能量的自适应控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型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。
【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。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型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。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型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] 本实用新型中涉及的自适应控制系统采用"车重传感器"直接判断电动矿用车的 "空载"或"重载"状态。在制动过程中，根据制动踏板上的传感器信号，通过整车控制器控制 驱动电机的制动力矩，将车辆的行驶动能通过驱动电机转化为电能，存储在动力电池组中， 实现制动能量回馈功能。该自适应控制系统具有结构简单、控制可靠等特点。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的电动车制动回馈能量的自适应控制系统的结构框图；
[0011] 图2为本实用新型中的用于车辆质量在线辨识的电路原理图；
【具体实施方式】
[0012] 为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳 实施例详细说明如下。
[0013] 如图1所示，本实用新型的用于电动矿用车制动回馈能量的自适应控制系统的结 构图，其包括车重传感器1、车重传感器连杆2、整车控制器3、制动传感器4、动力电池组5、 电池管理系统6、电机控制器7、驱动电机8 ;其中，该车重传感器1的活动端与车重传感器 连杆2的一个端点A相接触，车重传感器1的常开触点引线与该整车控制器3的输入端Ua 相连；车重传感器连杆2的另一端点C与车桥板簧相连，车重传感器连杆2位于两个端点之 间的支撑点与车架上的支点B相连，车重传感器连杆2可以绕支点B旋转；制动传感器4输 出线与整车控制器3的输入端Ub相连；整车控制器3通过CAN(Controller Area Network， 控制器局域网）网络总线同时与电池管理系统6、电机控制器7相连；动力电池组5的高压 直流输出与电机控制器7的高压直流输入相连；电机控制器7的高压交流输出与驱动电机 8的输入电缆相连，该电池管理系统6连接动力电池组5并控制动力电池组5供电，该动力 电池组5供电输出的高压直流经电机控制器7转变为高压交流并为驱动电机8供电。
[0014] 本实用新型的电动车制动回馈能量的自适应控制系统的工作原理为：
[0015] 车重传感器1的活动端与车重传感器连杆2的A端相接触；车重传感器连杆2的 支撑点与车架上的支点B相连，车重传感器连杆2可以绕B点旋转，车重传感器连杆2的C 端与车桥板簧相连。当车辆处于重载情况下，车辆悬架钢板弹簧受压，带动车重传感器连杆 2的C端相对车架向上运动（C端实际相对支点B向下运动），车重传感器连杆2绕支点B顺 时针旋转，车重传感器连杆2的A端带动车重传感器1活动端向上运动，导致车重传感器1 常开触点闭合。当车辆处于空载情况下，车重传感器1常开触点不闭合。车重传感器1的 常开触点引线与整车控制器3的输入端Ua相连，整车控制器3根据车重传感器1常开触点 状态，同时根据CAN网络总线上车速和扭矩的变化时间来判定车辆是空载还是重载，来实 现对制动回馈能量实现自适应控制。
[0016] 如图2所示，该电路的实施例分别说明如下：
[0017] 车辆为载重量为50吨的宽体自卸车，空载质量为23吨，满载质量为70吨。车重传 感器采用德力西LXK3-20S/T行程，车重传感器活动端行程40mm(可调），常开触点一端接车 辆底盘（车载蓄电池24V电源地）、常开触点另一端接到整车控制器输入Ua。车辆质量在 线辨识的电路原理图如图2所示，24V电源通过电阻Rl(20kD)和电阻R2(5. IkD)接到电 源地。在车辆空载状态下，车重传感器常开触点不闭合，输入端Ua处的电压为4. 88V，该电 压接到单片机（整车控制器的一部分）的数字输入端P10.0,这时，输入端P10. 〇为高电平。 在车辆重载状态下，车重传感器常开触点闭合，输入端Ua通过闭合触点与车辆底盘（24V电 源地）实现电气相连，输入端Ua处的电压为0V，该电压接到单片机的数字输入端P10. 0,这 时，输入端P10. 〇为低电平。
[0018] 制动踏板上的制动传感器等效电路如图2中所示，24V电源通过电阻R3(20kD)和 滑动电位器W(5. IkQ)接到电源地。根据司机踩制动踏板的深度，电位器滑动端输出电压 范围为0-4. 88V，该电压Ub输入到单片机的AD转化接口 P5. 0。单片机根据电压Ub的大小 决定制动回馈力矩值。
[0019] 制动回馈力矩算法由公式（1)决定：
[0020] T = sgn (P10 〇) · k · Ub (1)
[0021] 其中，sgn(P10· 0)为车辆载荷函数，如公式（2)所示。车辆满载时，P10.0 = 0,车 辆空载时，P10. 0 = 1 :
[0022]
【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。
【专利摘要】本实用新型公开了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】CN204586532
【申请号】CN201520252805
【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8月26日
【申请日】2015年4月24日