专利名称：制动能量回收综合试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制动能量回收试验装置，尤其是一种兼具有防抱死制动
系统(ABS)制动功能的制动能量回收综合试验装置。
背景技术：
近年来，全球环境和能源问题的日益突出。在要求低油耗，低排放的压 力推动下，电动车发展迅速。混合动力电动汽车技术也成为当今国际汽车研 究开发的热点。对于这些以电动机作为动力的车辆，电池是关键。它存储电 能多少决定和影响车辆的续驶里程。但是蓄电池的技术相对落后，不能满足 车辆需求，严重制约了电动车及混合动力电动车的发展。然而，传统制动器 将制动能量完全转化为热能。不仅能量白白浪费掉，还加大制动器的磨损和 减少使用寿命。
目前，能够对制动能量进行回收的电动汽车，其基本原理为电动汽车 在减速或刹车时，将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，电机以 发电方式工作，为动力电池充电，实现惯性能量的回收利用。而现在对于回
收过程中涉及到的车辆运行平稳、电池充电控制、刹车减速控制、与ABS
控制匹配等技术问题以及安全性，都没有很好的解决，因此，急需一种研究
制动能量回收的试验平台。
发明内容
本发明的目的在于由此提供一种包含有ABS制动系统的电池储能式制 动能量回收综合试验装置。该试验装置可以模拟优化混合动力电动汽车在减 速过程中将动能转化为电能，存储到蓄电池。还可以利用该试验装置研究， 在保证汽车平顺性基础上，ABS制动系统与制动能量回收系统工作的协调匹 配性能，研究如何实施有效制动的同时最大限度的回收能量。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本装置主要包括主电 机、副电机、发电机和ABS制动系统；副电机转子轴、第二离合器总成、副 电机转矩转速传感器同轴依次机械连接，并通过皮带及皮带轮与主电机转子
轴连接；主电机转子轴依次与主电机转矩转速传感器、第一离合器总成、制
动盘、发电机转矩转速传感器、第三离合器总成和发电机转子轴同轴机械连
接；发电机依次与逆变器、蓄电池组和电源管理单元电路连接。所述的ABS 制动系统包括制动盘、制动钳、ABS转速传感器、ABS泵、ABS控制器、制 动开关、制动踏板、真空助力器和制动总泵，ABS轮速传感器与ABS控制器 电路连接，制动钳总成与ABS泵管路连接，ABS控制器与ABS泵电路连接， ABS泵与制动总泵管路连接，制动总泵与真空助力器机械连接，制动踏板与 真空泵机械连接，制动开关与ABS控制器电路连接；主电机控制器与主电机 电路连接；副电机控制器与副电机电路连接；发电机控制器与发电机电路连 接；主电机转矩转速传感器、副电机转矩转速传感器、发电机转矩转速传感 器分别连接有转矩转速测量仪。转矩转速测量仪、主电机控制器、副电机控 制器、发电机控制器、电池管理单元、ABS控制器和协调匹配控制器均连接 在CAN总线上。
本发明中主/副电机可单独或共同工作，通过连接轴向发电机输出动 力。主/副电机控制器分别控制主/副电机输出转矩及功率大小。针对不同的 试验要求，主/副电机控制器可控制主/副电机输出恒定转矩或者随时间变化 的转矩。离合器总成作用是防止电机过载，保护试验装置。电池管理单元实 时监控和记录蓄电池组状态参数。当发电机处于发电状态时，电池管理单元 判断蓄电池组荷电状态(SOC)值是否低于100%时，低于100%时允许给蓄电池 组充电。发电机发出的交流电经过逆变器转成直流电补充给蓄电池组。通过 CAN (控制器局域网，Controller Area Networks的縮写)，协调匹配控制 器可获取各电机工况信息及电池状态信息。根据不同试验所采用的控制策 略，向电机控制器、ABS控制器及电池管理单元发送相应的指令，对各自控 制对象进行控制管理。
本发明的优点为制动能量回收研究提供试验平台。模拟实现制动能量 回收的基础上，还可在该试验装置上，针对不同的运行工况，按照多种控制 策略，对制动能量回收系统进行研究，以达到提高制动能量回收系统的回收 效率及工作可靠性的目的。此外，该试验装置还可用于独立研究改进ABS
制动系统的制动性能。
图l本发明的控制结构示意图
图中1-主电机2-副电机3-发电机4-主电机控制器5-副电机控 制器6-发电机控制器7-第一离合器总成8-第二离合器总成9-第三 离合器总成10-联轴器 11-ABS轮速传感器 12-制动盘 13-制动开关 14-制动踏板15-真空助力器 16-制动总泵 17-ABS泵 18-ABS控制器 19-制动钳总成20-皮带及皮带轮21-皮带张紧器22-CAN总线23-电 池管理单元24-蓄电池组25-逆变器26-主电机转矩转速传感器27-副电机转矩转速传感器28-发电机转矩转速传感器29-转矩转速测量仪 30-协调匹配控制器具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
如图1所示，在制动能量回收综合试验装置中，副电机2在主电机1
的一侧，与主电机l串联连接。副电机2转子轴、第二离合器总成8副电机 和第二转矩转速传感器27依次同轴机械连接，该连接轴还通过皮带及皮带 轮20与主电机1转子轴连接，皮带张紧轮21作用在皮带20上。主电机l 转子轴与主电机转矩转速传感器26、第一离合器总成7、制动盘总成19、 发电机转矩转速传感器28、第三离合器总成9、发电机3转子轴顺序同轴机 械连接；发电机3与逆变器25电路连接；逆变器25与蓄电池组24电路连 接；电源管理单元23与蓄电池组24电路连接；ABS轮速传感器11与ABS 控制器18电路连接；制动钳总成19与ABS泵17管路连接；ABS控制器18 与ABS泵17电路连接；ABS泵17与制动总泵16管路连接；制动总泵16与 真空助力器15机械连接；制动踏板14与真空泵15机械连接；制动开关13 与ABS控制器18电路连接；由制动盘12、制动钳12、 ABS转速传感器ll、 ABS泵17、 ABS控制器18、制动开关13、制动踏板14、真空助力器15和制 动总泵16组成了 ABS制动系统。主电机控制器4与主电机1电路连接；副 电机控制器5与副电机2电路连接；发电机控制器6与发电机3电路连接；
三个转矩转速传感器26、 27、 28均与转矩转速测量仪29电路连接；三个转 矩转速测量仪29、主电机控制器4、副电机控制器5、发电机控制器6、电 池管理单元23、 ABS控制器18和协调匹配控制器30，这些装置能量管理和 自动控制所需电子装置，均连接在CAN总线22上。 具体工作原理如下
主/副电机l， 2可单独或共同工作，通过连接轴向发电机3输出动力。 主/副电机控制器4， 5分别控制主/副电机输出转矩及功率大小。针对不同 的试验要求，主/副电机控制器4， 5可控制主/副电机输出恒定转矩或者随 时间变化的转矩。离合器总成7， 8， 9作用是防止电机过载，保护试验装置。 电池管理单元23实时监控和记录蓄电池组24状态参数。当发电机3处于发 电状态时，电池管理单元23判断蓄电池组S0C值是否低于100%时，低于100% 时允许给蓄电池组充电。发电机3发出的交流电经过逆变器25转成直流电 补充给蓄电池组24。通过CAN总线22，协调匹配控制器30可获取各电机工 况信息及电池状态信息。根据不同试验所采用的控制策略，向电机控制器、 ABS控制器18及电池管理单元23发送相应的指令，对各自控制对象进行控 制管理。
制动能量综合试验装置可实现再生制动能量回收的两种工作模式
1) 纯电机制动能量回收模式
在再生制动过程中，当制动踏板14没有踩下时，进行纯电机制动。制 动力矩完全由发电机3提供，施加于连接轴上。制动力矩反作用于发电机3，
致使发电机3发电，进行惯性能量回收。
2) 机电混合式制动能量回收模式
在再生制动过程中，当制动踏板14踩下时，制动力矩包含摩擦制动力 矩和电机制动力矩两部分。摩擦制动力矩通过操纵制动踏板14得到。当ABS 控制器18通过ABS轮速传感器11捕获的信号，处理判断车轮角减速度未达 到设定的ABS工作值时(根据不同试验要求，ABS工作的角减速度值可人为 设定)，ABS不工作，相当于常规的摩擦制动；当车轮角减速度达到设定值 时，ABS工作，对制动盘12的摩擦制动力进行控制。电机制动力矩作为再
生制动力矩，可使发电机运行在发电状态给蓄电池组24充电，进行惯性能
量回收。
同时，此制动能量回收综合试验台还可单独用于ABS控制系统的试验开 发研究。具体的工作原理是这样的主电机1与第一离合器总成7保持分离。 发电机控制器6控制发电机3以电机工作模式工作，带动制动盘12转动。 当转速达到试验要求时，发电机3停止工作，保持惯性转动。ABS制动系统 开始工作，对制动盘实施制动。
本发明的有益效果是，制动能量回收综合试验装置为研究制动能量回收 课题提供了试验平台。在此试验平台上，可进行例如制动能量回收系统的回 收效能试验，与ABS制动系统协调匹配试验等。同时也为开发ABS制动系统 及控制方法提供了试验平台。还可对协调匹配控制器、电机控制器，ABS控 制器等及相应的控制方法进行试验研究。
权利要求
1、制动能量回收综合试验装置，其特征在于主要包括主电机(1)、副电机(2)、发电机(3)和ABS制动系统；副电机(2)转子轴、第二离合器总成(8)、副电机转矩转速传感器(27)依次同轴机械连接，并通过皮带及皮带轮(20)与主电机(1)转子轴连接；主电机(1)转子轴依次与主电机转矩转速传感器(26)、第一离合器总成(7)、制动盘(12)、发电机转矩转速传感器(28)、第三离合器总成(9)和发电机(3)转子轴同轴机械连接；发电机(3)依次与逆变器(25)、蓄电池组(24)和电源管理单元(23)电路连接；所述的ABS制动系统包括制动盘(12)、制动钳总成(9)、ABS转速传感器(11)、ABS泵(17)、ABS控制器(18)、制动开关(13)、制动踏板(14)、真空助力器(15)和制动总泵(16)，ABS轮速传感器(11)与ABS控制器(18)电路连接，制动钳总成(19)与ABS泵(17)管路连接，ABS控制器(18)与ABS泵(17)电路连接，ABS泵(17)与制动总泵(16)管路连接，制动总泵(16)与真空助力器(15)机械连接，制动踏板(14)与真空泵(15)机械连接，制动开关(13)与ABS控制器(18)电路连接；主电机控制器(4)与主电机(1)电路连接；副电机控制器(5)与副电机(2)电路连接；发电机控制器(6)与发电机(3)电路连接；主电机转矩转速传感器(26)、副电机转矩转速传感器(27)、发电机转矩转速传感器(28)分别连接有转矩转速测量仪(29)；转矩转速测量仪(29)、主电机控制器(4)、副电机控制器(5)、发电机控制器(6)、电池管理单元(23)、ABS控制器(18)和协调匹配控制器(30)均连接在CAN总线(22)上。
全文摘要
本发明涉及一种制动能量回收试验装置，尤其是一种兼具有防抱死制动系统(ABS)制动功能的制动能量回收综合试验装置。本发明的主要部件主副电机、具有ABS制动功能的制动器和发电机串联组成。主副电机工作为装置提供动能，含ABS的制动系统提供摩擦制动力矩，发电机提供再生制动力矩，二者可单独或联合实现制动。在制动过程中，发电机将部分动能转成电能存储到蓄电池组中，实现制动能量回收。该装置还可单独进行ABS控制系统试验研究。本发明作为制动能量回收试验平台，为提高制动能量回收系统的回收效率及工作可靠性提供了试验基础。
文档编号G01M17/007GK101387578SQ20081022593
公开日2009年3月18日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者浩 于, 冯能莲, 周大森, 邱钊鹏 申请人:北京工业大学