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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：
本实用新型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。

实用新型内容
本实用新型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，本实用新型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。
本实用新型中主/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C認(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。
本实用新型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本实用新型的控制结构示意图
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 ll-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方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
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1 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，迸行纯电机制动。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。
本实用新型的有益效果是，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。
专利摘要本实用新型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。本实用新型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。本实用新型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G01M17/007GK201289428SQ200820123609
公开日2009年8月12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