專利名稱：一種電動車再生制動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛制動和電機控制領(lǐng)域，尤其是涉及電動車再生制動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源危機和環(huán)境惡化已成為制約全球發(fā)展的重要因素，研究節(jié)能、環(huán)保的汽車是緩解能源壓力、降低環(huán)境污染的有效手段之一。純電動車采用電力驅(qū)動，能達(dá)到減小排放， 降低能耗的目的。然而純電動車的電池能量有限，因此純電動車的續(xù)駛里程受到較大的限制，而再生制動功能將制動過程中的能量進(jìn)行回收，在驅(qū)動過程中將回收的能量釋放出來， 以達(dá)到提高有限車載能源的利用率的目的，從而實現(xiàn)延長純電動車?yán)m(xù)駛里程。通常，再生制動是將車輛的動能轉(zhuǎn)換為電能儲存在儲能容器，儲能容器可以是蓄電池或超級電容，而超級電容作為再生制動的儲能容器，與蓄電池直接并聯(lián)存在著諸多缺點1、直接并聯(lián)需要較高耐壓值的超級電容，因為與蓄電池并聯(lián)，超級電容的初始電壓就是蓄電池的端電壓，無形中就提高了超級電容的耐壓值；2、與蓄電池并聯(lián)，要求超級電容值大，如果超級電容值過小，就無法應(yīng)付大電流放電和吸收制動大電流。
發(fā)明內(nèi)容針對以上存在問題，本實用新型提出一種電動車制動狀況時將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存，繼而驅(qū)動車輛行駛的電動車的再生制動系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是包括控制系統(tǒng)、制動踏板、加速踏板、蓄電池、繼電器、 超級電容、DC-DC轉(zhuǎn)換器、逆變器和電機；其DC-DC轉(zhuǎn)換器與超級電容連接，繼電器與電池連接，該繼電器與DC-DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)接入逆變器；該逆變器與電機連接；該控制系統(tǒng)分別與加速踏板、制動踏板、繼電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和逆變器連接。作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，其控制系統(tǒng)包括主控制單元、驅(qū)動電路和檢測與轉(zhuǎn)換電路；所述主控制單元通過驅(qū)動電路分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器繼電器和逆變器連接，通過檢測與轉(zhuǎn)換電路分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器和逆變器連接。本實用新型的技術(shù)效果是在結(jié)構(gòu)上采用超級電容經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池間接并聯(lián)的方式，可以降低超級電容的耐壓值和電容值要求，大大減小了超級電容的體積、重量，同時也發(fā)揮超級電容大電流充放電特性，延長電動車的行使里程。

圖1再生制動系統(tǒng)原理圖圖2再生制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3再生制動系統(tǒng)控制流程圖其中1.制動裝置，2.蓄電池，3.超級電容3，4.繼電器4，5. DC-DC轉(zhuǎn)換器，6. ABS 系統(tǒng)，7.制動踏板，8.逆變器，9.電機，10.變速機構(gòu)，11.加速踏板，12.控制系統(tǒng)，21.檢測與轉(zhuǎn)換電路，22.驅(qū)動電路，23.主控制單元。
具體實施方式
如圖1所示，電動車再生制動系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)12、制動踏板7、加速踏板11、蓄電池2、繼電器4、超級電容3、DC-DC轉(zhuǎn)換器5、逆變器8和電機9 ；控制系統(tǒng)12包括主控制單元23、驅(qū)動電路22和檢測與轉(zhuǎn)換電路21 ；該DC-DC轉(zhuǎn)換器5與超級電容3連接，繼電器 4與電池2連接，該繼電器4與DC-DC轉(zhuǎn)換器5并聯(lián)接入逆變器8，該逆變器8與電機9連接；主控制單元23通過驅(qū)動電路22分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器5繼電器4和逆變器8連接，通過檢測與轉(zhuǎn)換電路21分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器5和逆變器8連接，主控制單元23還連接加速踏板11和制動踏板7。主控制單元23采集制動信號和加速信號，并進(jìn)行處理，確定電動車的工作狀態(tài) (啟動狀態(tài)和制動狀態(tài))。在啟動狀態(tài)下，蓄電池2經(jīng)逆變器8給電機9提供電能，若此時超級電容3電能充足，經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器5，將超級電容3升壓至與蓄電池2電壓相等，并與蓄電池2共同驅(qū)動電機9。在制動狀態(tài)下，此時電機9處于發(fā)電狀態(tài)，將汽車動能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)逆變器8整流成直流電(此時逆變器8相當(dāng)于整流電路)，再經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換器5調(diào)節(jié)，給超級電容3充電，此時超級電容3相當(dāng)于再生制動能量回收的儲能容器。檢測與轉(zhuǎn)換電路21采集逆變器8和DC-DC轉(zhuǎn)換器5的相關(guān)狀態(tài)變量，反饋給主控制單元23，同時，主控制單元23采集制動信號和加速信號，據(jù)此，主控制單元23計算出電機 9和超級電容3的最佳工作狀態(tài)，再參考逆變器8和DC-DC轉(zhuǎn)換器5的狀態(tài)變量后，計算得到一組逆變器8與DC-DC轉(zhuǎn)換器5的開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路22導(dǎo)通或關(guān)斷相應(yīng)的開關(guān)，從而達(dá)到了控制電機9和超級電容3工作的目的。簡言之，驅(qū)動電路22、檢測與轉(zhuǎn)換電路21、 主控制單元23、逆變器8和DC-DC轉(zhuǎn)換器5構(gòu)成一個閉環(huán)控制。再生制動系統(tǒng)流程圖3所示首先檢測制動踏板7的信號，判斷制動踏板7是否踩下，若制動踏板7踩下則采用再生制動模式31，若制動踏板沒有踩下則進(jìn)一步判斷加速踏板11是否踩下，若加速踏板11踩下則檢測直流側(cè)電流，然后比較直流側(cè)電流是否大于給定值，若直流側(cè)電流小于給定值，采用電池單獨驅(qū)動模式32，否則，采用超級電容與電池共同驅(qū)動模式33。再生制動模式31的工作原理是首先，主控制單元23斷開繼電器，切斷蓄電池2 與逆變器8的主回路，一方面停止蓄電池2對電機9的供電，另一方面防止再生制動的電流沖擊蓄電池2 ；然后，主控制單元23控制逆變器8，使逆變器8不再將直流側(cè)的電能轉(zhuǎn)換為交流電驅(qū)動電機9，而是將電機9再生制動產(chǎn)生的交流電整流成直流電輸出到直流側(cè)；主控制單元23控制DC-DC轉(zhuǎn)換器5，使得DC-DC轉(zhuǎn)換器5將直流側(cè)的電能調(diào)節(jié)成適當(dāng)?shù)男问絻Υ娴匠夒娙?中。電池單獨驅(qū)動模式32的工作原理是主控制單元23控制繼電器4閉合，將蓄電池 2與逆變器8的主回路接通，使蓄電池2給電機9供電；此時DC-DC轉(zhuǎn)換器5不工作，超級電容3既不充電也不對外供電，由蓄電池2單獨驅(qū)動電機9。超級電容與電池共同驅(qū)動模式33的工作原理是主控制單元23控制繼電器4閉合，將蓄電池2與逆變器8的主回路接通，使蓄電池2給電機9供電；主控制單元23控制 DC-DC轉(zhuǎn)換器5，將超級電容3的電壓調(diào)節(jié)至與直流側(cè)的蓄電池2電壓值相等，以便將超級電容3的電能輸出到直流側(cè)，此時，逆變器8逆變直流側(cè)的電能來驅(qū)動電機9，實現(xiàn)超級電容3與蓄電池2共同驅(qū)動電機9。 本實用新型一個實施例如圖2所示，包括制動裝置1、蓄電池2、超級電容3、繼電器 4,DC-DC轉(zhuǎn)換器5、ABS系統(tǒng)6、制動踏板7、逆變器8、電機9、變速機構(gòu)10、加速踏板11和控制系統(tǒng)12組成，其超級電容3經(jīng)過一個雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器5與蓄電池2并聯(lián)構(gòu)成一個儲能系統(tǒng)；機械制動和電制動同時工作，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電制動的強度使得前后輪制動強度符合理想的I曲線；所述的控制系統(tǒng)12先采集DC-DC轉(zhuǎn)換器5、制動踏板7、加速踏板11和逆變器8的參數(shù)，經(jīng)計算處理后，控制繼電器4、DC-DC轉(zhuǎn)換器5、逆變器8和ABS系統(tǒng)6，以便整個再生制動系統(tǒng)工作在要求的狀態(tài)下；所述的電機9在制動時經(jīng)逆變器8、DC-DC轉(zhuǎn)換器5 將回收的電能儲存在超級電容3。該再生制動系統(tǒng)可以根據(jù)車輛行駛狀況和儲能的狀況將車輛的機械能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在超級電容3中，并在車輛起步時將超級電容3作為能量源提供電能驅(qū)動電動車，降低了蓄電池2的消耗和最大起動電流，最大發(fā)揮蓄電池2中有限的電量，延長了蓄電池2的使用壽命，使電動車一次充電后的續(xù)駛里程提高。再生制動系統(tǒng)不僅延長了電動車的續(xù)駛里程，還具有優(yōu)化車輛制動性能的優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種電動車再生制動系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)(12)、制動踏板(7)、加速踏板(11)、蓄電池(2)、繼電器(4)、超級電容(3)、DC-DC轉(zhuǎn)換器(5)、逆變器(8)和電機(9);其特征在于所述DC-DC轉(zhuǎn)換器(5)與超級電容(3)連接，所述繼電器(4)與電池(2)連接，繼電器(4)與 DC-DC轉(zhuǎn)換器(5 )并聯(lián)接入逆變器(8 )，所述逆變器(8 )與電機(9 )連接；所述控制系統(tǒng)(12) 分別與加速踏板(11)、制動踏板(7)、繼電器(4)、DC-DC轉(zhuǎn)換器(5)和逆變器(8)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電動車再生制動系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)(12)包括主控制單元(23 )、驅(qū)動電路(22 )和檢測與轉(zhuǎn)換電路(21)；所述主控制單元(23 )通過驅(qū)動電路 (22)分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器(5)繼電器(4)和逆變器(8)連接，通過檢測與轉(zhuǎn)換電路(21)分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器(5 )和逆變器(8 )連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動車再生制動系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)相連。
專利摘要一種電動車再生制動系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、制動踏板、加速踏板、蓄電池、繼電器、超級電容、DC-DC轉(zhuǎn)換器、逆變器和電機；其DC-DC轉(zhuǎn)換器與超級電容連接，繼電器與電池連接，該繼電器與DC-DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)接入逆變器；該逆變器與電機連接。采用此種結(jié)構(gòu)的電動車再生制動系統(tǒng)，降低超級電容的耐壓值和電容值要求，大大減小了超級電容的體積、重量,同時也發(fā)揮超級電容大電流充放電特性，延長了電動車的行駛里程。
文檔編號B60L7/10GK201970877SQ20102061361
公開日2011年9月14日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者張德望, 李仲興, 江洪, 陳燎, 隋旎 申請人:江蘇大學(xué)