一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统控制方法，制动系统包括能量交换模块以及与能量交换模块相连接的控制模块和冷却模块；能量交换模块包括驱动电机，驱动电机连接电机逆变器，电机逆变器连接高压配电盒，高压配电盒分别连接耗能装置和动力电池；冷却模块包括与耗能装置连接的水泵以及与动力电池连接的动力电池散热系统，水泵与动力电池散热系统通过节温器连接散热器；控制模块包括整车控制器，整车控制器分别连接制动踏板、电池管理系统以及耗能装置控制器。本发明专利技术电机逆变器给动力电池进行充电，当动力电池临近充满时，由耗能装置将电能转化成相应热能，使动力电池处于最佳的工作温度，多余热能则扩散到外部环境，回收能量利用合理。
【技术实现步骤摘要】
一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统及控制方法
本专利技术涉及新能源商用车领域，具体涉及一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统及控制方法，实现整车能量的合理利用，提高行车的安全性。
技术介绍
我国山区面积占国土总面积的69％(包括丘陵和高原)，山区公路运输是一种主要的道路运输方式，而山区公路中存在较多长大下坡路况，在该路况下长时间行车制动将导致重型卡车制动器热衰退，极大影响行车安全，同时减少制动器、轮胎的使用寿命，增加重型卡车的运营成本。国外重型卡车多匹配液力缓速器作为辅助制动系统来克服这一难题，但是液力缓速器价格昂贵且无法实现对制动能量的有效回收和利用。国内中型卡车多改装喷水装置，当长时间行车制动使得制动器温升较大时，通过喷水装置对制动器喷水以实现降温，但这种方式对于冬季行车而言，会给后续车辆的通过带来极大的安全隐患。并联式混合动力重型卡车采用发动机和驱动电机并联作为整车驱动系统，制动时，可通过电机制动来实现辅助制动与能量回收，但是受制于动力电池成本、能量密度及动力电池容量等因素，因此，基于并联混合动力重型卡车现有方案，提出以电机制动与耗能装置相结合的辅助制动方案，从而替代缓速器的功能，同时减少成本，具有较为广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统及控制方法，借助耗能装置有效地回收制动能量，实现整车能量的合理利用。为了实现上述目的，本专利技术并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，包括能量交换模块以及与能量交换模块相连接的控制模块和冷却模块；所述的能量交换模块包括驱动电机，驱动电机连接电机逆变器，电机逆变器连接高压配电盒，高压配电盒分别连接动力电池和耗能装置；冷却模块包括与耗能装置连接的水泵以及与动力电池连接的动力电池散热系统，水泵与动力电池散热系统通过节温器连接散热器；控制模块包括整车控制器，整车控制器通过CAN总线分别连接制动踏板、电池管理系统以及耗能装置控制器，电池管理系统连接动力电池并实时监控动力电池的各项状态，耗能装置控制器连接耗能装置，整车控制器还连接高压配电盒并能够控制动力电池所在支路的通断。高压配电盒中通过绝缘栅双极型晶体管分别控制耗能装置和动力电池的通断。所述的耗能装置包括设置在壳体内部的耗能电阻，所述的壳体上开设有进水口以及出水口，通过进水口与出水口连接冷却模块的循环水。所述的水泵与动力电池散热系统通过节温器相互连通。所述的驱动电机通过高压线束与电机逆变器连接，电机逆变器通过高压线束与高压配电盒连接，高压配电盒通过高压线束分别连接耗能装置和动力电池；所述的电池管理系统通过低压线束连接动力电池，耗能装置控制器通过低压线束连接耗能装置，整车控制器通过低压线束连接高压配电盒。本专利技术并联式混合动力重型卡车辅助制动系统的控制方法，包括以下步骤：1)当动力电池的荷电不足时，电池管理系统将当前荷电状态上报给整车控制器，整车控制器和耗能装置控制器进行通讯，耗能装置控制器将此时耗能装置的状态传递给整车控制器，整车控制器通过使能信号使高压配电盒中动力电池所在支路接通，电机逆变器至动力电池的充电回路接通，电机逆变器至耗能装置的回路断开，电机逆变器给动力电池进行充电；2)当动力电池临近充满时，电池管理系统将当前的荷电状态上报给整车控制器，整车控制器根据制动踏板的有效行程确定驱动电机的制动力矩，整车控制器确定出耗能装置的发热功率，并利用使能信号控制高压配电盒中耗能装置所在的回路打开，电机逆变器至动力电池所在的回路断开；以此通过电机逆变器给耗能装置充电，由耗能装置将电能转化成相应热能；3)当耗能装置开始工作时，打开水泵，冷却模块中节温器比较动力电池冷却系统冷却回路与耗能装置冷却回路中的水温，控制水路通断实现热管理。水泵与动力电池散热系统通过节温器相互连通；耗能装置通过连接水泵、节温器、散热器组建冷却大循环管路；动力电池通过连接动力电池散热系统、节温器、散热器组建冷却大循环管路；当动力电池散热系统的回路温度低于动力电池的最佳工作温度时，节温器与散热器之间的循环支路关闭，水泵、节温器、动力电池散热系统之间形成一个内部的小循环回路，驱动电机制动产生的电能通过耗能装置转换为热能并与动力电池散热系统的冷却回路进行热交换，达到热平衡，直到动力电池散热系统的冷却回路水温达到动力电池的最佳工作温度。与现有技术相比，本专利技术并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统具有如下有益效果：在重型卡车长时间持续或紧急制动时，通过该制动系统能够在短时间内将重型卡车的势能、动能转变成电能，且当超出动力电池的存储能力后，多余电能会转化成热能，继而满足动力电池的热管理需要，多余的热能则通过冷却水循环扩散到外部环境中。通过此手段，能够提高整车行车时的安全性，减少制动器的早期损坏，同时利用制动回收能量对动力电池进行充电和热管理，既能实现整车油耗的降低又能够提高动力电池的使用寿命。与现有技术相比，本专利技术并联式混合动力重型卡车辅助制动系统的控制方法，将高压配电盒作为控制开关分别控制耗能装置及电机逆变器所在支路的通断，电机逆变器给动力电池进行充电，当动力电池临近充满时，由耗能装置将电能转化成相应热能，使动力电池处于最佳的工作温度，多余的热能则通过冷却水循环扩散到外部环境中。本专利技术同时利用制动回收能量对动力电池进行充电和热管理，实现了整车油耗的降低，提高了动力电池的使用寿命。附图说明图1本专利技术辅助制动系统的控制原理图；图2本专利技术能量转换模块原理图；附图中：1-电池管理系统；2-动力电池；3-耗能装置；4-高压配电盒；5-电机逆变器；6-驱动电机；7-耗能装置控制器；8-整车控制器；9-制动踏板；10-水泵；11-动力电池散热系统；12-节温器；13-散热器；14-进水口；15-耗能电阻；16-壳体；17-出水口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1，2，本专利技术并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统包括三个模块：能量交换模块、冷却模块和控制模块。能量交换模块包括电池管理系统1、动力电池2、耗能装置3、高压配电盒4、电机逆变器5以及驱动电机6；电池管理系统1通过低压电路与动力电池2连接以实现对动力电池2各项状态的实时监控与控制，动力电池2通过高压电路与高压配电盒4连接，高压配电盒4将电路分成两个回路：一路通过高压电路与电机逆变器5连接，可将车辆制动时回收的能量通过该回路给动力电池2充电，另外一个回路通过高压电路通向耗能装置3；高压配电盒4中，采用IGBT控制元件作为两个回路的控制开关，当驱动电机进行再生制动时，如果动力电池2所在回路接通，耗能装置3所在回路断开，则进行能量回收，反之，如果动力电池2所在回路断开，耗能装置3所在回路接通则通过耗能装置3将多余的电能转化为热能；耗能装置3主要包括进水口14、耗能电阻15、壳体16、出水口17，进、出水口分别与冷却模块连接，通向整车冷却循环系统。本专利技术冷却模块包括水泵10、动力电池冷却系统11、节温器12、散热器13；水泵10与耗能装置3的出水口17通过管路连接，耗能装置3的进水口14接整车水循环，通过水泵10的驱动在耗能装置3中形成水路循环带走耗能电阻15产生的热量；水泵10与动力电池冷却系统11通过节温器12及管路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：包括能量交换模块以及与能量交换模块相连接的控制模块和冷却模块；能量交换模块包括驱动电机(6)，驱动电机(6)连接电机逆变器(5)，电机逆变器(5)连接高压配电盒(4)，高压配电盒(4)分别连接耗能装置(3)和动力电池(2)；冷却模块包括与耗能装置(3)连接的水泵(10)以及与动力电池(2)连接的动力电池散热系统(11)，水泵(10)与动力电池散热系统(11)通过节温器(12)连接散热器(13)；控制模块包括整车控制器(8)，整车控制器(8)通过CAN总线分别连接制动踏板(9)、电池管理系统(1)以及耗能装置控制器(7)，电池管理系统(1)连接动力电池(2)并实时监控动力电池(2)的各项状态，耗能装置控制器(7)连接耗能装置(3)，整车控制器(8)还连接高压配电盒(4)并能够控制动力电池(2)所在支路的通断。
【技术特征摘要】
1.一种并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：包括能量交换模块以及与能量交换模块相连接的控制模块和冷却模块；能量交换模块包括驱动电机(6)，驱动电机(6)连接电机逆变器(5)，电机逆变器(5)连接高压配电盒(4)，高压配电盒(4)分别连接耗能装置(3)和动力电池(2)；冷却模块包括与耗能装置(3)连接的水泵(10)以及与动力电池(2)连接的动力电池散热系统(11)，水泵(10)与动力电池散热系统(11)通过节温器(12)连接散热器(13)；控制模块包括整车控制器(8)，整车控制器(8)通过CAN总线分别连接制动踏板(9)、电池管理系统(1)以及耗能装置控制器(7)，电池管理系统(1)连接动力电池(2)并实时监控动力电池(2)的各项状态，耗能装置控制器(7)连接耗能装置(3)，整车控制器(8)还连接高压配电盒(4)并能够控制动力电池(2)所在支路的通断。2.根据权利要求1所述并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：高压配电盒(4)中通过绝缘栅双极型晶体管分别控制耗能装置(3)和动力电池(2)的通断。3.根据权利要求1所述并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：所述的耗能装置(3)包括设置在壳体(16)内部的耗能电阻(15)，所述的壳体(16)上开设有进水口(14)以及出水口(17)，通过进水口(14)与出水口(17)连接冷却模块的循环水。4.根据权利要求1所述并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：所述的水泵(10)与动力电池散热系统(11)通过节温器(12)相互连通。5.根据权利要求1所述并联式混合动力重型卡车的辅助制动系统，其特征在于：所述的驱动电机(6)通过高压线束与电机逆变器(5)连接，电机逆变器(5)通过高压线束与高压配电盒(4)连接，高压配电盒(4)通过高压线束分别连接耗能装置(3)和动力电池(2)；所述的电池管理系统(1)通过低压线束连接动力电池(2)，耗能装置控制器(7)通过低压线束连接耗能装置(3)，整车控制器(8)通过低压线束连接高压配电盒(4)。6.一种使用权利要求1所述并...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓东，余曼，贺伊琳，高奇，刘峰云，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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