CN109421545A - 一种电动车辆制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动车辆制动系统，包括动力电池，动力电池用于连接车辆的电机控制器；所述动力电池并联有耗能支路，耗能支路包括串联的制动电阻和第一开关；所述耗能支路还串设有保险丝，所述制动电阻并联有第二开关。本发明所提供的技术方案，耗能支路中串设有保险丝，制动电阻并联有第二开关管，当耗能支路中的第一开关被短路时，控制第二开关导通，第二开关将制动电阻短路。由于第一开关和第二开关的阻值都比较小，所以形成的回路中电流比较大，会熔断保险丝，使动力电池与耗能支路断开，动力电池不对制动电阻持续放电，动力电池不会出现过放，制动电阻也不会由于过热而影响车辆的安全。
Description
技术领域
本发明属于车辆制动控制技术领域，具体涉及一种电动车辆制动系统。
背景技术
对于新能源车辆，在车辆的制动过程中，制动电机的惯性会加长车辆的制动距离，影响车辆的安全性能。为了克服制动电机的惯性，目前常用的方法有两种：
第一种是能耗制动，即在制动电机上连接一个制动电阻，当车辆制动时，利用车辆制动电机的惯性进行发电，将制动电机的动能转化为电能，然后再采用制动电阻将这些电能消耗掉，从而减小车辆制动的距离；这种方法的确定缺点是会造成能量的浪费；
第二种是回馈制动，即在制动电机上连接一个蓄电池，当车辆制动时，利用车辆制动电机的惯性进行发电，将制动电机的动能转化为电能，并采用这些电能为动力电池充电，将其存储起来；这种方法的优点是可以减少能量的浪费，但是动力电池的容量是有限的，并且动力电池充电对温度等环境因素也有一定的要求，如果在动力电池已充满电时，或者在动力电池的温度过低时，不能对蓄电池继续进行充电。
还有一种制动方式，是将耗能制动和回馈制动结合在一起，其电路结构原理如图1所示，动力电池构成的回馈制动支路与制动电阻和晶闸管T0串联而成的耗能支路并联，当车辆制动时，如果动力电池能够充电，则采用电机的制动能量为动力电池充电；如果动力电池不能够充电，则控制晶闸管T0导通，采用制动电阻消耗制动能量，进行能耗制动，即避免了制动能量的浪费，又解决了蓄电池不能充电的问题，并且通过控制晶闸管T0的通断，能够将制动能量在耗能支路与回馈制动支路之间分配。
但是在这种制动方式中，如果耗能支路中作为开关的晶闸管T1由于故障而被短路时，回馈制动支路中的蓄电池与制动电阻形成回路，蓄电池会对制动电阻持续放电，制动电阻一致处于发热放电状态，即使司机发现问题，给整车下了低压电，制动电阻两侧仍有高压，制动电阻仍然持续放电，导致蓄电池电池过放，甚至引起车辆起火。
发明内容
本发明提供一种电动车辆制动系统，用于解决在车辆制动回路中由于开关短路而引起的安全问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种电动车辆制动系统，包括动力电池，动力电池用于连接车辆的电机控制器；所述动力电池并联有耗能支路，耗能支路包括串联的制动电阻和第一开关；所述耗能支路还串设有保险丝，所述制动电阻并联有第二开关。
本发明所提供的技术方案，耗能支路中串设有保险丝，制动电阻并联有第二开关管，当耗能支路中的第一开关被短路时，控制第二开关导通，第二开关将制动电阻短路。由于第一开关和第二开关的阻值都比较小，所以形成的回路中电流比较大，会熔断保险丝，使动力电池与耗能支路断开，动力电池不对制动电阻持续放电，动力电池不会出现过放，制动电阻也不会由于过热而影响车辆的安全。
所述第一开关和第二开关均为IGBT。
采用IGBT作为第一开关和第二开关，通过控制各开关的通断，能够调节制动电阻的制动功率，对电机制动时产生的能量进行分配。
进一步的，还包括控制器，控制器控制连接第一开关和第二开关的控制极，通过PWM波控制第一开关和第二开关的通断。
进一步的，所述控制器设有用于连接车辆蓄电池的接口，用于从车辆的蓄电池获取电能。
进一步的，还包括高低压转换模块，高低压转换模块的高压侧连接动力电池，将动力电池输出的高压电其转化成为设定电压后从低压侧输出；高低压转换模块的低压侧连接控制器，用于为控制器供电。
进一步的，所述控制器设有用于连接车辆CAN总线CAN通讯接口，通过车辆的CAN总线与整车控制器通讯连接。
进一步的，所述控制器采集连接有电流传感器，电流传感器设置在耗能支路，用于检测制动电阻的电流。
设置电流传感器检测制动电阻的电流，能够在制动电阻的电流过高时对其进行调节，防止由于制动电阻电流过大而造成的安全隐患。
进一步的，所述控制器采集连接有温度传感器，温度传感器设置在制动电阻处，用于检测制动电阻的温度。
对制动电阻的温度进行监控，当制动电阻的温度过高时及时采取措施，防止出现事故。
进一步的，还包括电风扇，电风扇设置在控制器处，用于为所述控制器散热。
增加电风扇对控制器散热，能够防止控制器由于温度过高而无法正常工作。
进一步的，所述控制器还控制连接有主接触器，主接触器的其中一端连接动力电池的正极，另一端连接制动支路。
进一步的，所述主接触器并联有预充电路，预充电路包括串联的预充接触器，预充二极管和预充电阻，控制器控制连接预充接触器。
设置预充电路，在主接触器闭合前先闭合预充接触器，能够防止在主接触器闭合时所产生的瞬时电流将保险丝熔断的问题。
附图说明
图1为现有技术中耗能制动和回馈制动相结合的电路结构图；
图2为实施例中电动车辆控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种电动车辆制动系统，用于解决在车辆制动回路中由于开关短路而引起的安全问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种电动车辆制动系统，包括动力电池，动力电池用于连接车辆的电机控制器；所述动力电池并联有耗能支路，耗能支路包括串联的制动电阻和第一开关；所述耗能支路还串设有保险丝，所述制动电阻并联有第二开关。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本实施例提供一种电动车辆制动系统，其电路结构如图1所示，输入接口的正极P和负极N连接电机控制器。在输入接口的正极P与负极N之间设有一条回馈制动支路和一条耗能制动支路。
回馈制动支路与耗能制动支路之间并联，回馈制动支路包括动力电池，动力电池的正极连接输入接口的正极P，负极连接输入接口的负极N。
耗能制动支路包括制动电阻R0和T1、T2两个IGBT，制动电阻R0的一端连接输入接口的正极P，另一端连接T1的阳极，T1的阴极连接输入接口的负极N。T2与制动电阻R0并联，其阳极连接制动电阻用于连接输入接口正极P的一端，阴极连接T1的阳极。
在制动电阻连接输入接口P的线路上设有保险丝和主接触器K0，主接触器K0并联有预充电路，预充电路由预充接触器K1、预充二极管D1和预充电阻串联R1而成。
本实施例提供电动车辆制动系统还包括控制器，控制器包括控制板和驱动板，控制板设有CAN通讯接口，并连接有35PIN的信号端子，该信号端子包括电源引脚、CAN通讯引脚和温度引脚。电源引脚连接有24V的直流电源，为控制板和驱动板供电；控制板的CAN通讯接口通过CAN通讯引脚连接车辆的CAN总线，温度引脚连接有温度传感器，温度传感器设置在制动电阻R0处，用于检测制动电阻R0的温度信息并传送给控制板。控制板还连接有电流检测装置，电流检测装置设置在耗能制动支路中，检测耗能制动支路中制动电阻R0的电流，并将其发送给控制板。控制板控制连接驱动板，驱动板连接T1的控制极和T2的控制极，根据控制板的控制命令，控制T1和T2的通断。驱动板还连接主接触器K0和预充接触器K1，控制主接触器K0和预充接触器K1的通断。
本实施例中的控制板、驱动板以及CAN通讯接口、电流传感器、温度传感器为控制制动电阻的功率，进而对制动能量进行分配提供硬件基础。
如果电动车辆制动控制系统没有出现异常，则当车辆制动时，电机的制动能量通过电机控制器反馈到动力电池，为动力电池充电；如果动力电池已经充满电，或者因为其他原因不能继续充电，则控制主接触器K0吸合，T1导通，将制动能量在制动电阻R0上消耗掉，
在控制主接触器K0吸合时，首先控制预充接触器K1吸合，当主接触器K0两端的压差小于设定安全值时，再控制主接触器K0吸合，预充接触器K1断开。
当主接触器K0和T1均由于故障而被短路时，或者预充接触器K1和T1出现短路故障时，控制器的控制板通过驱动板控制T2导通，此时制动电阻R0被短路。由于T1和T2的阻抗都比较小，所以保险丝、主接触器K0或预充接触器K1、T1、T2和电机控制器/动力电池所构成的回路中电流比较大，保险丝被熔断，使回路断开，从而防止动力电池过放和制动电阻R0的温度过高。
由于控制板和驱动板工作时都会产生热量，为了减少温度对控制板和驱动板的影响，本实施例中还增设了电风扇，电风扇设置在控制板和驱动板处，从35PIN信号端子中的电源引脚取电，为控制板和驱动板散热。
本实施例中还设有高压转低压模块，该模块与耗能支路并联，并并联有母线电容器C，高压转低压模块的高压侧通过接触器连接输入接口，从输入接口取电，并将其转化为低压电后从低压侧输出；本实施例中的高压转低压模块的低压侧输出的是24V直流电，直接输出到35PIN端子中的24V电源引脚，为散热风扇和控制板供电。
作为其他实施方式，T1和T2可以采用其他如晶闸管、场效应管等其他可控开关。
作为其他实施方式，电流传感器、温度传感器和电风扇可以根据实际的需求选择是否设置。
Claims (10)
1.一种电动车辆制动系统，包括动力电池，动力电池用于连接车辆的电机控制器；所述动力电池并联有耗能支路，耗能支路包括串联的制动电阻和第一开关；其特征在于，所述耗能支路还串设有保险丝，所述制动电阻并联有第二开关。
2.根据权利要求1所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述第一开关和第二开关均为IGBT。
3.根据权利要求2所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，还包括控制器，控制器控制连接第一开关和第二开关的控制极，通过PWM波控制第一开关和第二开关的通断。
4.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述控制器设有用于连接车辆蓄电池的接口，用于从车辆的蓄电池获取电能。
5.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，还包括高低压转换模块，高低压转换模块的高压侧连接动力电池，将动力电池输出的高压电其转化成为设定电压后从低压侧输出；高低压转换模块的低压侧连接控制器，用于为控制器供电。
6.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述控制器设有用于连接车辆CAN总线CAN通讯接口，通过车辆的CAN总线与整车控制器通讯连接。
7.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述控制器采集连接有电流传感器，电流传感器设置在耗能支路，用于检测制动电阻的电流。
8.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述控制器采集连接有温度传感器，温度传感器设置在制动电阻处，用于检测制动电阻的温度。
9.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，还包括电风扇，电风扇设置在控制器处，用于为所述控制器散热。
10.根据权利要求3所述的一种电动车辆制动系统，其特征在于，所述控制器还控制连接有主接触器，主接触器的其中一端连接动力电池的正极，另一端连接制动支路。
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