CN219257075U - 制动控制系统和工程车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种制动控制系统和工程车辆，涉及车辆制动技术领域，该制动控制系统包括制动器件，用于在制动过程中将动能转换为目标电能；储能器件，与制动器件连接，储能器件用于储存目标电能；耗能器件，与制动器件连接，耗能器件用于消耗目标电能；控制器，通讯连接制动器件、储能器件以及耗能器件。该制动控制系统和工程车辆，可以改善储能器件出现的电量过充问题，避免储能器件因过充而出现损伤。

Description

制动控制系统和工程车辆

技术领域

本申请涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种制动控制系统和工程车辆。

背景技术

在工程机械行业中，工程车辆在下坡的过程中，一般会采用再生制动策略来对工程车辆进行制动，即在制动过程中，将牵引电机变为发电机，从而将工程车辆的动能转化为电能，并且将转化后的电能储存在储能器件中。但是，在现有技术中，当储能器件中的电能超过阈值后，转化的电能依然会继续输入储能器件，这样就会导致储能器件出现电量过充的问题，容易对储能器件造成损伤。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种制动控制系统和工程车辆，其可以改善储能器件出现的电量过充问题，避免储能器件因过充而出现损伤。

第一方面，提供了一种制动控制系统，包括：

制动器件，用于在制动过程中将动能转换为目标电能；

储能器件，与所述制动器件连接，所述储能器件用于储存所述目标电能；

耗能器件，与所述制动器件连接，所述耗能器件用于消耗所述目标电能；

控制器，通讯连接所述制动器件、所述储能器件以及所述耗能器件。

根据本申请的第一方面，所述储能器件包括：

蓄电池，与所述制动器件连接，所述蓄电池用于储存所述目标电能。

根据本申请的第一方面，所述储能器件还包括：

第一开关，设于所述蓄电池与所述制动器件之间的第一电路上，所述

第一开关与所述控制器通讯连接；其中，所述控制器用于控制所述第一开关断开或者闭合。

根据本申请的第一方面，所述耗能器件包括：

制动电阻，与所述制动器件连接，所述制动电阻用于消耗所述目标电能。

根据本申请的第一方面，所述耗能器件还包括：

第二开关，设于所述制动电阻与所述制动器件之间的第二电路上，所述第二开关与所述控制器通讯连接；其中，所述控制器用于控制所述第二开关断开或者闭合。

根据本申请的第一方面，所述耗能器件还包括：

断路器，设于所述制动电阻与所述制动器件之间的第二电路上，所述断路器与所述控制器通讯连接；其中，所述控制器用于控制所述断路器的通流率；所述断路器的通流率与输入所述制动电阻的电流正相关。

根据本申请的第一方面，所述耗能器件还包括：

斩波器，设于所述制动电阻与所述制动器件之间的第二电路上，所述斩波器与所述控制器通讯连接；其中，所述斩波器用于调整输入所述制动电阻的电压值。

根据本申请的第一方面，所述耗能器件还包括：

保险丝，设于所述制动电阻与所述制动器件之间的第二电路上。

根据本申请的第一方面，所述制动器件包括：

发电机，用于将动能转换为初始电能；

逆变器，连接所述发电机、所述储能器件以及所述耗能器件，所述逆变器用于将所述初始电能转换为所述目标电能。

第二方面，还提供了一种工程车辆，包括：

机体；

如前所述的制动控制系统，设于所述机体上。

本申请实施例提供的制动控制系统和工程车辆，其在储能器件的储能电量低于预设阈值时，通过控制器控制储能器件储存目标电能；在储能器件的储能电量等于或者高于预设阈值时，通过控制器控制耗能器件消耗目标电能，并控制储能器件停止储存目标电能的工作，这样，通过耗能器件消耗掉了目标电能，使得储能器件不再继续充电，有效地改善了储能器件容易出现的电量过充问题，从而避免了储能器件因过充而出现损伤，对储能器件进行了有效地保护。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为本申请一示例性实施例提供的制动控制系统的结构框图。

图2为本申请另一示例性实施例提供的制动控制系统的结构框图。

图3为本申请一示例性实施例提供的制动控制系统的电路简图。

图4为本申请一示例性实施例提供的工程车辆的结构框图。

图5为本申请一示例性实施例提供的控制器的结构框图。

附图标记：100-制动控制系统；110-制动器件；111-发电机；112-逆变器；120-储能器件；121-蓄电池；122-第一开关；130-耗能器件；131-制动电阻；132-第二开关；133-断路器；134-斩波器；135-保险丝；140-控制器；141-处理器；142-存储器；143-输入装置；144-输出装置；150-第一电路；160-第二电路；200-工程车辆；210-机体。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

图1为本申请一示例性实施例提供的制动控制系统的结构框图。如图1所示，本申请实施例提供的制动控制系统100可以包括制动器件110、储能器件120以及耗能器件130，制动器件110可以在制动过程中将动能转换为目标电能，储能器件120与制动器件110连接，储能器件120可以用于储存前述的目标电能，耗能器件130则可以用于消耗前述的目标电能。

具体地，储能器件120和耗能器件130不同时工作，也就是说，在储能器件120储存前述的目标电能的过程中，耗能器件130不工作，不消耗前述的目标电能，此时，制动器件110转化的目标电能全部都储存入储能器件120中；而在耗能器件130消耗前述的目标电能的过程中，储能器件120不工作，不再储存前述的目标电能，此时，制动器件110转化的目标电能全部都由耗能器件130进行消耗。

如图1所示，该制动控制系统100还可以包括控制器140，控制器140通讯连接制动器件110、储能器件120以及耗能器件130，控制器140可以控制制动器件110将动能转换为目标电能，也可以控制储能器件120开启储能功能，使得储能器件120存储目标电能，也可以控制耗能器件130开启耗能功能，使得耗能器件130消耗目标电能。

具体地，在储能器件120的储能电量低于预设阈值时，可以认为储能器件120的剩余容量较大，此时控制器140可以控制储能器件120储存目标电能；在储能器件120的储能电量等于或者高于预设阈值时，可以认为储能器件120剩余容量较小，如果继续储存目标电能容易出现电量过充问题，此时控制器140可以控制耗能器件130消耗目标电能，储能器件120停止储存目标电能工作，这样，通过耗能器件130消耗掉了目标电能，使得储能器件120不再继续充电，有效地改善了储能器件120容易出现的电量过充问题，从而避免了储能器件120因过充而出现损伤，对储能器件120进行了有效地保护。

应当理解的是，预设阈值可以根据实际情况进行设定，本申请对预设阈值不作具体限定。

本申请实施例提供的制动控制系统100，其在储能器件120的储能电量低于预设阈值时，通过控制器140控制储能器件120储存目标电能；在储能器件120的储能电量等于或者高于预设阈值时，通过控制器140控制耗能器件130消耗目标电能，并控制储能器件120停止储存目标电能的工作，这样，通过耗能器件130消耗掉了目标电能，使得储能器件120不再继续充电，有效地改善了储能器件120容易出现的电量过充问题，从而避免了储能器件120因过充而出现损伤，对储能器件120进行了有效地保护。

图2为本申请另一示例性实施例提供的制动控制系统的结构框图。图3为本申请一示例性实施例提供的制动控制系统的电路简图。如图2和图3所示，储能器件120可以包括蓄电池121，蓄电池121可以作为储能载体来储存目标电能，另外，在其它器件对电能有需求时，蓄电池121也可以对其它器件进行供能。

在一实施例中，在使用蓄电池121作为储存目标电能的载体时，控制器140可以通过获取蓄电池121的荷电状态来确定蓄电池121的剩余容量，当荷电状态小于95％时，可以认为蓄电池121的剩余容量较大，此时控制器140可以控制蓄电池121持续储存目标电能，当荷电状态大于或者等于95％时，可以认为蓄电池121的剩余容量较小，此时控制器140可以控制耗能器件130消耗目标电能，蓄电池121则停止储存目标电能工作，这样，通过耗能器件130消耗掉了目标电能，使得蓄电池121不再继续充电，有效地改善了蓄电池121容易出现的电量过充问题，从而避免了蓄电池121件因过充而出现损伤，对蓄电池121进行了有效地保护。

在一实施例中，蓄电池121可以选用锂电池、铅酸电池等。

在一实施例中，储能器件120还可以包括储能电容，通过储能电容也可以实现储存目标电能的功能。

如图2和图3所示，储能器件120还可以包括第一开关122，第一开关122设于蓄电池121与制动器件110之间的第一电路150上，第一开关122与控制器140通讯连接，控制器140可以控制第一开关122断开或者闭合。应当理解的是，在第一开关122闭合后，蓄电池121与制动器件110之间的第一电路150连通，制动器件110转化得到的目标电能可以输入到蓄电池121内，蓄电池121实现储存目标电能的功能。在第一开关122断开后，蓄电池121与制动器件110之间的第一电路150断开，制动器件110转化得到的目标电能无法输入到蓄电池121内，可以改善蓄电池121出现的过充问题，减少蓄电池121因过充受到损伤。

具体地，在蓄电池121的储存电量小于预设阈值时，控制器140可以控制第一开关122闭合；在蓄电池121的储存电量等于或者大于预设阈值时，控制器140可以控制第一开关122断开。

如图2和图3所示，耗能器件130可以包括制动电阻131，制动电阻131与制动器件110连接，制动器件110转化的目标电能输入制动电阻131后，制动电阻131可以将电能转化为热量，从而实现消耗目标电能的功能。

在一实施例中，制动电阻131的数量为一个、两个、三个、四个等。

在一实施例中，在制动电阻131的数量为多个的情况下，多个制动电阻131可以相互串联、或者可以相互并联、或者其中部分制动电阻131串联，另外部分制动电阻131并联。

如图2和图3所示，耗能器件130还可以包括第二开关132，第二开关132设于制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160上，第二开关132与控制器140通讯连接，控制器140可以控制第二开关132断开或者闭合。应当理解的是，在第二开关132闭合后，制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160连通，制动器件110转化得到的目标电能可以输入制动电阻131，制动电阻131将电能转化为热能，实现消耗目标电能的功能。在第二开关132断开后，制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160断开，制动电阻131停止消耗目标电能。

具体地，在储能器件120的储存电量小于预设阈值时，控制器140可以控制第二开关132断开；在储能器件120的储存电量大于或者等于预设阈值时，控制器140可以控制第二开关132闭合。

如图2和图3所示，耗能器件130还可以包括断路器133，断路器133设于制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160上，断路器133与控制器140通讯连接，控制器140可以控制断路器133的通流率，而断路器133的通流率与输入制动电阻131的电流正相关，也就是说，断路器133的通流率越大，那么输入制动电阻131的电流越大，制动电阻131消耗的目标电能越多，断路器133的通流率越小，那么制动电阻131的电流越小，制动电阻131消耗的目标电能越少。

具体地，控制器140可以获取制动器件110输出的滤波电容电压，如果滤波电容电压大于电压阈值，那么可以认为工程车辆此时的再生负载较小，即外部因素对工程车辆的制动影响较小，工程车辆的动能大部分将转为目标电能，待消耗的目标电能较多，此时控制器140可以控制断路器133的通流率增大，提高输入制动电阻131的电流，增大制动电阻131的发热量，从而将大量的目标电能快速地转化为热能；如果滤波电容电压小于电压阈值，那么可以认为工程车辆此时的再生负载较大，即外部因素对工程车辆的制动影响较大，工程车辆的动能大部分通过外部因素消耗掉，小部分动能转化为目标电能，使得待消耗的目标电能较少，此时控制器140可以控制断路器133的通流率减小，减小输入制动电阻131的电流，使得制动电阻131以较低的温度散热，对制动电阻131可以起到保护作用。

如图2和图3所示，耗能器件130还可以包括斩波器134，斩波器134设于制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160上，斩波器134与控制器140通讯连接，斩波器134可以将固定的直流电压变化为可变的直流电压，也就是说，斩波器134输出的电压值可以根据实际情况进行调整，也就可以调整输入制动电阻131的电压值。

在一实施例中，在当前时间节点，控制器140可以获取斩波器134输出的当前电压值和电流值，计算得到当前制动电阻131的阻值，然后根据预先储存的制动电阻131阻值与制动电阻131温度之间的对应关系，计算得到制动电阻131当前温度，然后判断当前温度是否超过温度阈值，如果当前温度超过了温度阈值，那么控制器140会向斩波器134发出控制指令，调整斩波器134的输出电压，对制动电阻131进行过温保护，即增大斩波器134的输出电压，减小斩波器134的输出电流，从而降低输入制动电阻131的电流，以达到降低制动电阻131发热量的目的。

在一实施例中，斩波器134可以包括斩波电路、主控板和驱动板，制动器件110输出的电压输入斩波器134后，主控板发出PWM波，该PWM波通过驱动板上的驱动电路驱动斩波电路中的功率开关工作，使其输出稳定的直流电压，并且输出的电流小于或者等于制动电阻131的额定电流。需要说明的是，斩波电路的具体结构在相关技术中均有涉及，本申请不再赘述。

在一实施例中，控制器140通过获取斩波器134输出的电压值和电流值可以判断整个制动控制系统100是否存在异常，若斩波器134输出的电压值和/或电流值偏离正常范围，那么可以判断制动控制系统100存在异常，此时控制器140可以将故障信息上传至上级控制系统。

如图2和图3所示，耗能器件130还可以包括保险丝135，该保险丝135设于制动电阻131与制动器件110之间的第二电路160上。应当理解的是，若第二电路160中的电流异常升高超过电流阈值时，保险丝135将实现自身熔断，以切断电流，避免制动电阻131以及其它元器件受到严重损害。

如图2和图3所示，制动器件110还可以包括发电机111和逆变器112，发电机111可以将动能转化为初始电能，逆变器112可以通过电压逆变过程将初始电能转化为目标电能。

在一实施例中，工程车辆中的牵引电机在制动过程中，可以作为发电机111，实现将动能转化为初始电能的功能。

应当理解的是，发电机111和逆变器112的具体结构在相关技术中均有涉及，本申请对此不再赘述。

图4为本申请一示例性实施例提供的工程车辆的结构框图。如图4所示，本申请实施例提供的工程车辆200可以包括机体210以及如前所述的制动控制系统100，制动控制系统100设于机体210上。

在一实施例中，该工程车辆200可以包括挖掘机、压路机、汽车起重机等。

本申请实施例提供的工程车辆200，包括前述的制动控制系统100，并具备前述制动控制系统100的全部功能，其在储能器件120的储能电量低于预设阈值时，通过控制器140控制储能器件120储存目标电能；在储能器件120的储能电量等于或者高于预设阈值时，通过控制器140控制耗能器件130消耗目标电能，并控制储能器件120停止储存目标电能的工作，这样，通过耗能器件130消耗掉了目标电能，使得储能器件120不再继续充电，有效地改善了储能器件120容易出现的电量过充问题，从而避免了储能器件120因过充而出现损伤，对储能器件120进行了有效地保护。

图5为本申请一示例性实施例提供的控制器的结构框图。如图5所示，该控制器140可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。

如图5所示，控制器140包括一个或多个处理器141和存储器142。

处理器141可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制控制器140中的其他组件以执行期望的功能。

存储器142可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器141可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的控制方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

在一个示例中，控制器140还可以包括：输入装置143和输出装置144，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

在该控制器是单机设备时，该输入装置143可以是通信网络连接器，用于从前述第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。

此外，该输入装置143还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置144可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置144可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图5中仅示出了该控制器140中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，控制器140还可以包括任何其他适当的组件。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种制动控制系统，其特征在于，包括：

制动器件(110)，用于在制动过程中将动能转换为目标电能；

储能器件(120)，与所述制动器件(110)连接，所述储能器件(120)用于储存所述目标电能；

耗能器件(130)，与所述制动器件(110)连接，所述耗能器件(130)用于消耗所述目标电能；

控制器(140)，通讯连接所述制动器件(110)、所述储能器件(120)以及所述耗能器件(130)。

2.根据权利要求1所述的制动控制系统，其特征在于，所述储能器件(120)包括：

蓄电池(121)，与所述制动器件(110)连接，所述蓄电池(121)用于储存所述目标电能。

3.根据权利要求2所述的制动控制系统，其特征在于，所述储能器件(120)还包括：

第一开关(122)，设于所述蓄电池(121)与所述制动器件(110)之间的第一电路(150)上，所述第一开关(122)与所述控制器(140)通讯连接；其中，所述控制器(140)用于控制所述第一开关(122)断开或者闭合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动控制系统，其特征在于，所述耗能器件(130)包括：

制动电阻(131)，与所述制动器件(110)连接，所述制动电阻(131)用于消耗所述目标电能。

5.根据权利要求4所述的制动控制系统，其特征在于，所述耗能器件(130)还包括：

第二开关(132)，设于所述制动电阻(131)与所述制动器件(110)之间的第二电路(160)上，所述第二开关(132)与所述控制器(140)通讯连接；其中，所述控制器(140)用于控制所述第二开关(132)断开或者闭合。

6.根据权利要求4所述的制动控制系统，其特征在于，所述耗能器件(130)还包括：

断路器(133)，设于所述制动电阻(131)与所述制动器件(110)之间的第二电路(160)上，所述断路器(133)与所述控制器(140)通讯连接；其中，所述控制器(140)用于控制所述断路器(133)的通流率；所述断路器(133)的通流率与输入所述制动电阻(131)的电流正相关。

7.根据权利要求4所述的制动控制系统，其特征在于，所述耗能器件(130)还包括：

斩波器(134)，设于所述制动电阻(131)与所述制动器件(110)之间的第二电路(160)上，所述斩波器(134)与所述控制器(140)通讯连接；其中，所述斩波器(134)用于调整输入所述制动电阻(131)的电压值。

8.根据权利要求4所述的制动控制系统，其特征在于，所述耗能器件(130)还包括：

保险丝(135)，设于所述制动电阻(131)与所述制动器件(110)之间的第二电路(160)上。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的制动控制系统，其特征在于，所述制动器件(110)包括：

发电机(111)，用于将动能转换为初始电能；

逆变器(112)，连接所述发电机(111)、所述储能器件(120)以及所述耗能器件(130)，所述逆变器(112)用于将所述初始电能转换为所述目标电能。

10.一种工程车辆，其特征在于，包括：

机体(210)；

如权利要求1至9中任一项所述的制动控制系统，设于所述机体(210)上。

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