專利名稱：混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的試驗裝置，更確切
的說是一種混合動力客車的氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺。
背景技術(shù)：
隨著全球能源危機及環(huán)境污染，混合動力汽車的節(jié)能作用日益凸顯，在混合動力
其汽車的各項節(jié)能技術(shù)中，再生制動能量回收技術(shù)是混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一?；?合動力客車的氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)要保證具有顯著的能量回收率、穩(wěn)定的制動性
能、舒適的制動感覺以及優(yōu)異的安全性能等，在其研究開發(fā)過程中就需要一種有效的試驗
裝置，對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)從硬件到軟件進行嚴(yán)格的測試及試驗，保證協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具有足夠
高的性能和指標(biāo)。本發(fā)明所述的硬件在回路試驗臺就是根據(jù)這一需求自主研制開發(fā)的混合 動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的試驗測試平臺，通過混合動力客車氣壓與再生制
動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺，可以在一定程度上掌握氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系
統(tǒng)的工作原理、技術(shù)關(guān)鍵和試驗標(biāo)準(zhǔn)，同時為我國的企業(yè)和科研機構(gòu)在進行混合動力客車
氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回
路試驗臺兩方面的研究工作打下一定的基礎(chǔ)。 經(jīng)檢索，有以下八個專利申請與本發(fā)明相關(guān)。 其一為日產(chǎn)自動車株式會社的"車輛制動控制系統(tǒng)"，專利申請?zhí)枮?200320128501。該專利涉及的制動控制系統(tǒng)主要有一個制動方式選擇部分。不同的制動方 式有不同的控制方法優(yōu)先級。 其二為中國第一汽車集團公司的"提高混合動力汽車制動能量回收的控制方法"， 申請?zhí)枮?00510016977。該專利僅僅通過整車控制器在加速踏板處于關(guān)閉時控制離合器斷 開發(fā)動機與傳動系的聯(lián)結(jié)，同時指令電機進行再生制動。 其三為中國第一汽車集團公司的"混合動力汽車下坡時制動能量回收的控制方 法"，申請?zhí)枮?00510016980。該專利主要根據(jù)車速和加速度2個參數(shù)確定電機的再生制動 力矩，保持車速穩(wěn)定為目的。 其四為吉林大學(xué)的"混合動力商用汽車的氣壓制動防抱死控制系統(tǒng)"，申請?zhí)枮?br> 200610017245。該專利涉及整車的再生制動與氣壓的協(xié)調(diào)控制問題。 其五為清華大學(xué)的"混合動力車串聯(lián)式制動系統(tǒng)"，申請?zhí)枮?00510001757。 其六為韓國現(xiàn)代自動車株式會社的"用于混合動力汽車的制動系統(tǒng)及其控制方
法"，申請?zhí)枮?00710139814。該專利通過計算最大再生制動力矩來調(diào)節(jié)液壓制動力矩，以
滿足目標(biāo)主動轉(zhuǎn)矩，所適用的對象為混合動力轎車，且未涉及試驗裝置。 其七為美國環(huán)球技術(shù)公司的"在混合動力電動車輛中延長再生制動的系統(tǒng)和方
法"，申請?zhí)枮?00810124959。該專利通過調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)矩輸出，來滿足車輛的制動和能
量的回收，電池組電量超過閾值時，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的工作效率來消耗回收的電能和電池
組的電能。
3
其八為吉林大學(xué)的"混合動力轎車再生制動與防抱死集成控制系統(tǒng)"，申請?zhí)枮?200710055687。該專利的適用對混合動力轎車，所涉及的為液壓制動控制系統(tǒng)，也并沒有涉 及試驗測試裝置。 以上相關(guān)專利主要是研究重點是系統(tǒng)組成和控制策略，沒有設(shè)計混合動力客車氣 壓與再生制動協(xié)調(diào)控制的硬件在回路試驗裝置，可以說，目前混合動力客車氣壓與再生制 動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)硬件在回路試驗臺在國內(nèi)屬于空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用自己搭建的混合動力客車整車動力寫模型和控制器模型，
提供一種混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，用于研究檢測混合動力客車
氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，滿足研究機構(gòu)和企業(yè)對這方面的需求。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合


如下 —種混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，包括氣壓和再生制動控
制協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、模型仿真試驗系統(tǒng)和電機制動試
驗系統(tǒng)，所述的氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)和電機制動試驗系
統(tǒng)中的傳感器信號輸入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，經(jīng)過信號調(diào)理后輸入模型仿真試驗系統(tǒng)中，模
型仿真試驗系統(tǒng)發(fā)出的控制指令也通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)放大后驅(qū)動氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控
制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)和電機制動試驗系統(tǒng)的執(zhí)行部件，實現(xiàn)包括硬件及控制策
略在內(nèi)的混合動力汽車的氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行整體性能測試。 所述的氣壓制動試驗系統(tǒng)包括，制動踏板20受力后，儲氣筒19中的高壓空氣經(jīng)制
動管路進入左右前制動氣室24， 31、左右后制動氣室12， 7，分別對左右前輪鼓式制動器23，
32、左右后輪鼓式制動器13，5進行制動，左右前制動氣室壓力傳感器22，33、左右后制動氣
室壓力傳感器14，6分別對各個制動氣室的壓力進行測量，測量值輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)濾
波調(diào)理后輸入模型仿真實驗系統(tǒng)，模型仿真試驗系統(tǒng)發(fā)出控制指令對左右前制動氣壓調(diào)節(jié)
裝置25， 30、左右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11 ， 8進行控制，實現(xiàn)制動壓力的調(diào)節(jié)。 所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)34由信號處理電路2和電磁閥驅(qū)動電路35組成。信號處理
電路2能夠?qū)⒆笄爸苿託馐覊毫鞲衅?2、右前制動氣室壓力傳感器33、左后制動氣室壓
力傳感器14、右后制動氣室壓力傳感器6、前制動管路壓力傳感器29、后制動管路壓力傳感
器10、踏板位移傳感器21、電機控制器3、電池管理系統(tǒng)16的輸入數(shù)據(jù)等模擬信號進行調(diào)
理、濾波、限幅處理，并輸入數(shù)據(jù)采集卡37，在數(shù)據(jù)采集卡37中將這些模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字
信號，輸出到模型仿真試驗系統(tǒng)中。電磁閥驅(qū)動電路35將控制器模型38輸出的控制指令
經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡37轉(zhuǎn)換為5v的低壓信號，用來經(jīng)電機控制器3控制電機4的轉(zhuǎn)速和輸出扭
矩，并通過電池管理系統(tǒng)16實現(xiàn)對電池組15的充放電管理；5v的低壓信號經(jīng)電磁閥驅(qū)動
電路35的放大后成為24v的電壓信號，驅(qū)動左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25、右前制動氣壓調(diào)節(jié)
裝置30、左后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11、右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置8、后制動管路常開電磁閥26、
前制動管路常開電磁閥28。 所述的模型仿真試驗系統(tǒng)由主機1、工控機36、數(shù)據(jù)采集卡37組成，數(shù)據(jù)采集卡37 直接插在工控機的板卡插槽中，主機1用來運行整車動力學(xué)模型39和控制器模型38，工控 機36用來運行生成的目標(biāo)代碼，主機1和工控機36之間網(wǎng)線連接，根據(jù)TCP/IP協(xié)議相互通訊。 所述的電機制動試驗系統(tǒng)由電機4、電機控制器3、電池組15、電池管理系統(tǒng)16、制 動閥20、踏板位移傳感器21、后制動管路常開電磁閥26、后制動管路壓力傳感器10組成，當(dāng) 踩下制動踏板20后，主機1中的模型仿真試驗系統(tǒng)的車輛模型開始制動，電機控制器3控 制電機4切換為制動工作模式，并將制動能量轉(zhuǎn)換為電能進行發(fā)電，電池管理系統(tǒng)16控制 電池組15接收來自電機的發(fā)出的電能，電機制動時后制動管路常開電磁閥26關(guān)閉，后軸的 制動全部由電機提供，后制動管路的壓力由后制動管路壓力傳感器10來測量。
本發(fā)明的技術(shù)效果是 1、本發(fā)明所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗 臺能夠?qū)旌蟿恿蛙嚉鈮号c再生制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的電磁閥和壓力調(diào)節(jié)裝置進 行性能測試和試驗。 2、本發(fā)明所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗 臺能夠?qū)旌蟿恿蛙嚉鈮号c再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的電機的能量回收效果進行測試和 試驗。 3、本發(fā)明所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗 臺能夠?qū)旌蟿恿蛙嚨臍鈮号c再生制動系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制策略進行測試和試驗。

圖1為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖2為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺氣壓試 驗系統(tǒng)示意圖； 圖3為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺模塊框 圖； 圖4為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗臺整車動 力學(xué)模型框圖。 圖1中1為主機，2為信號處理電路，3為電機控制器，4為電機安裝有扭矩傳感器 和電壓電流傳感器，5為右后鼓式制動器，6為右后制動氣室壓力傳感器，7為右后制動氣 室，8為右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置，9為快放閥，10后制動管路壓力傳感器，11為左后制動氣壓 調(diào)節(jié)裝置，12為左后制動氣室，13為左后鼓式制動器，14為左后制動氣室壓力傳感器，15為 電池組，16為電池管理系統(tǒng)，17為空氣壓縮機，18為濕儲氣筒，19為儲氣筒，20為制動踏板 制動閥，21為踏板位移傳感器，22為左前制動氣室壓力傳感器，23為左前鼓式制動器，24為 左前制動氣室，25為左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置，26為后制動管路常開電磁閥，27為三通，28為 前制動管路常開電磁閥，29前制動管路壓力傳感器，30為右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置，31為右前 制動氣室，32為右前鼓式制動器，33為右前制動氣室壓力傳感器，34為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，35為電 磁閥驅(qū)動電路，36為工控機，37為數(shù)據(jù)采集卡，38為控制器模型，39為整車動力學(xué)模型。
具體實施例方式
以下對優(yōu)選實施方式的說明僅僅是示范性的，它決不用于限制本發(fā)明及其使用或應(yīng)用。 —種用于后輪驅(qū)動的混合動力客車的氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在環(huán) 試驗臺，它由以下部分組成 —個氣壓和再生制動控制協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)氣壓制動力和再生電機制動力 的關(guān)系； —個氣壓制動試驗系統(tǒng)，用于測試混合動力汽車氣壓制動系統(tǒng)的特性和電磁閥的 特性； —個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理傳感器的輸入信號，并將控制器輸出的控制指令放 大后驅(qū)動電磁閥，或輸出到電機控制器； —個模型仿真實驗系統(tǒng)，用來運行整車動力學(xué)模型和控制器模型，采集傳感器的 輸入信息，并根據(jù)控制器模型的判斷輸出控制指令； —個電機制動試驗系統(tǒng)，測試驅(qū)動輪電機制動時能量回收的效果。 其中氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)定前后軸制動力的分配并設(shè)定所需的目標(biāo)
再生制動力矩，當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速下，對電機所能提供的最大制動扭矩能夠滿足后軸所需制動
扭矩時，后軸制動扭矩全部由電機提供，如果電機提供的制動扭矩不能滿足后軸所需的制
動扭矩時，對電機制動扭矩和氣壓制動扭矩進行動態(tài)協(xié)調(diào)控制。 所說的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠通過電池管理系統(tǒng)16獲取電池組的當(dāng)前狀態(tài)，通過點 擊控制器及電機的相關(guān)傳感器獲取電機的狀態(tài)信息；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過模型仿真試驗系統(tǒng) 的整車動力學(xué)模型獲取車輪的輪速、通過前后軸的壓力傳感器獲取前后軸的當(dāng)前氣壓制動 壓力、通過踏板位移傳感器獲取駕駛員的制動需求信息。 所說的踏板位移傳感器21安裝在硬件在回路試驗臺的制動踏板20下，測量制動 踏板20的行程，以確定駕駛員的制動需求，踏板位移傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (34)連接。 所說的氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在電機輸出扭矩穩(wěn)定之前，根據(jù)前后制動力 分配系數(shù)計算出前后軸所需的制動扭矩，電機輸出扭矩與后軸需求扭矩之間的差值由氣壓 制動扭矩來補償；電機輸出扭矩穩(wěn)定之后，根據(jù)電機當(dāng)前的電流和電壓計算出電機穩(wěn)定狀 態(tài)下的實際輸出扭矩，實際輸出扭矩與電機目標(biāo)輸出扭矩進行對比，電機的穩(wěn)態(tài)誤差由氣 壓制動扭矩來補償。 參考圖l，所示為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗
臺示意圖，試驗臺的混合動力客車原型為后輪驅(qū)動，只在后輪進行再生制動。但本發(fā)明不局
限于后輪驅(qū)動的混合動力客車類型，同樣適用于其他類型的混合動力汽車。 試驗操作人員踩下制動踏板20后，踏板位移傳感器21測量出制動踏板20的開
度，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)34將此數(shù)據(jù)濾波后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡37輸入模型仿真系統(tǒng)中的控制器模型
38中，控制器模型38計算出操作人員所需的制動強度，并根據(jù)制動強度分配前后軸的制動力。 當(dāng)后軸的制動力能夠全部由電機4提供時，控制器模型38發(fā)出控制指令，控制指 令經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡37輸入給電磁閥驅(qū)動電路35和電機控制器3。電磁閥驅(qū)動電路35驅(qū)動后 制動管路常開電磁閥26，將其關(guān)閉，關(guān)閉進入后軸制動管路的制動氣壓。電機控制器3控制 電機4產(chǎn)生相應(yīng)的制動扭矩，制動扭矩的大小通過電機扭矩傳感器測得，并通過信號處理電路2和數(shù)據(jù)采集卡37反饋回控制器模型38，調(diào)節(jié)電機的輸出扭矩，以達到所需的制動扭 矩。前軸制動扭矩全部由氣壓制動提供，儲氣筒19前腔中的高壓制動氣體經(jīng)制動踏板20下 腔、前制動管路常開電磁閥28、三通27分別進入左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25和右前制動氣壓 調(diào)節(jié)裝置30，然后進入左前制動氣室24觸動左前制動鼓動作、右前制動氣室31觸動右前制 動鼓動作。進入前軸的制動壓力由前制動管路壓力傳感器29測得，并經(jīng)信號處理電路2和 數(shù)據(jù)采集卡37輸入到整車動力學(xué)模型39中，計算出當(dāng)前前軸壓力下所能提供的前軸制動 力，當(dāng)計算的制動扭矩大于分配到前軸所需的制動扭矩時，關(guān)閉前制動管路常開電磁閥28， 切斷儲氣筒19到制動氣室24、31的氣壓通道，使前軸的制動扭矩保持不變。
當(dāng)電機提供的扭矩不能滿足需求的制動扭矩時，電機控制器3控制電機4輸出最 大制動扭矩，不足部分由氣壓制動力提供。首先根據(jù)電機4中的電流和電壓傳感器的信號， 計算出電機4當(dāng)前狀態(tài)下所能提供的最大力矩和需要施加的氣壓制動力矩，當(dāng)所需的氣壓 制動力矩達到要求時，控制器模型38發(fā)出控制指令，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡37和電磁閥驅(qū)動電路 35關(guān)閉后制動管路常開電磁閥26。對于前軸，跟前面所述的電機制動扭矩能夠滿足所需的 制動扭矩時的情況一樣，這里不再重復(fù)。 電池管理系統(tǒng)16采集電池組15的當(dāng)前狀態(tài)信息，通過信號處理電路2和數(shù)據(jù)采 集卡37輸入到控制器模型38中，控制器模型38根據(jù)電池組15的狀態(tài)確定制動時是否向 電池組15充電。當(dāng)電池組15當(dāng)前的荷電狀態(tài)高出一定閾值時，不充電，而低于一定閾值時 才向電池組15充電。電池組15荷電狀態(tài)的變化可以通過電池管理系統(tǒng)16輸入到整車動 力學(xué)模型39中，并將數(shù)據(jù)保存在主機1中，以便試驗完成后查看。 參考圖2，所示為混合動力汽車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在回路試驗 臺的氣壓制動試驗系統(tǒng)布置圖。由左前輪鼓式制動器23、右前輪鼓式制動器32、左后輪鼓 式制動器13、右后輪鼓式制動器5、左前制動氣室壓力傳感器22、右前制動氣室壓力傳感器 33、左后制動氣室壓力傳感器14、右后制動氣室壓力傳感器6、左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25、 右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置30、左后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11、右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置8、制動踏板 20、踏板位移傳感器21、空氣壓縮機17、濕儲氣筒18、儲氣筒19組成，前軸制動管路中還串 聯(lián)了前制動管路常開電磁閥28和前制動管路壓力傳感器29，后軸制動管路中串聯(lián)了后制 動管路常開電磁閥26和后制動管路壓力傳感器10。 試驗操作人員踩下制動踏板20后，制動踏板20上、下腔與前后制動氣室24、31、 12、7聯(lián)通。對前制動管路，儲氣筒19前腔中的高壓氣體通過制動踏板20的的下腔、前制動 管路常開電磁閥28、三通27、左右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25、30進入左前制動氣室24和右前 制動氣室31 ，促動左前鼓式制動器23和右前鼓式制動器32動作；對后制動管路，儲氣筒19 后腔中的高壓氣體通過制動閥20的上腔、后制動管路常開電磁閥26、快放閥9、右后制動氣 壓調(diào)節(jié)裝置8、左后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11進入右后制動氣室7和左后制動氣室12，促動右 后鼓式制動器5和左后鼓式制動器13動作。各制動器建立的制動氣壓，由左前制動氣室壓 力傳感器22、右前動氣室壓力傳感器33、左后動氣室壓力傳感器14、右后動氣室壓力傳感 器6采集得到，并輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)34，經(jīng)濾波整形之后輸入數(shù)據(jù)采集卡37，成為整車動力 學(xué)模型的輸入。整車動力學(xué)模型將制動氣室的壓力通過一定的換算公式轉(zhuǎn)換成車輪的制動 力，是車輛模型制動，控制器模型38根據(jù)車輪的制動情況，發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)數(shù)據(jù) 采集卡37輸出到電磁閥驅(qū)動電路35驅(qū)動左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25、右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置30、左后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11、右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置8，完成對制動壓力的調(diào)節(jié)。測試氣壓制動系統(tǒng)時可以對壓力調(diào)節(jié)器進行不同的控制或不進行控制以測試混合動力客車氣壓制動系統(tǒng)的各種特性和制動壓力調(diào)節(jié)器、常開電磁閥的特性。 參考圖3，所示為混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)硬件在回路試驗臺的電機制動試驗系統(tǒng)的示意圖。電機制動試驗系統(tǒng)完全采用電機制動，左前制動器23和右前制動器32不參與制動，前軸制動管路常開電磁閥28處于關(guān)閉狀態(tài)。電機制動試驗系統(tǒng)測試小踏板開度下的制動。 試驗操作人員踩下制動踏板20后，踏板位移傳感器21測量出制動踏板20的開度，并輸入到控制器模型38中，控制器模型38計算出所需的制動強度，并根據(jù)制動強度計算后軸所需的制動力矩。 當(dāng)所需的制動力矩能夠全部由電機4提供時，控制器模型38發(fā)出控制指令，將后制動管路常開電磁閥26關(guān)閉，并要求電機控制器3輸出相應(yīng)大小的制動力矩。電機制動扭矩的大小通過電機4中的扭矩傳感器測得，并反饋給控制器模型38，及時調(diào)整電機的輸出扭矩。 當(dāng)所需的制動力矩不能全部由電機提供時，電機控制器3控制電機4輸出最大制動扭矩，不足部分由氣壓制動力提供。后制動管路壓力傳感器io根據(jù)所采集的后軸當(dāng)前的壓力狀態(tài)計算出當(dāng)前氣壓制動力矩，當(dāng)所需的氣壓制動力矩達到要求時，控制器模型38發(fā)出控制指令，關(guān)閉后制動管路常開電磁閥26，保持當(dāng)前制動強度下的制動總力矩。
電池管理系統(tǒng)16采集電池組15的當(dāng)前狀態(tài)信息，通過信號處理電路2和數(shù)據(jù)采集卡37輸入到控制器模型38中，控制器模型38根據(jù)電池管理系統(tǒng)16測得的電池組15狀態(tài)確定制動時是否向電池組15充電，并將電池組15的荷電狀態(tài)的時間歷程保存在主機1中，以便試驗完成后查看。 參考圖3所示，踏板位移傳感器21、壓力傳感器包括左前制動氣室壓力傳感器22、右前制動氣室壓力傳感器33、左后制動氣室壓力傳感器14、右后制動氣室壓力傳感器6、前制動管路壓力傳感器29、后制動管路壓力傳感器10、電機4中的扭矩傳感器、電流和電壓傳感器、電池管理系統(tǒng)16的信號經(jīng)過信號處理電路2輸入數(shù)據(jù)采集卡37?？刂破髂Ｐ?8輸出的左前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置25、右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置30、左后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置11、右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置8、前制動管路常開電磁閥28、后制動管路常開電磁閥26的控制指令經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡37和電磁閥驅(qū)動電路(35)驅(qū)動各制動氣壓調(diào)節(jié)裝置和常開電磁閥。數(shù)據(jù)采集卡安裝在工控機36中，與主機1通過TCP/IP協(xié)議進行通訊。主機1中運行整車動力學(xué)模型39和控制器模型38。 參考圖4所示，整車動力學(xué)模型39由發(fā)動機模型、傳動系模型、輪胎模型、整車模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和模型的輸入輸出端組成。 整車動力學(xué)模型39和控制器模型38在Matlab/Simulink環(huán)境下建立，軟件和模型運行在主機1中，模型所需的整車參數(shù)和控制參數(shù)也在主機1內(nèi)運行。利用Matlab軟件自帶的代碼生成工具生成目標(biāo)代碼，然后通過網(wǎng)線下載到工控機36的xPC實時內(nèi)核中，模型的輸入輸出部分在實時內(nèi)核中與數(shù)據(jù)采集卡37相連，采集信號處理電路2的輸入數(shù)據(jù)，輸出控制器模型38的控制指令。
權(quán)利要求
一種混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，包括氣壓和再生制動控制協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、模型仿真試驗系統(tǒng)和電機制動試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)和電機制動試驗系統(tǒng)中的傳感器信號輸入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，經(jīng)過信號調(diào)理后輸入模型仿真試驗系統(tǒng)中，模型仿真試驗系統(tǒng)發(fā)出的控制指令也通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)放大后驅(qū)動氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)和電機制動試驗系統(tǒng)的執(zhí)行部件，實現(xiàn)包括硬件及控制策略在內(nèi)的混合動力汽車的氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行整體性能測試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，其特 征在于，所述的氣壓制動試驗系統(tǒng)包括，制動踏板(20)受力后，儲氣筒(19)中的高壓空氣 經(jīng)制動管路進入左右前制動氣室(24，31)、左右后制動氣室(12，7)，分別對左右前輪鼓式 制動器(23，32)、左右后輪鼓式制動器(13， 5)進行制動，左右前制動氣室壓力傳感器(22， 33)、左右后制動氣室壓力傳感器(14，6)分別對各個制動氣室的壓力進行測量，測量值輸 入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)濾波調(diào)理后輸入模型仿真實驗系統(tǒng)，模型仿真試驗系統(tǒng)發(fā)出控制指令 對左右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置(25，30)、左右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置(ll，S)進行控制，實現(xiàn)制 動壓力的調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，其特征 在于，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(34)由信號處理電路(2)和電磁閥驅(qū)動電路(35)組成，信號處 理電路(2)能夠?qū)⒆笥仪爸苿託馐覊毫鞲衅?22，33)、左右后制動氣室壓力傳感器(14， 6)、前后制動管路壓力傳感器(29，10)、踏板位移傳感器(21)、電機控制器(3)、電池管理系 統(tǒng)(16)的輸入數(shù)據(jù)的模擬信號進行調(diào)理、濾波、調(diào)幅處理，并輸入數(shù)據(jù)采集卡(37)進行模 擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出到模型仿真試驗系統(tǒng)中，將控制器模型(38)輸出的控制指令 經(jīng)電磁閥驅(qū)動電路(35)驅(qū)動左右前制動氣壓調(diào)節(jié)裝置(25，30)、左右后制動氣壓調(diào)節(jié)裝置 (11，8)、前后制動管路常開電磁閥(28，26)，經(jīng)電機控制器(3)控制電機(4)的轉(zhuǎn)速和輸出 扭矩，并通過電池管理系統(tǒng)(16)實現(xiàn)對電池組(15)的充放電管理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，其特征 在于，所述的模型仿真試驗系統(tǒng)由主機(D、工控機(36)、數(shù)據(jù)采集卡(37)組成，數(shù)據(jù)采集 卡(37)直接插在工控機的板卡插槽中，主機(1)和工控機(36)之間網(wǎng)線連接，根據(jù)TCP/IP 協(xié)議相互通訊，主機(1)用于運行整車動力學(xué)模型(39)和控制器模型(38)，工控機(36)用 于運行生成的目標(biāo)代碼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺，其特 征在于，所述的電機制動試驗系統(tǒng)由電機(4)、電機控制器(3)、電池組(15)、電池管理系統(tǒng) (16)、制動閥(20)、踏板位移傳感器(21)、后制動管路常開電磁閥(26)、后制動管路壓力傳 感器(10)組成，當(dāng)踩下制動踏板(20)后，主機(1)中的模型仿真試驗系統(tǒng)的車輛模型開始 制動，電機控制器(3)控制電機(4)切換為制動工作模式，并將制動能量轉(zhuǎn)換為電能進行發(fā) 電，電池管理系統(tǒng)(16)控制電池組(15)接收來自電機的發(fā)出的電能，電機制動時后制動管 路常開電磁閥(26)關(guān)閉，后軸的制動全部由電機提供，后制動管路的壓力由后制動管路壓 力傳感器(10)來測量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動力客車氣壓與再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗臺。該試驗臺包括氣壓和再生制動控制協(xié)調(diào)控制試驗系統(tǒng)、氣壓制動試驗系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、模型仿真實驗系統(tǒng)和電機制動試驗系統(tǒng)。其中氣壓制動試驗系統(tǒng)中的氣壓制動系統(tǒng)和制動氣壓調(diào)節(jié)裝置是試驗對象，可以更換不同的壓力調(diào)節(jié)裝置進行特性試驗；電機制動試驗系統(tǒng)中電機和電池為試驗對象，可以實現(xiàn)制動時回收能量，對電池組充電；傳感器信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸入模型仿真實驗系統(tǒng)的車輛模型中，車輛模型根據(jù)所采集的信息對電機和電磁閥發(fā)出控制指令，使電機和電磁閥處于所期望的狀態(tài)。試驗臺能夠?qū)Πㄓ布翱刂撇呗栽趦?nèi)的混合動力客車的氣壓和再生制動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行整體性能測試。
文檔編號G05B23/02GK101751034SQ20091021771
公開日2010年6月23日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者初亮, 姚亮, 孫萬峰, 尚明利, 張永生, 房永 , 晁黎波, 歐陽 , 郭建華 申請人:吉林大學(xué)