煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，該系統的右前輪輪轂電機、左前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機分別由對應的左前輪輪轂電機驅動器、右前輪輪轂電機驅動器、左后輪輪轂電機驅動器、右后輪輪轂電機驅動器電連接進行獨立驅動；左前輪輪轂電機驅動器、右前輪輪轂電機驅動器、左后輪輪轂電機驅動器、右后輪輪轂電機驅動器與直流高壓母線電連接。它解決了現有煤礦井下電動車續駛里程短的問題。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電動車制動能量回收領域，具體涉及一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統。
技術介紹
煤礦井下現有柴油機車污染嚴重、噪聲大、排氣吹起的粉塵大，把電動車引入煤礦井下，電動車零排放、低噪聲的優點對于實現煤礦運輸的清潔、高效具有積極作用。但煤礦井下路況復雜，要頻繁啟動、制動、加減速、上下坡、緊急剎車等，使再生制動控制系統具有現實意義。再加上礦井坡道距離長，進行煤礦井下電動車電能回饋研究，可明顯增加車輛續航里程。但是現有的煤礦井下電動車多為單電機驅動，對于單電機的制動能量回收效率不是很高，把驅動力分解到四個獨立驅動的輪轂電機相對單電機來講回收到的能量較多。同時采用四輪獨立驅動技術的煤礦井下電動車普遍存在信息傳輸量大可能導致網絡堵塞的問題，許多電動車采用增加傳輸總線物理數量的方法信號傳輸速度還是有滯后。目前基本上大多數電動車輛在耗電部分與能源供給部分間的能量傳輸都是直接通過對應點與點間的線路，把DC-BUS這樣一種直流在線互動電源系統概念引入煤礦井下四輪獨立驅動制動能量回收系統可以高效的傳輸能量。因此，現有的電動車技術還不能夠滿足煤礦井下電動車制動能量高效回收的需求。
技術實現思路
本技術是為了解決現有煤礦井下電動車續駛里程短的問題，提出了一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統及方法。為此，本技術的技術方案是：提供了一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，包括右前輪輪轂電機、左前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機、超級電容、鋰電池、直流高壓母線、CAN總線，所述的右前輪輪轂電機、左前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機分別由對應的左前輪輪轂電機驅動器、右前輪輪轂電機驅動器、左后輪輪轂電機驅動器、右后輪輪轂電機驅動器電連接進行獨立驅動；左前輪輪轂電機驅動器、右前輪輪轂電機驅動器、左后輪輪轂電機驅動器、右后輪輪轂電機驅動器與直流高壓母線電連接；并分別通過CAN總線與整車控制器接口電連接；超級電容通過第一DC/DC變換器與直流高壓母線電連接，鋰電池通過第二DC/DC變換器與直流高壓母線電連接；第一DC/DC變換器和第二DC/DC變換器分別與CAN總線接口電連接；超級電容和鋰電池通過電池管理器與CAN總線接口電連接。所述的超級電容通過雙向DC/DC變換器與鋰電池電連接。所述的整車控制器通過CAN總線電連接有傳感器信號處理器，傳感器信號處理器分別通過接口與制動傳感器、加速傳感器、車速傳感器電連接，整車控制器通過傳感器信號處理器接收制動傳感器、加速傳感器、車速傳感器采集的信號。所述的整車控制器接有車輛低能預警器。本技術的有益效果：本技術提供的這種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，利用礦井小角度、長距離的道路特點，在電動車制動過程中高效率吸收制動回饋能量，并且能夠充分儲存四個獨立驅動的輪轂電機制動產生的回饋能量，提高再生制動能量回收效率，在電動車啟動、加速和爬坡階段能夠提供足夠的功率需求；系統減小了鋰電池所需要提供的最大電流，使鋰電池的循環使用壽命增長，進而提高了煤礦井下電動車的續駛里程；同時，基于CAN總線的通訊和同步整流技術的再生制動控制能夠對四輪獨立驅動電動車進行實時有效的控制。本技術提高了煤礦井下四輪獨立驅動電動車的動力性、經濟性和系統的穩定性，推動了電動車在煤礦井下的應用。以下將結合附圖對本技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1是煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統結構原理圖；圖2是同步整流技術制動續流狀態圖；圖3是同步整流技術制動充電狀態圖；圖4是再生制動控制模塊設計流程圖。附圖標記說明：1、左前輪輪轂電機；2、右前輪輪轂電機；3、左后輪輪轂電機；4、右后輪輪轂電機；5、左前輪輪轂電機驅動器；6、右前輪輪轂電機驅動器；7、左后輪輪轂電機驅動器；8、右后輪輪轂電機驅動器；9、超級電容；10、鋰電池；11、雙向DC/DC變換器；12、第一DC/DC變換器；13、第二DC/DC變換器；14、電池管理器；15、制動傳感器；16、加速傳感器；17、車速傳感器；18、傳感器信號處理器；19、車輛低能預警器；20、整車控制器；21、直流高壓母線；22、CAN總線。具體實施方式如圖1所示，一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，包括右前輪輪轂電機1、左前輪輪轂電機2、左后輪輪轂電機3、右后輪輪轂電機4、超級電容9、鋰電池10、直流高壓母線21、CAN總線22，所述的右前輪輪轂電機1、左前輪輪轂電機2、左后輪輪轂電機3、右后輪輪轂電機4分別由對應的左前輪輪轂電機驅動器6、右前輪輪轂電機驅動器5、左后輪輪轂電機驅動器7、右后輪輪轂電機驅動器8電連接進行獨立驅動；左前輪輪轂電機驅動器6、右前輪輪轂電機驅動器5、左后輪輪轂電機驅動器7、右后輪輪轂電機驅動器8與直流高壓母線21電連接；并分別通過CAN總線22與整車控制器20接口電連接；超級電容9通過第一DC/DC變換器12與直流高壓母線21電連接，鋰電池10通過第二DC/DC變換器13與直流高壓母線21電連接；第一DC/DC變換器12和第二DC/DC變換器13分別與CAN總線22接口電連接；超級電容9和鋰電池10通過電池管理器14與CAN總線22接口電連接。所述的左前輪輪轂電機驅動器6、右前輪輪轂電機驅動器5、左后輪輪轂電機驅動器7、右后輪輪轂電機驅動器8采用基于連續電流相位整流器技術的同步間隔再生制動控制模式以減小回路壓降，實現對輪轂電機的高效驅動。如圖2、圖3所示，以電機A相繞組和B相繞組導通制動為例，在0～2π/3為區間的續流階段，調制導通T4同時導通T6，代替D6作為續流回路，電流回路為A相→T4→T6→B相繞組。在區間2π/3～4π/3和4π/3～2π為充電階段，調制關斷T4同時開啟T1，代替D1作為充電回路，電流回路為A相繞組→T1→電源正極→電源負極→T6→B相繞組。采用本再生制動控制方法必須實時監測泵升電壓，如果泵升電壓高于直流母線電壓，則在充電階段可以調制導通T1，代替D1作為充電回路，以減小壓降。如果泵升電壓低于直流母線電壓，則在充電階段必須調制關斷T1，利用二極管的單向導電性，截止電流反向，保證電磁轉矩仍為制動性質。所述的超級電容9通過雙向DC/DC變換器11與鋰電池10電連接，雙向DC/DC變換器11可以根據超級電容9和鋰電池10剩余的電量的多少，調節能量的傳遞方向。使兩個能量源在煤礦井下不同功率需求的道路中能夠充分進行能量調動和儲存，在電動車啟動、制動、加減速、上下坡、緊急剎車不同的操作過程中達到能量的高效利用，并且延長了鋰電池的循環使用壽命，提高了煤礦井下電動車的續駛里程。超級電容9又叫雙電層電容，屬于公知技術。如圖1所示，整車控制器20通過CAN總線22與傳感器信號處理器18電連接，傳感器信號處理器18分別通過接口與制動傳感器15、加速傳感器16、車速傳感器17電連接，整車控制器20通過傳感器信號處理器18接收制動傳感器15、加速傳感器16、車速傳感器17采集的信號。整車控制器20接有車輛低能預警器19。車輛低能預警器是用于檢測車輛電池電能的，屬于公知技術。如圖4所示，一種煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收方法本文檔來自技高網...

【技術保護點】
煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，包括右前輪輪轂電機(1)、左前輪輪轂電機(2)、左后輪輪轂電機(3)、右后輪輪轂電機(4)、超級電容(9)、鋰電池(10)、直流高壓母線(21)、CAN總線(22)，所述的右前輪輪轂電機(1)、左前輪輪轂電機(2)、左后輪輪轂電機(3)、右后輪輪轂電機(4)分別由對應的左前輪輪轂電機驅動器(6)、右前輪輪轂電機驅動器(5)、左后輪輪轂電機驅動器(7)、右后輪輪轂電機驅動器(8)電連接進行獨立驅動；左前輪輪轂電機驅動器(6)、右前輪輪轂電機驅動器(5)、左后輪輪轂電機驅動器(7)、右后輪輪轂電機驅動器(8)與直流高壓母線(21)電連接；并分別通過CAN總線(22)與整車控制器(20)接口電連接；超級電容(9)通過第一DC/DC變換器(12)與直流高壓母線(21)電連接，鋰電池(10)通過第二DC/DC變換器(13)與直流高壓母線(21)電連接；第一DC/DC變換器(12)和第二DC/DC變換器(13)分別與CAN總線(22)接口電連接；超級電容(9)和鋰電池(10)通過電池管理器(14)與CAN總線(22)接口電連接。

【技術特征摘要】
1.煤礦井下四輪獨立驅動電動車制動能量回收系統，包括右前輪輪轂電機(1)、左前輪輪轂電機(2)、左后輪輪轂電機(3)、右后輪輪轂電機(4)、超級電容(9)、鋰電池(10)、直流高壓母線(21)、CAN總線(22)，所述的右前輪輪轂電機(1)、左前輪輪轂電機(2)、左后輪輪轂電機(3)、右后輪輪轂電機(4)分別由對應的左前輪輪轂電機驅動器(6)、右前輪輪轂電機驅動器(5)、左后輪輪轂電機驅動器(7)、右后輪輪轂電機驅動器(8)電連接進行獨立驅動；左前輪輪轂電機驅動器(6)、右前輪輪轂電機驅動器(5)、左后輪輪轂電機驅動器(7)、右后輪輪轂電機驅動器(8)與直流高壓母線(21)電連接；并分別通過CAN總線(22)與整車控制器(20)接口電連接；超級電容(9)通過第一DC/DC變換器(12)與直流高壓母線(21)電連接，鋰電池(10)通過第二DC/DC變換器(13)與直流高壓母線(21)電連接；第一DC/DC變換器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張傳偉，李帥田，張東升，李林陽，劉暢，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61