CN104097523A - 纯电动汽车电气紧急制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种纯电动汽车电气紧急制动系统，它利用电动汽车的驱动电机在制动状态下转变成发电机，把发出来的电能消耗在本发明的能耗装置中实现紧急制动。本发明的制动步骤如下：驾驶员放松电动汽车电动机驱动控制器踏板----按下紧急制动按钮----踩下机械制动踏板。本发明的电气紧急制动系统能够为电动汽车提供巨大的制动力，而且由于采用电气制动，其制动作用滞后时间短，制动器制动力增长率快，可以使制动距离更短。本发明主要的制动力由电动机制动力矩提供，因而常规制动装置的损耗很小，可以明显改善常规制动装置的寿命。本发明可广泛用于各种纯电动的交通工具，都能缩短制动距离、提高紧急制动的稳定性和可靠性。

Description

纯电动汽车电气紧急制动系统

技术领域

本发明专利涉及一种电动汽车紧急制动系统，特别涉及一种利用驱动电机能耗制动原理的纯电动汽车电气紧急制动系统，属于电动汽车安全控制领域。 

背景技术

电动汽车具有环保节能，但目前电动汽车价格偏高，而能够被广大百姓接受的、价格适中的所谓段程电动汽车在国内外开始流行，但为了节约成本，大多没有安装防抱死系统(ABS)。因此，如何提高短程电动汽车行驶的安全性成为核心技术之一。 

为了提高燃油汽车制动时的稳定性，传统汽车广泛采用防抱死系统(ABS)。 

根据研究：从制动力矩控制品质来看，高速制动时ABS对制动力矩的调节频率和调节幅度均有加强，且在一次制动过程中随车速的降低调节幅度有所下降，说明车速高时ABS作用明显，当车速低是作用减小，这为本专利提供了依据。 

历经数十年研究国外开发出来的ABS装置其基本原理是把运行中汽车的巨大动能利用刹车装置作用于车轮转化为热量消耗掉，达到减速制动的目的。 

本发明首次提出利用电驱动技术的特点，即纯电动汽车驱动电机本身可以利用能耗制动实现急速减速，把巨大的动能消耗和(或)储存在能耗装置上，既可实现快速制动的目的，又可以延长刹车装置的寿命，又可降低其成本。 

本发明提出了一种适用于纯电动汽车的电气(E)紧急制动(B)功能的系统(S)，以下简称EBS。 

本发明的基本原理是：首先利用电动汽车驱动电机能耗制动时对车身的滞阻作用，迅速降低车速到低于某个车速，然后驾驶员猛踩制动踏板，则电动汽车就会实现稳定的制动。 

由于本发明的电气制动系统没有采用复杂的液压调节器及其管路，所以更加简单、可靠、价廉。 

制动距离定义为：机动车在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板(或手接触制动手柄)时起，机动车停住时止，机动车驶过的距离。影响制动距离的因素主要有；轮胎道路附着系数；制动初速度；驾驶员反应时间和制动系起作用的滞后时间以及制动器制动力增长率(增长时间)。由于本发明采用电气制动，其制动系统作用滞后时间远短于机械调节过程，制动器制动力增长率快，所以不仅制动性能稳定，还可以使制动距离缩短。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于电动汽车驱动电机能耗制动原理的电动汽车紧急制 动系统. 

本发明下文所述的电动机驱动系统为他励电机驱动系统.为扩大发明的应用范围不排除其它类型的电机驱动类型，如：永磁有刷驱动系统、永磁无刷驱动系统、交流永磁同步驱动系统、交流异步驱动系统和开关磁阻驱动系统等。 

本发明提出的EBS系统(以他励电机驱动系统为例)主要由两个电阻和一个电容组成的能耗装置、两个直流接触器、一个电压继电器等组成。 

前述EBS系统的特征之一在于：EBS系统的控制过程，即当电动车正常行驶过程中，遇到必须紧急制动时，首先驾驶员在踩脚刹踏板前先按下紧急制动按钮，将电机从电源断开，电动机处于发电机运行状态；然后本发明的紧急制动系统能够自动把能耗装置和电动机电枢两端连接、将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻上。接着，因发生能耗制动使得电动机快速减速。因电动机的制动牵阻作用使整车车速快速下降；最后驾驶员猛踩制动踏板使电动汽车实现安全停车。 

前述EBS系统的特征之二在于：能耗装置的结构是3元件组成的一个整体，特别是其中的元件的数值是根据整车最高车速、制动时间和控制器最大电流决定的。 

有益效果 

系统结构简单、廉价；能够同时实现紧急制动时最短安全制动距离；能大大阻止事故的发生。对于促进电动汽车、特别是短程低价电动汽车的商业化将起重要推动作用。 

下面通过具体实施方式，结合附图，来进一步阐述本发明。 

图1是本发明的电路结构示意图。图中包含所述直流接触器KM和KMB(以两个接触器为例)，所述紧急制动按钮BA、所述电压继电器KV，能耗装置R/C等。所述能耗装置是由能耗电阻R和储能电容C串、并联组成。 

如图1所示，一种纯电动汽车电气紧急制动系统，在纯电动汽车原有的电路中加入紧急制动按钮BA，直流接触器KM和KMB，电压继电器KV和能耗装置R/C。遇到需要紧急刹车时，驾驶员先松开电动机驱动控制器踏板，使驱动电机减速；随后按下紧急制动按钮BA，使直流接触器KM线圈失电，其常开主触头KM恢复断开，使电机电枢M脱离与电池组的连接而断电。此时直流接触器KM常闭触头KM恢复闭合状态。由于电机惯性运行，电枢处于发电状态使电压继电器KV线圈获电而动作，使其常开触点KV闭合，使所述直流接触器KMB获电动作，其常开主触头KMB闭合，将能耗装置R/C与电枢M并联，此时有很大的电流流过能耗装置R/C，于是所述电动汽车的动能以热量形式消耗在能耗装置R/C上。因激磁方向未改变，电机产生的转矩为制动转矩，使电机迅速停转，由于电机的滞阻作用，电动汽车随之迅速减速。在电气制动过程中，驾驶员在按下紧急制动按钮BA后已经猛踩制动踏板时，电动汽车的时速已经大大低于紧急制动初始的速度，因而能使电动汽车稳定停车，达到了紧急制动的目的。当电机电枢M反电势低于电压继电器KV的释放电压时，触点KV断开，使KMB失电释放，完成了电气制动过程，为下一次紧急制动做好准备。 

进一步，所述制动按钮可以装在驾驶室内合适的位置(如：方向盘上或手动刹车柄等任意驾驶员感到方便操作的位置)。 

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。 

Claims (7)

1.纯电动汽车电气紧急制动系统，其特征在于电动汽车是利用驱动电动汽车的电机在制动情况下由电动机转变成了发电机，把电动汽车的动能转化为电能，再转变成热能能消耗在所述能耗装置R/C中实现紧急制动的。一切以驱动电机能耗制动的电动汽车紧急制动均属本发明专利保护范围之内。

2.根据权利要求书(1)所述，电动汽车正常行驶中需要紧急制动时，必须按照下列顺序操作：完全放松电动汽车电动机驱动控制器踏板----按下紧急制动按钮----踩下制动踏板。

3.根据权利要求书(1)所述的能耗装置，它可以至少是一个电阻，或由电阻和电容串联组成，或如图1之R/C所示：由电阻与电容并联之后，再与电阻串联的复合连接装置。

4.根据权利要求书(1)所述的紧急按钮应该装在驾驶员便于操作的任何位置。

5.根据权利要求书(1)所述之驱动电机为他励电机，但本发明也适用于任何类型的电机，如：各种励磁方式的直流电动机、永磁直流电动机、永磁同步电动机、交流异步电动机、开关磁阻电动机等为驱动电机的纯电动汽车的紧急制动。

6.根据权利要求书(1)之制动操作顺序，本发明是用各种继电器之组合实现的，但也可以用如可编程控制器(PLC)等一切其他电子技术软、硬件技术实现，均属本发明专利保护范围。

7.根据权利要求书(1)，所述紧急制动系统为单独模块工作，但也可以与电动机驱动控制装置组合成为一体形式，均属于本发明专利保护范围。