CN104149633B - 一种电动车电气制动系统及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车电气制动系统，包括：电机、三相上管及三相下管，所述的电动车电气制动系统还包括：可随制动程度的不同输出相应线性变化的电压的制动器及用于实时检测制动器制度程度的制动检测装置。采用本发明所提供的技术方案，能够使得电动车制动系统具有较高的稳定性及可靠性，进一步的提高了电动车整体行车安全。

Description

一种电动车电气制动系统及制动方法

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动车电气制动系统及制动方法。

背景技术

电动车作为绿色朝阳产业，在中国发展已有十年之久。在电动自行车方面，2010年底，中国电动自行车已经达到1.2亿辆，而且以每年30％的速度增长。传统的电动自行车都是以在前、后轮分别设置机械制动组件(包括盘式或鼓式制动器)，来实现整车的减速或制动停车。传统的机械制动系统易磨损，容易出现偏刹、制动不良等情况，给行车安全带来一定的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电动车电气制动系统及制动方法，能够使得电动车制动系统具有较高的稳定性及可靠性，进一步的提高了电动车整体行车安全。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动车电气制动系统，包括：电机、三相上管及三相下管，所述的电动车电气制动系统还包括：

可随制动程度的不同输出相应线性变化的电压的制动器；

制动检测装置，用于实时检测制动器制动程度。

进一步的，所述的电动车电气制动系统还包括：

电机驱动开关，用于切断电机驱动。

进一步的，所述的电动车电气制动系统还包括：

Pwm(脉冲宽度调制)器，用以驱动PWM在三相下管或三相上管。

进一步的，所述的电动车电气制动系统还包括：

电机转速检测器，用于实时检测电机转速。

进一步的，所述的电动车电气制动系统还包括：

PWM调制比例计算器，用于计算PWM驱动三相下管的调制比例。

进一步的，所述的电动车电气制动系统还包括：

反向驱动力控制器，用于驱动电机输出反向驱动力。

更进一步的，所述的电车电气制动系统还包括：

车轮转速检测器，用以实时检测车轮转速。

根据本发明的另一方面还提供了一种.一种电动车电气制动方法，包括：

检测制动器状态，如果无状态变化，则继续监测，如果发现有变化则闭电机驱动；

实时检测电机转速；

根据电机转速及制动器输出线性电压计算制动力度；

打开三相下管或者三相上管，并根据计算的制动力度，调制PWM驱动三相上管或下管。

更进一步的，

所述的方法还包括：

实时检测车轮转速，若车轮转速突然降为0，则重新计算制动力度；

按照重新计算的制动力度，调制PWM驱动三相上管或下管及控制电机是否输出反向驱动力。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的电动车电气制动系统的制动方法流程示意图

图2是本发明具体实施方式提供的电动车电气制动系统的结构示意图

图3是本发明具体实施方式提供的电动车电气制动系统部分结构示意图

其中：

1、A相上管 2、A相下管 3、B相上管

4、B相下管 5、C相上管 6、C相下管

7、电机

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式1提供的电动车电气制动系统的部分结构示意图。如图1所示，电动车电气制动系统包括了直流无刷电机及三相下管和三相下管，PMW(脉冲宽度调制)器施加在三相下管或者三相上管。

当电动车在正常行驶中需要对车辆进行制动时，驾驶人需要手动对制动器进行操作，在本实例中，制动器采用可随刹把捏合程度的不同输出相应线性变化的电压的线性刹把，驾驶人对刹把所采取的的制动操作会产生相应的线性电压，线性刹把检测器会检测到相应的刹把捏合状态，通过电机驱动开关关闭电机驱动。在电动车日常行驶中，驾驶人所需要的制动力度随路况有不同的要求，有时只需要轻微的制动，驾驶人只需通过轻轻捏合刹把即可达到制动要求，在这种情况下，线性刹把只会输出较小的电压，线性刹把捏合检测器就会检测到相应的所要求的制动力度，在这种情况下，只需通过电机驱动开关关闭电机驱动即可，三相上管及三线下管可以起到相应的电机驱动开关的功能，在本实例中，对于此种简单的闭合电机驱动，可以通过单独的电机驱动开关来实现此功能。

线性刹把检测器根据检测到刹把捏合状态并非轻微，只关闭电机驱动无法到达相应的制动要求时，会通过打开三相上管或者三相下管来产生感应电流，感应电流会阻止电机旋转，来达到制动的目的。这是因为电机旋转时会产生反向电动势，如果将三相下管或三相上管全开(相当于三相线短接)，与电动机形成电流回路，则会在反向电动势的作用下产生感应电流，而该电流会阻止电机旋转，也就形成了制动阻力。在本实例中，通过PMW驱动电路用高电平或者低电平打开三相下管或者三相下管与电机形成阻碍电机运转方向的电流回路。

当需要紧急制动时，仅仅依靠关闭电机驱动和打开三相上管或者三相下管来进行制动时远远不够的。PMW(脉冲宽度调制)器可以施加PMW在三相上管或者三相下管，可以实现制动阻力的大小调节。PMW(脉冲宽度调制)调制比例可以根据线性刹把检测器所检测到的线性刹把所输出的线性电压以及电机转速检测器所检测的当前电机转速来确定。

随着电机转速的降低，反向电动势会不断降低，制动阻力也就会减小，所以控制器会不断检测电机转速，并实时调整PWM的比例以保证足够的制动力度。随着电机转速降低PWM会不断增大，直至PWM为100％，也就相当于三相线完全短接。

当电机转速过低，反向电动势降低到已经无法提供足够的制动阻力时，反向驱动控制器会驱动电机输出反向驱动力，迫使电机继续减速，直至电机完全停止(转速为零)。

电动自行车上原有的机械刹车系统，完全由人通过手动操作，非常容易出现后轮抱死的现象。为了防止出现此种情况，在本实例中，由于电动自行车采用轮毂电机对后轮进行驱动，电机转速与后轮转速保持一致，在上述所描述的制动过程中，电机转速检测器持续对电机转速进行检测，当电机转速突然降为0时，通过PMW调制比例计算器，重新调整PMW调制比例来达到调整制动力度的目的，能够有效的防止后轮被抱死，产生侧滑等危险。对于非采用轮毂电机的电动车，则需要增加相应的车轮转速检测器，用以实时检测电机所驱动的车轮的实时转速，当发现车轮速度突然降为0时，采用上述新调整PMW调制比例或关闭输出反向驱动力等方式调整相应的电机转速来实现防抱死的效果。

在本实例中，可以在非驱动轮继续保留机械制动装置来作为辅助，以进一步提高制动效果。

在整个制动过程中，首先线性刹把检测器实时检测线性刹把捏合状态，当检测到刹把被捏合时，首先关闭电机驱动。线性刹把检测器通过线性刹把说输出的线性电压来判断捏合程度，计算所需要的制动力度，打开三相上管或者三相下管，并通过调节PMW调制比例驱动三相上管或者三相下管，通过反电动势来对电机采取制动，在此制动过程中，需要时时检测电机的转速，因本实例中采用轮毂电机对后轮进行驱动，电机转速与后轮转速保持一致。当发现电机转速突然降为0时，需要重新计算调整制动的力度，以防出现车轮被抱死情况。当检测到电机转速过低，通过打开三相上管或者三相下管已经无法起到制动效果时，就需要控制电机反向驱动，以达到完全制动的目的。

由以上的制动过程可以看出，制动过程是根据不同的判别条件分段进行，各阶段过度平稳，能够有效的保证制动过程平稳。在电机霍尔损坏等多种故障下，控制器依然能控制电机输出制动阻力，防止制动系统失效。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种电动车电气制动系统，包括：电机、三相上管及三相下管，其特征在于，所述的电动车电气制动系统还包括：

可随制动程度的不同输出相应线性变化的电压的制动器；

制动检测装置，用于实时检测制动器制动程度；

PWM（脉冲宽度调制）器，用以驱动PWM在三相下管或三相上管；

电机转速检测器，用于实时检测电机转速；

反向驱动力控制器，用于驱动电机输出反向驱动力。

2.根据权利要求1所述的电动车电气制动系统，其特征在于，所述的电动车电气制动系统还包括：

电机驱动开关，用于切断电机驱动。

3.根据权利要求1所述的电动车电气制动系统，其特征在于，所述的电动车电气制动系统还包括：

PWM调制比例计算器，用于计算PWM驱动三相下管的调制比例。

4.根据权利要求1所述的电动车电气制动系统，其特征在于，所述的电动车电气制动系统还包括：

车轮转速检测器，用以实时检测车轮转速。

5. 一种电动车电气制动方法，用于控制权利要求1-4任一所述的电动车电气制动系统，其特征在于，包括：

检测制动器状态，如果无状态变化，则继续监测，如果发现有变化则

关闭电机驱动；

实时检测电机转速；

根据电机转速及制动器输出线性电压计算制动力度；

打开三相下管或者三相上管，并根据计算的制动力度，调制PWM驱动三相上管或三相下管。

6.根据权利要求5所述的电动车电气制动方法，其特征在于，所述的方法还包括：

实时检测电机转速，如果电机转速过低，则控制电机输出反向驱动力。

7.根据权利要求6所述的电动车电气制动方法，其特征在于，所述的方法还包括：

实时检测车轮转速，若车轮转速突然降为0，则重新计算制动力度；

按照重新计算的制动力度，调制PWM驱动三相上管或三相下管及控制电机是否输出反向驱动力。