CN105774563A - 直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统及电动车，包括蓄电池组、钥匙开关、前进后退开关、加速车把、刹车开关、直流无刷轮毂电机控制器和直流无刷轮毂电机。由于释放加速手把时，直流无刷轮毂电机控制器用于控制直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态，将车辆动能转变为电能，回充给蓄电池组，在发电的同时，直流无刷轮毂电机产生再生制动力矩，使车辆平稳停止，提高了车辆制动的安全，减少了机械制动的磨损，保护和延长了机械制动器使用寿命，由于能量回收和再生制动是个全自动过程，为操作者带来了极大的操作方便，提高车辆行驶安全性能。

Description

直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统及电动车

技术领域

本申请涉及电动车，尤其涉及一种直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统及电动车。

背景技术

目前电动摩托车、电动三轮车已在东南亚国家普及，非洲将是一个潜在高增长的市场，全世界市场容量达10亿台，现在每年新增三千万台，随着国家环保政策接连出台和人们环保意识的显著提高,未来电动摩托车、电动三轮车市场销量还会持续增长。而在电动摩托车、电动三轮车关键部件的电机及其控制系统中，直流无刷轮毂电机及其控制器凭借性价比优势占据市场份额的90%，然而现有的电动摩托车、电动三轮车不能有效回收车辆机械制动前的多余动能。在要求更环保节能、追求更长的续行里程、要求使用更安全的今天，现有的电动摩托车、电动三轮车已不能满足要求。

发明内容

本申请提供一种直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统及电动车。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，包括蓄电池组、钥匙开关、前进后退开关、加速车把、刹车开关、直流无刷轮毂电机控制器和直流无刷轮毂电机，所述蓄电池组用于为所述直流无刷轮毂电机控制器提供电源，所述钥匙开关用于开启或关闭所述电源，所述加速车把用于控制所述直流无刷轮毂电机的运转速度，所述刹车开关用于控制所述直流无刷轮毂电机控制器，当释放所述加速手把时，所述直流无刷轮毂电机控制器用于控制所述直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态，将车辆动能转变为电能，回充给所述蓄电池组，在发电的同时，使所述直流无刷轮毂电机产生再生制动力矩。

所述直流无刷轮毂电机控制器内部设有MOSFET管驱动电路，所述MOSFET管驱动电路用于使所述直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态。

所述直流无刷轮毂电机控制器内部还设有能量回收电路，所述能量回收电路用于内部整流，将动能转变为电能，并整理成所述蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，以增加车辆的续行里程。

所述能量回收电路包括MOSFET管能量回收电路。

还包括是A相、B相电流传感器，所述直流无刷轮毂电机设有A相、B相磁场位置传感器，在能量回收时，在永磁磁场下，电枢线圈在车轮带动下在磁场里旋转，产生电能，所述A相、B相磁场位置传感器将信号传输给所述控制器，所述控制器产生所述MOSFET管驱动电路的驱动信号，控制所述MOSFET管能量回收电路将发出电整流，回充给所述蓄电池组，同时所述A相、B相电流传感器将电机电流信号反馈给所述控制器。

所述加速车把内设有霍尔集成电路，所述霍尔集成电路用于将加速信号发送给所述直流无刷轮毂电机控制器。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种电动车，包括上述直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统。

由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

在本申请的具体实施方式中，由于释放所述加速手把时，直流无刷轮毂电机控制器用于控制直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态，将车辆动能转变为电能，回充给蓄电池组，在发电的同时，直流无刷轮毂电机产生再生制动力矩，使车辆平稳停止，提高了车辆制动的安全，减少了机械制动的磨损，保护和延长了机械制动器使用寿命，由于能量回收和再生制动是个全自动过程，为操作者带来了极大的操作方便，提高车辆行驶安全性能。

附图说明

图1为本申请的系统在一种实施方式中的功能模块示意图；

图2为本申请的系统在一种实施方式中的电气原理图；

图3为本申请的系统在一种实施方式中的能量回收原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

本申请的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其一种实施方式，包括蓄电池组、钥匙开关、前进后退开关、加速车把、刹车开关、前进后退开关、直流无刷轮毂电机控制器和直流无刷轮毂电机。蓄电池组用于为直流无刷轮毂电机控制器提供电源，钥匙开关用于开启或关闭电源，前进后退开关用于选择直流无刷轮毂电机前进或后退档位，加速车把用于控制直流无刷轮毂电机的运转速度，刹车开关用于控制直流无刷轮毂电机控制器，当释放加速手把时，直流无刷轮毂电机控制器用于控制直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态，将车辆动能转变为电能，回充给蓄电池组，在发电的同时，使直流无刷轮毂电机产生再生制动力矩。

如图1所示，蓄电池组为整个电气系统提供动力电源，打开钥匙开关，选择好前进后开关档位，旋动加速手把，直流无刷轮毂电机制器驱动直流无刷轮毂电机运转，通过旋转加速手把角度，控制直流无刷轮毂电机运转速度，从而驱动车辆在预定的速度运行，无论车辆在平路或下坡，当释放加速手把时，直流无刷轮毂电机控制器立即侦测到，并根据直流无刷轮毂电机转速迅速做出能量回收判断，这时车辆惯性运动带动直流无刷轮毂电机旋转，通过直流无刷轮毂电机控制器内部驱动电路使直流无刷轮毂电机的从电动机状态转变成发电机状态，并进行内部整流、平滑，从而将车辆动能转变为电能，并整理成蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，将能量储存起来，从而增加车辆的续行里程，在发电的同时，轮毂电机产生再生制动力矩，使车辆平稳停止，从而提高了车辆制动的安全，减少了机械制动的磨损，保护和延长了机械制动器使用寿命，当刹车进行时，直流无刷轮毂电机制器停止向轮毂电机输出，与此同时控制电机处于发电状态，将车辆动能转变为电能，并整理成蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，将能量储存起来，并以最大的再生制动进行，使车辆安全停止。

在一种实施方式中，直流无刷轮毂电机控制器内部设有MOSFET管驱动电路，该MOSFET管驱动电路用于使直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态。

直流无刷轮毂电机控制器内部还设有能量回收电路，能量回收电路用于内部整流，将动能转变为电能，并整理成蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，以增加车辆的续行里程。在本实施方式中，能量回收电路包括MOSFET管能量回收电路。

本申请的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，还可以包括是A相、B相电流传感器，直流无刷轮毂电机设有A相、B相磁场位置传感器，在能量回收时，在永磁磁场下，电枢线圈在车轮带动下在磁场里旋转，产生电能，A相、B相磁场位置传感器将信号传输给控制器，控制器产生MOSFET管驱动电路的驱动信号，控制MOSFET管能量回收电路将发出电整流，回充给所述蓄电池组，同时A相、B相电流传感器将电机电流信号反馈给控制器。

在一种实施方式中，加速车把内设有霍尔集成电路。霍尔集成电路用于将加速信号发送给直流无刷轮毂电机控制器，直流无刷轮毂电机控制器根据加速信号控制直流无刷轮毂电机的转速。

如图2所示，1是直流无刷轮毂电机控制器，2是直流无刷轮毂电机，3是蓄电池组，4是钥匙开关，5是前进后退开关，6是加速手把，7是刹车开关。蓄电池组3给直流无刷轮毂电机控制器1提供动力电源，当钥匙开关4打开时，控制电源输入到直流无刷轮毂电机1，这时因直流无刷轮毂电机控制器1获得控制器电源进入工作状态，并输出控制电源给加速手把6，当选择好前进后退开关5前进档或后退档时，相应的方向控制信号被传输入到直流无刷轮毂电机1，这时当旋动加速手把6，加速手把6内部的霍尔集成电路输出加速信号给直流无刷轮毂电机控制器1，直流无刷轮毂电机控制器1接收速度信号和运行指令后，输出相应电压、电流给直流无刷轮毂电机2，直流无刷轮毂电机按指定的方向和速度运转。当刹车时，刹车开关7的信号送入直流无刷轮毂电机控制器1，直流无刷轮毂电机制器1停止向直流无刷轮毂电机2输出，与此同时控制直流无刷轮毂电机2处于发电状态，将车辆动能转变为电能，并整理成蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，将能量储存起来，并以最大的再生制动进行，使车辆安全停止。无论车辆在平路或下坡，当释放加速手把6时，直流无刷轮毂电机控制器1立即侦测到，并根据直流无刷轮毂电机2的转速迅速作出能量回收判断，这时车辆惯性运动带动直流无刷轮毂电机2旋转，通过直流无刷轮毂电机控制器1内部驱动电路使直流无刷轮毂电机2的从电动机状态转变成发电机状态，并进行内部整流、平滑，从而将车辆动能转变为电能，并整理成蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，将能量储存起来。

如图3所示，8是直流无刷轮毂电机控制器内部的MCU处理器，9是直流无刷轮毂电机控制器内部的MOSFET管驱动电路，10是蓄电池组，11是MOSFET管能量回收电路，12是A相、B相电流传感器，13是直流轮毂电机内部A相、B相磁场位置传感器。在能量回收时，在永磁磁场下，电枢线圈在车轮带动下在磁场里旋转，产生电能，A相、B相磁场位置传感器13将信号传输给MCU处理器8，产生MOSFET管驱动电路9的驱动信号，控制MOSFET管能量回收电路11中MOSFET依次导通，将发出电整流，回充给蓄电池组10，同时A相、B相电流传感器将电机电流信号反馈给MCU处理器9，从而对发电电流进行控制，以获得最大的能量回馈效率和平滑的再生制动。

实施例二：

本申请的电动车，为包括实施例一中的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统的电动车。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，包括蓄电池组、钥匙开关、前进后退开关、加速车把、刹车开关、直流无刷轮毂电机控制器和直流无刷轮毂电机，所述蓄电池组用于为所述直流无刷轮毂电机控制器提供电源，所述钥匙开关用于开启或关闭所述电源，所述加速车把用于控制所述直流无刷轮毂电机的运转速度，所述刹车开关用于控制所述直流无刷轮毂电机控制器，其特征在于，当释放所述加速手把时，所述直流无刷轮毂电机控制器用于控制所述直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态，将车辆动能转变为电能，回充给所述蓄电池组，在发电的同时，使所述直流无刷轮毂电机产生再生制动力矩。

2.如权利要求1所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其特征在于，所述直流无刷轮毂电机控制器内部设有MOSFET管驱动电路，所述MOSFET管驱动电路用于使所述直流无刷轮毂电机从电动机状态转变为发电机状态。

3.如权利要求2所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其特征在于，所述直流无刷轮毂电机控制器内部还设有能量回收电路，所述能量回收电路用于内部整流，将动能转变为电能，并整理成所述蓄电池组可以接收的电压、电流，回充给蓄电池组，以增加车辆的续行里程。

4.如权利要求3所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其特征在于，所述能量回收电路包括MOSFET管能量回收电路。

5.如权利要求4所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其特征在于，还包括是A相、B相电流传感器，所述直流无刷轮毂电机设有A相、B相磁场位置传感器，在能量回收时，在永磁磁场下，电枢线圈在车轮带动下在磁场里旋转，产生电能，所述A相、B相磁场位置传感器将信号传输给所述控制器，所述控制器产生所述MOSFET管驱动电路的驱动信号，控制所述MOSFET管能量回收电路将发出电整流，回充给所述蓄电池组，同时所述A相、B相电流传感器将电机电流信号反馈给所述控制器。

6.如权利要求1所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统，其特征在于，所述加速车把内设有霍尔集成电路，所述霍尔集成电路用于将加速信号发送给所述直流无刷轮毂电机控制器。

7.一种电动车，包括如权利要求1至6中任一项所述的直流无刷轮毂电机能量回收和再生制动系统。