CN105799521A - 一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，包括三相永磁无刷电机、三相永磁无刷电机控制器、刹把断电开关、刹把位置霍尔传感器、整流电路、充电控制电路及电池组，三相永磁无刷电机、整流电路及充电控制电路顺次连接，刹把位置霍尔传感器和电池组均与充电控制电路连接。三相永磁无刷电机控制器包括三相永磁无刷电机驱动电路及与充电控制电路连接的刹车断电控制电路，刹把断电开关一端连接在充电控制电路与刹车断电控制电路之间的线路上，其另一端与电池组负极连接。本发明应用时能实现纯电动摩托车的动能回收和辅助制动，减少了刹车片摩擦的频次，降低长时间连续制动时刹车片过热失效的风险，并能提高行驶安全性。

Description

一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统

技术领域

本发明涉及电动摩托车电气控制领域，具体是一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统。

背景技术

近年来，环保与安全已经成为社会经济发展的主题，纯电动摩托车因具有节能减排的优点而发展迅速。现有纯电动摩托车普遍未配备有内燃机，在下坡时只能通过刹车片摩擦制动，这易导致刹车片过热，存在制动失效的风险。为了避免因刹车片过热而导致制动失效，并实现纯电动摩托车刹车过程中能量的回收，现有纯电动摩托车普遍配备有控制能量回收和电机运行的控制器。目前常见的控制纯电动摩托车刹车过程中能量回收和电机运行的控制器主要有以下两种：一是带有电子刹车的无刷直流三相永磁无刷电机控制器，这种控制器应用时其内部功率器件易损坏，且能量回收效率低，电机发热量大；二是通过改变电池组的连接方式来实现能量回收的控制器，这种控制器在纯电动摩托车低速行驶的时候无法达到能量回收的目的。上述两种控制器应用时，都无法达到通过能量回收进行制动力矩调整的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，其应用时能实现纯电动摩托车下坡和制动时惯性能量的回收，并能使得制动力矩均衡输出。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，包括三相永磁无刷电机、三相永磁无刷电机控制器、刹把断电开关、刹把位置霍尔传感器、整流电路、充电控制电路及电池组，所述三相永磁无刷电机、整流电路及充电控制电路顺次连接，所述刹把位置霍尔传感器和电池组均与充电控制电路连接；所述三相永磁无刷电机控制器包括刹车断电控制电路及与三相永磁无刷电机连接的三相永磁无刷电机驱动电路，所述刹车断电控制电路与充电控制电路连接，刹把断电开关一端连接在充电控制电路与三相永磁无刷电机控制器内部的刹车断电控制电路之间的线路上，其另一端与电池组负极连接。本发明的刹把断电开关是用来判断是否启动充电控制电路对电池组充电的必要条件，刹把位置霍尔传感器用于告知充电控制电路调整输出电流和制动扭矩的大小，充电控制电路根据刹把位置霍尔传感器提供的位置信号进行工作，位置越深充电电流就越大。

本发明应用于纯电动摩托车上，当需减速或制动的时候驾驶员捏下刹把，刹把断电开关闭合，此时三相永磁无刷电机控制器内部的刹车断电控制电路使三相永磁无刷电机控制器停止输出，使电机在惯性的作用下自由滑行，如果此时驾驶员需要进一步降低纯电动摩托车的速度，驾驶员将刹把继续往下捏，刹把位置霍尔传感器输出信号通知充电控制电路工作，开始对电池组充电。充电控制电路根据刹把位置的深浅调整对电池组充电电流的大小，来达到调整电机输出负载功率的大小，从而实现纯电动摩托车的动能回收和辅助制动的目的。如此，本发明应用时能减少刹车片摩擦的频次，提高了长时间连续制动时刹车片过热失效的风险，提高了行驶安全性，也延长了一次充电后的续航里程，让纯电动摩托车使用起来更加安全更加环保。

进一步的，所述充电控制电路采用电流控制型升压充电电路。

进一步的，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管，所述第一二极管正极与第二二极管负极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一二极管正极和第二二极管负极之间的线路连接，第三二极管正极与第四二极管负极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三二极管正极和第四二极管负极之间的线路连接，第五二极管正极与第六二极管负极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五二极管正极和第六二极管负极之间的线路连接，所述第一二极管负极、第二二极管正极、第三二极管负极、第四二极管正极、第五二极管负极及第六二极管正极均与充电控制电路连接。

所述三相永磁无刷电机驱动电路包括第一N沟道耗尽型场效应管、第二N沟道耗尽型场效应管、第三N沟道耗尽型场效应管、第四N沟道耗尽型场效应管、第五N沟道耗尽型场效应管及第六N沟道耗尽型场效应管，所述第一N沟道耗尽型场效应管的源极与第二N沟道耗尽型场效应管的漏极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一N沟道耗尽型场效应管源极和第二N沟道耗尽型场效应管漏极之间的线路连接，所述第三N沟道耗尽型场效应管的源极与第四N沟道耗尽型场效应管的漏极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三N沟道耗尽型场效应管源极和第四N沟道耗尽型场效应管漏极之间的线路连接，所述第五N沟道耗尽型场效应管的源极与第六N沟道耗尽型场效应管的漏极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五N沟道耗尽型场效应管源极和第六N沟道耗尽型场效应管漏极之间的线路连接，所述第一N沟道耗尽型场效应管、第三N沟道耗尽型场效应管、第五N沟道耗尽型场效应管三者的漏极均与电池组的正极连接，所述第二N沟道耗尽型场效应管、第四N沟道耗尽型场效应管、第六N沟道耗尽型场效应管三者的源极均与电池组的负极连接。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明整体结构简单，便于实现，成本低，本发明应用于纯电动摩托车上，当刹把断电开关闭合时，在三相永磁无刷电机控制器内部的刹车断电控制电路的作用下，三相永磁无刷电机控制器停止输出驱动三相永磁无刷电机的电流，此时，充电控制电路开始根据刹把位置霍尔传感器提供的位置信号进行工作，三相永磁无刷电机产生的感生电动势通过整流电路整流后，经充电控制电路对电池组进行充电，充电电流反作用于三相永磁无刷电机产生反向制动扭距，从而达到能量回收和辅助制动的目的。如此，本发明充分考虑了纯电动摩托车在下坡和制动时的惯性能量的回收和长下坡的安全风险，能高效的回收了多余的惯性能量，而且能够使得制动力矩大小能根据骑行者的需求随意调节，降低了制动时轮胎打滑和车辆失控的风险。在长下坡时候能够提供持续的稳定的制动力矩，大大减少刹车片的摩擦发热，明显降低了刹车片因过热而失灵的风险。因此，本发明既增加了安全性，也更加的环保。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

附图中标记所对应的零部件名称：S1、刹把断电开关，Q1、第一N沟道耗尽型场效应管，Q2、第二N沟道耗尽型场效应管，Q3、第三N沟道耗尽型场效应管，Q4、第四N沟道耗尽型场效应管，Q5、第五N沟道耗尽型场效应管，Q6、第六N沟道耗尽型场效应管，D1、第一二极管，D2、第二二极管，D3、第三二极管，D4、第四二极管，D5、第五二极管，D6、第六二极管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，包括三相永磁无刷电机、三相永磁无刷电机控制器、刹把断电开关S1、刹把位置霍尔传感器、整流电路、充电控制电路及电池组，其中，本实施例的充电控制电路采用电流控制型升压充电电路，三相永磁无刷电机、整流电路及充电控制电路顺次连接，刹把位置霍尔传感器和电池组均与充电控制电路连接。本实施例的三相永磁无刷电机控制器包括刹车断电控制电路及与三相永磁无刷电机连接的三相永磁无刷电机驱动电路，刹车断电控制电路与充电控制电路连接，刹把断电开关S1一端连接在充电控制电路与三相永磁无刷电机控制器内部的刹车断电控制电路之间的线路上，其另一端与电池组负极连接。

本实施例的整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5及第六二极管D6，其中，第一二极管D1正极与第二二极管D2负极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一二极管D1正极和第二二极管D2负极之间的线路连接，第三二极管D3正极与第四二极管D4负极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三二极管D3正极和第四二极管D4负极之间的线路连接，第五二极管D5正极与第六二极管D6负极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五二极管D5正极和第六二极管D6负极之间的线路连接，所述第一二极管D1负极、第二二极管D2正极、第三二极管D3负极、第四二极管D4正极、第五二极管D5负极及第六二极管D6正极均与充电控制电路连接。

本实施例的三相永磁无刷电机驱动电路由六个N沟道耗尽型场效应管，六个N沟道耗尽型场效应管分别为第一N沟道耗尽型场效应管Q1、第二N沟道耗尽型场效应管Q2、第三N沟道耗尽型场效应管Q3、第四N沟道耗尽型场效应管Q4、第五N沟道耗尽型场效应管Q5及第六N沟道耗尽型场效应管Q6，其中，第一N沟道耗尽型场效应管Q1的源极与第二N沟道耗尽型场效应管Q2的漏极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一N沟道耗尽型场效应管Q1源极和第二N沟道耗尽型场效应管Q2漏极之间的线路连接。第三N沟道耗尽型场效应管Q3的源极与第四N沟道耗尽型场效应管Q4的漏极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三N沟道耗尽型场效应管Q3源极和第四N沟道耗尽型场效应管Q4漏极之间的线路连接。第五N沟道耗尽型场效应管Q5的源极与第六N沟道耗尽型场效应管Q6的漏极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五N沟道耗尽型场效应管Q5源极和第六N沟道耗尽型场效应管Q6漏极之间的线路连接。第一N沟道耗尽型场效应管Q1、第三N沟道耗尽型场效应管Q3、第五N沟道耗尽型场效应管Q5三者的漏极均与电池组的正极连接。第二N沟道耗尽型场效应管Q2、第四N沟道耗尽型场效应管Q4、第六N沟道耗尽型场效应管Q6三者的源极均与电池组的负极连接。

本实施例应用时，当驾驶者需要减速或制动的时候，驾驶者捏下刹把，此时刹车断电开关闭合，在刹车断电控制电路的作用下，三相永磁无刷电机控制器停止输出驱动三相永磁无刷电机的电流，纯电动摩托车处于滑行状态，并输出一个感生电动势提供给整流电路，整流电路整流后通过充电控制电路对电池组进行充电，充电电流反作用于三相永磁无刷电机产生反向制动力矩，从而达到能量回收和辅助制动的目的。本实施例由刹把断电开关控制是否启动能量回收，并由刹把位置霍尔传感器判断充电电流和制动扭矩的大小，充电控制电路根据刹把深度的增减逐渐增减充电电流，刹把位置越深充电电流就越大，刹把位置越浅充电电流就越小。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，其特征在于，包括三相永磁无刷电机、三相永磁无刷电机控制器、刹把断电开关（S1）、刹把位置霍尔传感器、整流电路、充电控制电路及电池组，所述三相永磁无刷电机、整流电路及充电控制电路顺次连接，所述刹把位置霍尔传感器和电池组均与充电控制电路连接；所述三相永磁无刷电机控制器包括刹车断电控制电路及与三相永磁无刷电机连接的三相永磁无刷电机驱动电路，所述刹车断电控制电路与充电控制电路连接，刹把断电开关（S1）一端连接在充电控制电路与三相永磁无刷电机控制器内部的刹车断电控制电路之间的线路上，其另一端与电池组负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，其特征在于，所述充电控制电路采用电流控制型升压充电电路。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第四二极管（D4）、第五二极管（D5）及第六二极管（D6），所述第一二极管（D1）正极与第二二极管（D2）负极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一二极管（D1）正极和第二二极管（D2）负极之间的线路连接，第三二极管（D3）正极与第四二极管（D4）负极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三二极管（D3）正极和第四二极管（D4）负极之间的线路连接，第五二极管（D5）正极与第六二极管（D6）负极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五二极管（D5）正极和第六二极管（D6）负极之间的线路连接，所述第一二极管（D1）负极、第二二极管（D2）正极、第三二极管（D3）负极、第四二极管（D4）正极、第五二极管（D5）负极及第六二极管（D6）正极均与充电控制电路连接。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动摩托车的能量回收和辅助制动系统，其特征在于，所述三相永磁无刷电机驱动电路包括第一N沟道耗尽型场效应管（Q1）、第二N沟道耗尽型场效应管（Q2）、第三N沟道耗尽型场效应管（Q3）、第四N沟道耗尽型场效应管（Q4）、第五N沟道耗尽型场效应管（Q5）及第六N沟道耗尽型场效应管（Q6），所述第一N沟道耗尽型场效应管（Q1）的源极与第二N沟道耗尽型场效应管（Q2）的漏极连接，三相永磁无刷电机的A相线与第一N沟道耗尽型场效应管（Q1）源极和第二N沟道耗尽型场效应管（Q2）漏极之间的线路连接，所述第三N沟道耗尽型场效应管（Q3）的源极与第四N沟道耗尽型场效应管（Q4）的漏极连接，三相永磁无刷电机的B相线与第三N沟道耗尽型场效应管（Q3）源极和第四N沟道耗尽型场效应管（Q4）漏极之间的线路连接，所述第五N沟道耗尽型场效应管（Q5）的源极与第六N沟道耗尽型场效应管（Q6）的漏极连接，三相永磁无刷电机的C相线与第五N沟道耗尽型场效应管（Q5）源极和第六N沟道耗尽型场效应管（Q6）漏极之间的线路连接，所述第一N沟道耗尽型场效应管（Q1）、第三N沟道耗尽型场效应管（Q3）、第五N沟道耗尽型场效应管（Q5）三者的漏极均与电池组的正极连接，所述第二N沟道耗尽型场效应管（Q2）、第四N沟道耗尽型场效应管（Q4）、第六N沟道耗尽型场效应管（Q6）三者的源极均与电池组的负极连接。