CN109484200B - 电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，包括油门制动一体式踏板机构、电机、电机控制器、电源模块和电磁制动机构；油门制动一体式踏板机构包括踏板本体、连接杆和电驱动杆，电驱动杆包括从上往下依次设置的制动段、空档段和油门段，连接杆设置有与电驱动杆连接的动连接部，踏板本体控制连接杆的动连接部沿电驱动杆上下移动，动连接部连接油门段时，电源模块通过电机控制器对电机定子绕组供电以形成油门控制工作回路，动连接部连接制动段时，电源模块通过电机控制器对电机转子绕组供电以形成制动工作回路，动连接部连接制动段最上端时，电磁制动机构运行。本系统控制简单方便，节能减排，降低了交通事故发生率。

Description

电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，具体是涉及一种电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统。

背景技术

现有电动汽车一般采用液压制动或气压制动装置，在制动时不能回收制动能量，而且制动与油门单独设置，制动踏板和油门踏板均是通过驾驶员的右脚操作，尤其是油门踏板与制动器踏板相邻，容易踩错，特别对于新手而言，它们可能会误将油门踏板当成制动踏板，造成事故，另一方面，若驾驶员疲劳驾驶时，若在行驶过程中睡着时，很可能右脚离开油门踏板，在离开油门踏板后一段时间内，尤其是在汽车下坡时，车辆仍然可能在高速行驶，那么很可能出现重大事故。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，本电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统防止踩错油门踏板与制动器踏板，降低了交通事故发生率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，包括油门制动一体式踏板机构、电机、电机控制器、电源模块和电磁制动机构；所述油门制动一体式踏板机构包括踏板本体、连接杆和电驱动杆，所述电驱动杆包括从上往下依次设置的制动段、空档段和油门段，所述制动段和油门段均为可变电阻段，所述空档段为绝缘段，制动段的一端与电机转子绕组的第一端电连接，油门段的一端与电机定子绕组的第一端电连接；所述连接杆设置有与电驱动杆连接的动连接部，所述动连接部与电机控制器电连接，所述踏板本体通过连接杆控制动连接部沿电驱动杆上下移动；所述电机控制器与电源模块电连接，电机定子绕组的第二端、电机转子绕组的第二端均与电机控制器电连接；所述动连接部连接油门段时，电源模块通过电机控制器对电机定子绕组供电以形成油门控制工作回路；所述动连接部连接空档段时，电路断开；所述动连接部连接制动段时，电源模块通过电机控制器对电机转子绕组供电以形成制动工作回路；所述动连接部连接制动段最上端时，电磁制动机构运行。

本系统将油门与制动踏板集成设置，通过一个油门与制动踏板控制油门控制工作回路和制动工作回路，单脚完成控制，能减少误踩，进而减少安全隐患，防止驾驶员因误操作或疲劳引起的交通事故，在制动时能把制动力转换成电能对并对电源模块进行充电，回收制动损失的能量，有利于节能减排。

进一步地，制动段的下端与电机转子绕组的第一端电连接，油门段的下端与电机定子绕组的第一端电连接，油门段从一端往另一端电阻逐渐增大，制动段从一端往另一端电阻逐渐减小。制动段的下端与电机转子绕组的第一端电连接，油门段的下端与电机定子绕组的第一端电连接的技术方案便于设计及制造，防止错接。

进一步地，油门段下端至电机定子绕组第一端的电路、电机定子绕组第二端至电路控制器的电路、电机转子绕组第二端至电路控制器的电路均设置有防止电流反向的二极管或三极管。

进一步地，所述电源模块包括两组蓄电池，两蓄电池均经电源切换器与电机控制器电连接，电源切换器与电机控制器之间的电路上设置有档位开关。两蓄电池可以切换使用，便于制动充电，增加电动车行驶里程。

进一步地，所述蓄电池为锂电池。

进一步地，车桥上靠近车轮处固定有磁钢固定板，电机外壳通过磁钢固定板固定在车桥上，电机转子位于电机定子内，电机转子包括转子轴，转子轴的内端穿过车桥并与车桥旋转地连接，转子轴的外端与车轮固定连接。通过内转子电机驱动车轮，驱动结构简单，容易安装固定。

进一步地，所述电磁制动机构包括制动磁片和磁制动板，所述制动磁片沿周向固定在电机外壳的近车轮侧，磁制动板设置在电机外壳与车轮之间，自然状态下，磁制动板靠近车轮并和车轮同步转动，电磁制动机构运行后，制动磁片通电产生磁力吸引磁制动板使制动磁板与制动磁片贴合，制动磁板与制动磁片贴合后，制动磁片通过制动磁板对车轮制动。本电磁制动机构在不增加其它零部件的前提下设置在电机外壳与车轮之间，便于设计及制造。

进一步地，所述制动磁板套设于转子轴上并与转子轴花键连接，制动磁板与制动磁片贴合后，制动磁片通过制动磁板和转子轴对车轮制动。制动磁板与转子轴通过花键直接连接，结构简单，减少了不必要的零部件。

进一步地，磁制动片中设置有电磁线圈，磁制动片电磁线圈第二端和电机控制器电连接，动连接部连接制动段最上端时与磁制动片电磁线圈第一端电连接以形成磁制动片电磁线圈工作回路。

相比现有技术，本发明的有益效果主要体现在：

1、本系统中，将油门与制动踏板集成设置，通过一个油门与制动踏板控制油门控制工作回路和制动工作回路，能有效地减少误踩，进而能减少安全隐患，防止驾驶员因误操作或疲劳引起的交通事故，在制动时能把制动力转换成电能对并对电源模块进行充电，回收制动损失的能量，有利于节能减排，采用电机控制器将直流电转变为交流电，并通过变频技术来控制电动汽车行驶速度，减少了变速器等部件；

2、本系统中的电磁制动机构可以减少原汽车摩擦片与制动轮鼓的磨损，驱动电机与车轮直联，减少了不必要的传动部件，传动效率高；本电磁制动机构在不增加其它零部件的前提下设置在电机外壳与车轮之间，便于设计及制造，制动磁板与转子轴通过花键直接连接，结构简单，减少了不必要的零部件。

附图说明

图1为本发明实施例的电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统的示意图。

附图中，1-油门制动一体式踏板机构；2-电机；3-电机控制器；4-电源模块；5-档位开关；6-电磁制动机构；7-车桥；8-磁钢固定板；9-车轮；

11-踏板本体；12-连接杆；13-动连接部；14-电驱动杆；21-电机定子绕组；22-电机转子绕组；23-电机外壳；24-转子轴；41-第一蓄电池；42-第二蓄电池；43-电源切换器；61-制动磁片；62-磁制动板；

100-导线；101-三极管；141-制动段；142-空档段；143-油门段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施例的电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，具有油门制动一体式踏板机构1、电机2、电机控制器3、电源模块4和电磁制动机构6；其中油门制动一体式踏板机构1包括踏板本体11、连接杆12和电驱动杆14，电驱动杆14包括从上往下依次设置的制动段141、空档段142和油门段143，制动段141和油门段143均为可变电阻段，空档段142为绝缘段，制动段141的下端与电机转子绕组22的第一端（图1中转子轴的上侧的电机转子绕组与导线连接处表示电机转子绕组的第一端）电连接，油门段143的下端与电机定子绕组21的第一端（图1中转子轴的上侧的电机定子绕组与导线连接处表示电机定子绕组的第一端）电连接，油门段143从一端往另一端电阻逐渐增大，制动段141从一端往另一端电阻逐渐减小；连接杆12设置有与电驱动杆14连接的动连接部13，动连接部13与电机控制器3电连接，踏板本体11通过连接杆12控制动连接部13沿电驱动杆14上下移动。本实施例中，踩踏踏板本体11时，动连接部13被踏板本体11通过连接杆12控制沿电驱动杆14上下滑动，电驱动杆14呈条状并倾斜设置，实际应用中电驱动杆14的具体形状可根据需要设置，如设置成片状，只要不影响安装及使用即可。制动段141和油门段143均与连接的导线100相适配，制动段141从一端往另一端电阻逐渐减小属于现有技术，也可以采用逐渐改变供电相数的方式改变制动力；若采用制动段141的上端与电机转子绕组22的第一端电连接的技术方案，则制动段141从一端往另一端电阻逐渐增大；若采用油门段143的上端与电机定子绕组21的第一端电连接的技术方案，则油门段143从一端往另一端电阻逐渐减小。

如图1所示，本实施例中，电机控制器3与电源模块4电连接，电机定子绕组21的第二端（图1中转子轴的下侧的电机定子绕组与导线连接处表示电机定子绕组的第二端）、电机转子绕组22的第二端（图1中转子轴的下侧的电机转子绕组与导线连接处表示电机转子绕组的第二端）均与电机控制器3电连接；动连接部13连接油门段143时，电源模块4通过电机控制器3对电机定子绕组21供电以形成油门控制工作回路，电机转子绕组22驱动车轮9转动；动连接部13连接空档段142时，电路断开，车轮9无动力；动连接部13连接制动段141时，电源模块4通过电机控制器3对电机转子绕组22供电以形成制动工作回路，车轮9继续向车前转动的状态时，电机定子绕组21通过电机控制器3向电源模块4充电；动连接部13连接制动段141最上端时，电磁制动机构6运行。

如图1所示，本实施例中，电机2为三相异步电机，电机控制器3包括逆变器、变频器和整流器，其中逆变器用于将电源模块4的直流电转换为交流电，变频器用于改变交流电的频率以控制三相异步电机的转速，整流器用于将电机定子绕组21所产生的交流电转变为直流电以对电源模块4充电。因此，电机控制器3内是将直流电源通过逆变器变成三相交流电，输送给三相异步电机或将三相交流电转换成直流电向蓄电池充电，还可以将变换后的交流电通过变频器变频来改变汽车行驶速度，以上的电机控制器3技术属于现有技术，目前已经大规模使用，在此不做过多描述。

如图1所示，本实施例中，动连接部13位于制动段141最上端时，为初始状态，当驾驶员向下踩踏板本体11后，动连接部13和制动段141连接时，电动车不动（动连接部13在制动段141上越往下移动，制动工作回路电阻值越大，去向电机转子绕组22的电流越小，使得电机转子产生的磁场越小。）；动连接部13连接油门段143时，油门控制工作回路接通，动连接部13连接油门段143并向下移动时，由于电压不变，油门控制工作回路电阻逐渐变小，去电机定子绕组21电流逐渐变大，变频器工作频率也逐渐变大，此时车速变快，动连接部13连接油门段143并向上移动时，由于油门控制工作回路电阻逐渐变大，去电机定子绕组21电流逐渐变小，变频器工作频率也逐渐变小，此时车速变慢，从而实现无级变速。当逐渐松开油门踏板时，动连接部13由下至上运行至空档段142时，电动机定子绕组21输入电流中断，电机转子无动力，电动汽车逐渐停止。动连接部13由下至上运行至制动段141时，制动工作回路接通，电机转子产生磁场，车轮9由于惯性继续转动，便可在电机定子绕组21内产生交流电，经电机控制器3内的整流器即可向电源模块4充电，此时，由于磁力发电，便产生制动作用，向电机转子绕组22输入电流的强弱（电流越大磁场越强，电流越小磁场越弱）可以改变电动汽车制动力的大小，所以动连接部13连接制动段141并向上移动时，由于电压不变，制动工作回路电阻逐渐变小，去电机转子绕组22电流逐渐变大，制动力也就逐渐增大。实际应用中，可以在在电机控制器3内可设有与电动车上相匹配的的六个前进挡频率段（或四个、八个），两个倒挡频率段，分别接在档位开关5上与油门制动一体式踏板机构1处，踩下踏板本体11就可实现汽车的六个前进挡和两个倒车档。

如图1所示，本实施例中，油门段143下端至电机定子绕组21第一端的电路、电机定子绕组21第二端至电路控制器3的电路、电机转子绕组22第二端至电路控制器3的电路导线100上均设置有防止电流反向的二极管或三极管101。

如图1所示，本实施例中，电源模块4包括第一蓄电池41和第二蓄电池42，第一蓄电池41和第二蓄电池42均经电源切换器43与电机控制器3电连接，电源切换器43与电机控制器3之间的电路上设置有档位开关5。档位开关5连接在电源模块4与电机控制器3之间，档位开关5设有三个挡，即前进、空挡和倒挡。当将档位开关5拨到前进挡时，电机控制器3控制接通油门控制工作回路，实现电动汽车前进行驶，当将档位开关5拨到空挡时，此时电路全部截断，实现空挡。当把档位开关5拨到倒挡时，此时即将三相交流电其中一项改变电流流向，电机2反转，实现倒车。本实施例中的电源模块4的第一蓄电池41是常用直流电源模块，第二蓄电池42是备用直流电源模块，实际应用中，蓄电池的数量根据实际需要设定，也可以采用其它类型电池。常用直流电源模块及备用直流电源模块通过一电源切换器43并与电机控制器3电连接，常用直流电源模块41及备用直流电源模块42都可以是锂电池，电源切换器43可以是物理按钮开关，当发现其中一个直流电源模块电量低时，可以切换成另一个直流电源模块，电源切换器43也可以是通过继电器来实现的软开关，通过内部的检测元件来检测当前工作的直流电源模块的电量，从而来自动进行直流电源模块的切换。采用两个单独的直流电源模块，可互换使用，在其中一直流电源模块使用时，另一直流电源模块利用汽车制动或下坡时进行充电，还可使电瓶有必要的时间恢复。

如图1所示，本实施例中，车桥7上靠近车轮9处固定有磁钢固定板8，电机外壳23通过磁钢固定板8固定在车桥7上，电机转子位于电机定子内，电机转子包括转子轴24，转子轴24的内端穿过车桥7并与车桥7旋转地连接，转子轴24的外端与车轮9固定连接。具体应用中，可以把电机外壳23和磁钢固定板8集成一体设置，只要不影响安装及使用即可。当电动汽车为后驱时，可以只在后车桥7上靠近车轮9处分别设置一个三项异步电机；当电动汽车为前驱时，可以只在前车桥7的两个车轮9处分别设置一个三项异步电机；当电动汽车为四驱时，需要在前车桥7和后车桥7上的每一个车轮9处均设置一个三项异步电机，上述三项异步电机可采用鼠笼式三项异步电机。

如图1所示，本实施例中，电磁制动机构6包括制动磁片61和磁制动板62，制动磁片61沿周向固定在电机外壳23的近车轮侧，磁制动板62设置在电机外壳23与车轮9之间，自然状态下，磁制动板62靠近车轮9并和车轮9同步转动，电磁制动机构6运行后，制动磁片61通电产生磁力吸引磁制动板62使制动磁板62与制动磁片61贴合，制动磁板62与制动磁片61贴合后，制动磁片61通过制动磁板62对车轮9制动。具体地，制动磁板62可套设于转子轴24上并与转子轴24花键连接，制动磁板62与制动磁片61贴合后，制动磁片61通过制动磁板62和转子轴24对车轮9制动，制动磁片61未通电时，磁制动板62可以依靠弹簧的弹力保持靠近车轮9侧，实际应用中，制动磁板62也可以是设置在车轮9上的，只要不影响安装及使用即可。本实施例中，磁制动片61中具有电磁线圈（图1中转子轴的上侧的磁制动片与导线连接处表示磁制动片电磁线圈的第一端，转子轴的下侧的磁制动片与导线连接处表示磁制动片电磁线圈的第二端），与磁制动片电磁线圈的第一端电连接的导线连接至制动段141上端附近，磁制动片电磁线圈的第二端和电机控制器3电连接，当电动汽车需要紧急停车时，放开踏板本体11，动连接部13位于电驱动杆14最上端时，动连接部13与磁制动片电磁线圈第一端电连接以形成磁制动片电磁线圈工作回路，此时电源模块41通过电机控制器3对制动磁片61供电，磁制动片61通电后产生磁场吸引磁制动板62，使磁制动板62沿转子轴24轴向滑向制动磁片61，磁制动板62紧贴在制动磁片61上后通过转子轴24对车轮9进行制动；电动汽车需要启动时，踩下踏板本体11，此时，制动磁片供电回路断开，待油门控制回路接通后，电动汽车启动成功。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，其特征在于：包括油门制动一体式踏板机构、电机、电机控制器、电源模块和电磁制动机构；

所述油门制动一体式踏板机构包括踏板本体、连接杆和电驱动杆，所述电驱动杆包括从上往下依次设置的制动段、空档段和油门段，所述制动段和油门段均为可变电阻段，所述空档段为绝缘段，制动段的一端与电机转子绕组的第一端电连接，油门段的一端与电机定子绕组的第一端电连接；所述连接杆设置有与电驱动杆连接的动连接部，所述动连接部与电机控制器电连接，所述踏板本体通过连接杆控制动连接部沿电驱动杆上下移动；

所述电机控制器与电源模块电连接，电机定子绕组的第二端、电机转子绕组的第二端均与电机控制器电连接；

所述动连接部连接油门段时，电源模块通过电机控制器对电机定子绕组供电以形成油门控制工作回路；

所述动连接部连接空档段时，电路断开；

所述动连接部连接制动段时，电源模块通过电机控制器对电机转子绕组供电以形成制动工作回路；

所述动连接部连接制动段最上端时，电磁制动机构运行；

制动段的下端与电机转子绕组的第一端电连接，油门段的下端与电机定子绕组的第一端电连接，油门段从一端往另一端电阻逐渐增大，制动段从一端往另一端电阻逐渐减小；

油门段下端至电机定子绕组第一端的电路、电机定子绕组第二端至电路控制器的电路、电机转子绕组第二端至电路控制器的电路均设置有防止电流反向的二极管或三极管；

所述电源模块包括两组蓄电池，两蓄电池均经电源切换器与电机控制器电连接，电源切换器与电机控制器之间的电路上设置有档位开关；

车桥上靠近车轮处固定有磁钢固定板，电机外壳通过磁钢固定板固定在车桥上，电机转子位于电机定子内，电机转子包括转子轴，转子轴的内端穿过车桥并与车桥旋转地连接，转子轴的外端与车轮固定连接；

所述电磁制动机构包括制动磁片和磁制动板，所述制动磁片沿周向固定在电机外壳的近车轮侧，磁制动板设置在电机外壳与车轮之间，自然状态下，磁制动板靠近车轮并和车轮同步转动，电磁制动机构运行后，制动磁片通电产生磁力吸引磁制动板使制动磁板与制动磁片贴合，制动磁板与制动磁片贴合后，制动磁片通过制动磁板对车轮制动；

所述制动磁板套设于转子轴上并与转子轴花键连接，制动磁板与制动磁片贴合后，制动磁片通过制动磁板和转子轴对车轮制动；

磁制动片中设置有电磁线圈，磁制动片电磁线圈第二端和电机控制器电连接，动连接部连接制动段最上端时与磁制动片电磁线圈第一端电连接以形成磁制动片电磁线圈工作回路。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的油门和磁制动以及发电一体系统，其特征在于：所述蓄电池为锂电池。