[发明专利]一种电动车的电气制动控制方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及电动车，尤其涉及电动车的安全保护，特别是一种电动车的电气制动控制方法及装置。

背景技术：

电动自行车以其骑行轻便快速、结构简单可靠、使用清洁、无噪音、无气体污染等特点，成为当前城市代步工具的上佳选择。但是电动自行车的速度较普通自行车快，而大多数的电动自行车受其结构的限制及制造商考虑到制造成本，目前依旧采用普通自行车的制动系统。因为在同等制动力的情况下，其制动距离基本与速度的平方成正比，因此电动自行车的制动距离远大于普通自行车的制动距离，从而降低电动自行车骑行的安全性。为此目前在电动自行车行业内，在无刷电机中有采用所谓的“EABS”或“柔性EABS”电气辅助制动系统。此类制动系统对提高电动自行车的安全性起到了一定的积极作用。但从此类系统的设计思想和具体的实施方法上，还存在一些明显的不足。如所谓的“EABS”系统，单纯考虑让电机快速制停，而没有考虑到整车及所载人和物对整个制动过程的影响，因此采用了通常在反抗性负载中很少采用的反接制动的方法，并且在具体实施时并未对电动机的最大电流予以限制。对于这种方法，存在以下几个问题：(1)在控制不精确的情况下，有可能造成电动机反转；(2)即使控制精确，可使电动机快速停转，但整车及所载人和物在制动初期所具有的动能并未被完全转换，故此时会发生如侧滑等不安全问题；(3)由于未对电动机的最大电流予以限制，在制动初期电动机的最大电流会达到两倍的启动电流(远大于电动机的额定电流)，如此大的电流会造成：电机的永久磁铁退磁、电机绕组过热、驱动MOS管受浪涌电流冲击，从而降低电机性能、缩短电机和驱动MOS管的使用寿命。而对于所谓的“柔性EABS”系统，采用了相当于将电机绕组直接短接的方式。这种方法克服了上述(1)的电动机反转、(2)的发生侧滑的两个问题，但还存在(3)的冲击电流大的问题和制动开始时有较大的冲击力的问题。此外以上两种方法一般仅适用于无刷电机电动车，对于有刷电机电动车一般未采用任何的电气制动措施。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种电动车的电气制动控制方法及装置。

根据能量守恒定律，电动车的制动过程实际上就是将电动车整车及所载人和物在制动开始时的动能转换为其他形式的功或能的过程。对普通的电动车来说，整个制动链有以下环节组成：(1)闸皮与车轮或轮毂的摩擦力所做的功(包含闸皮磨损所做的功)；(2)轮胎与地面的滑动摩擦力(或打滑)所做的功；(3)轮胎形变所做的功；(4)车辆的其他阻力和空气阻力等所做的功。正常情况下(3)、(4)所做的功占的比例很小，可以忽略不计，闸皮与车轮或轮毂的摩擦力(1)所做的功与闸皮与车轮或轮毂的摩擦力的大小及闸皮与车轮或轮毂的相对位移量有关，当闸皮与车轮或轮毂的摩擦力不是很大的情况下，闸皮与车轮或轮毂存在相对位移时摩擦力做功，可以吸收动能；若闸皮与车轮或轮毂的摩擦力很大(大于轮胎与地面的滑动摩擦力)以致闸皮与车轮或轮毂不存在相对位移(即抱死)，则摩擦力不做功，无法吸收动能，所有的动能将由轮胎与地面的滑动摩擦力(2)所做的功来转换，显然这是不安全的。由此可见，无限制地加大闸皮与车轮或轮毂的摩擦力是不可取的。而在同样情况下减小闸皮与车轮或轮毂的摩擦力就意味者会延长制动距离，也会降低安全性。

本发明提供一种电动车的电气制动控制方法，利用附加的电气制动，将部分动能转变成电能进行利用或直接转换成热能消耗掉，从而加快动能的转换，达到缩短制动距离，提高安全性的目的；同时为了能吸收尽可能多的动能而又不损害电机和驱动功率MOS管，应用可控恒流源来消耗能量。其特征是：电机通过整流模块为装置提供电能；以刹车手柄开关控制制动控制模块的开关，进而控制恒流调节模块的工作与否；以恒流调节模块控制能耗模块能耗量的大小，在一定范围内保证电机绕组流过恒定的电流，提供恒定的制动转矩；以能耗模块来消耗电机通过整流模块提供的电能能量，达到缩短制动距离，提高安全性的目的。