[实用新型]一种电动自行车的快速能耗制动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动自行车制动系统，特指一种电动自行车的快速能耗制动装置，利用能耗制动原理实现电动自行车的快速制动。

背景技术

传统的摩擦式刹车装置，其弊端主要是不能应用在速度过快的场合，如果速度过快，摩擦力产生大量热量无法及时排除会损坏零部件，而且会产生噪音，容易受环境影响摩擦系数改变降低功能。仅仅凭借传统的方式不能满足安全的要求，而电磁吸附的制动方式应用还不成熟，容易失效，所以市场上现有的电动车刹车装置大多是摩擦式为主，即使有能耗制动，也是作为简单的辅助功能，在电动机转速较慢的时候发生作用，并不能完全实现快速刹车的需要，没有完全体现出能耗制动的独立性。

如专利02230836.9所要求制动时，通过切断电动机电流并反接，从而产生与电动机旋转方向相反的磁场，实现制动；但是这种方法对电动机的要求很高，在反接制动的时候瞬间的反向电流很大，对电动机的损坏很严重，在目前的电动车电机上无法实现。

另外，在现阶段由于能耗制动受额定反向电流的限制，并不能产生足够大的制动转矩，而且其制动转矩随着转速降低会减小，所以其过程需要比较长的时间，因此成熟的能耗制动刹车装置必须具备快速制动，安全系数大，稳定性好的特点，最大限度产生制动转矩，由辅助刹车功能变为独立的制动方式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种快速能耗制动装置，即一种能够在短时间内取得最大的制动力装置，并且对电动机没有特别的要求。

一种电动自行车的快速能耗制动装置，包括数字电位器，刹车控制系统，直流电源，永磁无刷电动机，各部分按串联电路方式以导线连接，依次为直流电源或数字电位器、永磁无刷电动机、刹车控制系统；即直流电源和数字电位器同时只能由一个位于串连电路上，上述各部分可以固定在印刷电路板上。

数字电位器技术目前比较成熟，可以直接在市场购买，规格都已成系列化；刹车控制系统主要是目前电动自行车的刹车车把控制电源与电动机的通断开关，在制动时使得电动机与数字电位器连接；永磁无刷电动机是目前比较好的电动车用电动机，效率高，动态性能好；电源一般为36-48伏的直流电源。

基于传统的能耗制动原理，在电动自行车上安装能耗制动原件，并在外接负载部分做出改进，从而可大大改善电动自行车的能耗制动性能，实现机车在短时间内的快速制动。对于现有的电动车都能够适用，从而使得制动系统真正无摩擦化。

在传统能耗制动的制动阶段，由于串连电路电阻R_z固定，改变负载电阻R_z，在额定电流允许范围内可得到较大的制动转矩，使得制动过程的时间大大缩短；但是由于在制动过程中电机转速n是一直减小的，根据制动力矩T_z＝-K₁×Φ_n×C_e×Φ_n×n_a/(R_a+R_z)，所以制动力就会减小，其中K₁×Φ_n×C_e×Φ_n是常量。通过分析得出结论：在电机转速变化时，使得电路负载电阻与转速成函数关系变化可以保持稳定的制动转矩，并可以在其允许通过的电流范围寻找最大的制动转矩，最大程度减少制动时间。

如果在制动的过程中在数字电位器两端并联一个直流可逆錾波器，就可以实现能量的回收，同时提高能源的利用率。

因此，保证n_a/(R_a+R_z)取最大值就能实现最快速度的制动，本发明通过利用一个数字电位器获得电阻Ra得以实现这个功能。利用电动车集成电路中有专门的速度控制器，可以直接得到转速的数字信号，作为一个模拟量使得数字电位器输出电阻Ra，转速的变化能够表现为模拟量电压的变化，这个电压作为数字数字电位器的输入，控制晶闸管的通断，改变串联电路中电阻值，实现需要的最佳负载电阻。电路的设计针对不种型号的电动机，需要有不同的设定参数，具体的数据必须要严格按电机额定参数计算。

附图说明

图1是电动车控制模块示意图

图2是本实用新型示意图

图3是本实用新型的原理示意图

图4是数字电位器的原理图

1：电动车辅助子系统，2：电动车电驱动子系统，3：电动车能源子系统，4：直流电源，5：数字电位器，6：刹车控制系统，7：永磁无刷电动机，8：串连电路电阻R_z

具体实施方式