智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)，包括電池、智能控制器、控制線纜和直流串勵電機。智能控制器根據加速器信號的大小變化控制脈寬調制電路的輸出，控制電機速度和電流的變化；控制器收到制動踏板的剎車信號后，切斷控制器輸出，同時對剎車信號計時，如果剎車信號持續(xù)3秒以上，電剎車功能啟動，此時由于慣性作用，電機仍在運轉，智能控制器控制電機實現無觸點的正反轉換向，利用電機的電磁能給電池反充電及啟動電剎車功能；如果剎車信號未達到3秒，則電剎車功能不啟動。本發(fā)明根據不同道路情況設計的全智能型控制系統(tǒng)，利用電機的電磁能給電池反充電及e-ABS剎車，延長了續(xù)行里程，強化了剎車功能，并可減輕機械剎車的磨損。
【專利說明】智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種智能控制電剎車反充電功能的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電動觀光車、電動巡邏車等電動車，在場地行駛過程中，會遇到各種各樣的路況，如較為平坦的路況、坡道較多的類似丘陵路段的路況、上下坡道較陡且坡道較長的路況等，加之景區(qū)客流量大，且行人有時會走在道路的中央，這樣，就不能簡單地實行電剎車，達不到最佳的整車行駛狀況。因為電動車在電剎車時，電機的電磁能轉換為電能具有一定的能量損失，且車輛因剎車停止再重新啟動，啟動所需扭矩大，電流也大，消耗的電池能量最大。
[0003]在需要大的啟動力矩的情況下，直流串勵電機往往由于其技術成熟、價格低廉并且具有優(yōu)良的啟動力矩特性而得到大量的使用，目前市場上的電動車上普遍使用該直流串勵電機。但是這種電機使用的電磁換向器存在體積和接觸電阻較大、觸點壽命短的問題。由無機械觸點的電力電子器件代替電磁換向器來實現電機的正反轉控制，可以很好地解決上述問題。附圖1給出了這類能實現無接觸器電子安全換向的直流串勵電機控制系統(tǒng)的接線原理圖，該系統(tǒng)具有e-ABS剎車和給電池反充電的功能，是串勵電機控制方法的革命性突破，具有節(jié)能環(huán)保之功效，符合國家的產業(yè)政策。
【發(fā)明內容】
[0004]為克服現有傳統(tǒng)電動車采用串勵電機控制系統(tǒng)的設計缺陷，提供一種全新的、智能型的電剎車反充電功能控制系統(tǒng)，通過智能控制方法實現電子無觸點正反向換向，從而達到安全、可靠的駕乘目的。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案如下:
智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)，包括電池、智能控制器、控制線纜和直流串勵電機，其中，直流串勵電機采用全橋電路來單獨接線勵磁繞組實現電機雙向電流的控制，實現力矩換向功能；采用互補雙半橋電路單獨接線電樞繞組實現電機單方向電流控制且確保電能反饋回電源通道；通過電流反饋控制兩繞組的電流大小一致，進而確保電機電刷與集電極之間換向成功，所述智能控制器根據加速器信號的大小變化控制脈寬調制電路的輸出，控制電機速度和電流的變化；控制器收到制動踏板的剎車信號后，切斷控制器輸出，同時對剎車信號計時，如果剎車信號持續(xù)3秒以上，電剎車功能啟動，此時，由于慣性作用，電機仍在運轉，智能控制器控制電機實現無觸點的正反轉換向，利用電機的電磁能給電池反充電及啟動電剎車功能；如果剎車信號未達到3秒，則電剎車功能不啟動。
[0006]進一步地，所述控制器與制動踏板之間還設有霍爾開關。
[0007]上述智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)在電動車上應用時，所述控制系統(tǒng)安裝在電動車上，并與電動車的功能開關連接。
[0008]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明根據不同道路情況而設計的全智能型電剎車/反充電控制系統(tǒng)，利用電機的電磁能給電池反充電及e-ABS剎車，延長了續(xù)行里程，強化了剎車功能，并可減輕機械剎車的磨損。
[0009](2)由于通過全橋電路控制勵磁繞組電流的方向，可以取消現有電動觀光車換向所采用的有觸點電磁換向器(共2只接觸器)，改為無觸點換向，安全可靠。
[0010](3)通過采用科學的控制方法，可以取得最經濟的運行效果。適用于多種電動車，利于推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為直流串勵電機控制系統(tǒng)的接線原理圖；
圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的原理框圖；
圖3為開關式霍爾元件的原理圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，本發(fā)明的直流串勵電機采用半導體開關元件組成的全橋電路控制直流串勵電機的勵磁繞組的雙向電流，采用另一半導體開關元件組成的互補雙半橋電路控制直流串勵電機的電樞繞組的單方向電流，互補雙半橋電路是指半導體開關元件組成的全橋電路中一組上下臂結構的下臂開關用二極管替代且另一組上下臂結構的上臂開關用二極管替代。通過電流反饋控制系統(tǒng)控制所述勵磁繞組和電樞繞組的電流相等，實現電機的正反轉控制，從而通過再生制動原理實現串勵電機控制系統(tǒng)的e-ABS剎車和給電池反充電的功能。
[0013]本發(fā)明智能控制系統(tǒng)控制直流串勵電機正反轉向的具體實施過程為:
第I象限和第III象限穩(wěn)定運行時，勵磁繞組的電流由全橋電路斬波控制穩(wěn)定在單一極性下，并且通過電樞繞組和勵磁繞組的電流反饋信息控制勵磁電流始終追隨電樞電流使兩者大小相等，其中第I象限運行勵磁繞組電流的方向與第III象限運行勵磁繞組電流的方向相反；電樞繞組的電流由互補雙半橋電路斬波控制其大小追隨用戶與負載要求。互補雙半橋中的兩開關導通時，電樞電流在電源與電樞反電勢之差的正壓下增加，電源向電樞繞組供電；關斷時反電動勢不改變極性，電樞電流在電源電壓與放電動勢之和的負壓下減小，是電機磁場能量同時向電源和負載供能，實現反充電和能量再生制動(e-ABS)，沒有機械能向電源供電。以高頻開關頻率來控制雙半橋的開關占空比可準確控制電樞電流大小來控制電機力矩大小和速度大小，滿足應用要求。注意第I象限的轉速方向和勵磁電流方向與第III象限相比同時改變因此電樞反電勢的極性在此兩象限不變。
[0014]第II象限和第IV象限穩(wěn)定運行時，勵磁繞組的電流勵磁繞組的電流由全橋電路斬波控制穩(wěn)定在單一極性下，并且通過電樞繞組和勵磁繞組的電流反饋信息控制勵磁電流始終追隨電樞電流使兩者大小相等，但此時第II象限運行勵磁繞組的電流方向與第I象限勵磁繞組方向相反而第IV象限運行勵磁繞組的電流方向與第III象限勵磁繞組電流方向相反，因此第II，IV象限的反電勢極性相同但都與第I，III象限的反電勢極性相反；電樞繞組的電流由互補雙半橋電路斬波控制其大小追隨用戶與負載要求。互補雙半橋中的兩開關導通時，電樞電流在電源與電樞反電勢之和的正壓下增加，電源和機械能同時向電機磁場供能；互補雙半橋中的兩開關關斷時，電樞電流在電源電壓與電樞反電勢之差下變化，機械能通過電機磁場向電源供電實現能量回饋。
[0015]本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)應用在電動觀光車上時，在車輛行駛過程中，因速度過快(長下坡、陡坡)或前方有行人，需要減速，這時，駕駛員會點剎，讓速度減慢或避開行人，但不是真正想使車輛停下來，這時，電剎車的功能不起作用；若真正想使車輛停下，帶人或避讓行人，駕駛員會連續(xù)踩住制動踏板，直至車輛停下為止，這時，控制器對剎車信號的計時超過3S時，電剎車才會起作用，控制器控制全橋場管的導通順序，從而控制電機實現無觸點的正反轉換向，電剎車(再生制動)加上機械剎車功能，使車輛快速減慢速度直至停止。再生制動同時使得控制系統(tǒng)對電池反充電，節(jié)能環(huán)保，屬于國家大力扶持的節(jié)能環(huán)保車輛。
[0016]此外，智能控制器還可以連接到各功能開關，如控制觀光車上的喇叭、前進/后退開關、雨刮器開關、燈具開關、檔位開關、速度傳感器等部件，使得整車系統(tǒng)更先進、安全、可靠、人性化。
[0017]圖3給出了開關式霍爾元件的原理圖。開關霍爾為磁控式元件，開關霍爾(如S3020等)固定在踏板正下方的車架接片上，是不動的，磁鋼固定在踏板上，隨踏板運動。制動踏板在零位時(未踩下)，霍爾出輸高電平(4.3V)，制動踏板踩下時，磁鋼隨踏板向下運行靠近霍爾元件，此時，磁鋼的磁場穿過霍爾元件，霍爾元件輸出低電平(OV)給控制器(剎車信號)，控制器關斷無輸出。由于采用的開關霍爾元件為非接觸式元件，可靠性高，壽命長，免維護。
【權利要求】
1.智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)，包括電池、智能控制器、控制線纜和直流串勵電機，其特征在于，智能控制器根據加速器信號的大小變化控制脈寬調制電路的輸出，控制電機速度和電流的變化；控制器收到制動踏板的剎車信號后，切斷控制器輸出，同時對剎車信號計時，如果剎車信號持續(xù)3秒以上，電剎車功能啟動，此時，由于慣性作用，電機仍在運轉，智能控制器控制電機實現無觸點的正反轉換向，利用電機的電磁能給電池反充電及啟動電剎車功能；如果剎車信號未達到3秒，則電剎車功能不啟動。
2.根據權利要求1所述的智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器與制動踏板之間還設有霍爾開關。
3.如權利要求1或2所述的智能型電剎車反充電功能控制系統(tǒng)在電動車上的應用，所述控制系統(tǒng)安裝在電動車上，并與電動車的功能開關連接。
【文檔編號】H02J7/14GK104037924SQ201410287014
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】孫愛梅, 吳光耀, 徐亞南 申請人:南京大陸鴿高科技股份有限公司