一种电动自行车的快速能耗制动装置制造方法及图纸

一种电动自行车的快速能耗制动装置，涉及电动自行车制动系统，其包括数字电位器，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联电路上，上述各部分可以固定在印刷电路板上。本实用新型专利技术在制动的时候能够自动根据电动车的速度，实现能耗制动时串联电阻的改变，从而稳定地获得最大的制动力矩，最大限度地实现最快速度的制动。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。技术背景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。
技术实现思路
本技术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Rz固定，改变负载电阻R"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縮短；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Tz=-K,X(DnX"XcDnXna/(Ra+lU，所以制动力就 会减小，其中K,XO^xaX^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ny(Ra+lO取最大值就能实现最快速度的制动，本专利技术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是本技术示意图图3是本技术的原理示意图图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Rz具体实施方式电动自行车的控制系统如图l主要由电动车辅助子系统l，电动车电驱动子系统2，电 动车能源子系统3三大模块组成。本技术的装置示意图如图l所示，整个装置包括数字电位器5、刹车控制系统6， 直流电源4，永磁无刷电动机7，各部分按串联电路方式以导线连接，依次为直流电源4或数 字电位器5、永磁无刷电动机7、刹车控制系统6;即直流电源4和数字电位器5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，便于安装。一般电动自行车采用的直流电源4大多为36-48伏的直流电源，永磁无刷电动机7承受的最大电流为正常工作额定电流的三倍，本装置安装在电动车辅助子系统1的电路板上。首先，在电动车行使过程中遇到紧急情况需要制动，驾驶人员通过作用于车把上的手 刹把，控制刹车控制系统6，使得电动车能源子系统3立即与电动车电驱动子系统2迅速 断开，电动机7失去了驱动力，这时刹车控制系统6使得电动机7和数字电位器5组成回 路，开始进入能耗制动阶段。基于上面描述，当能耗制动阶段开始时，由于电动自行车的初始速度比较快，电动机 7的转动的速度也比较快，电动车上的转速表实际是一个电压的模拟量，把电动车速度表 电压模拟量的输出接到数字电位器5中如图4所示的输入端Vin，输入端Vin接收到一个 电压后与自身的工作电压进行比较，通过输入电压和工作电压的比较，由晶闸管控制电阻 的改变，输出一个电阻值。根据上面所述，驾驶员只要控制刹车控制系统6的启用，就能使得数字电位器5随着 电动车速度的变化，通过转速表上模拟量的改变，即数字电位器5输入端的电压改变，能 够实现输出电阻的不断改变，保证在能耗制动过程中保持电动机7反转时电流的稳定以及 电流的大小，避免了反转时瞬间强大电流对电动机7的损坏。可以根据电动自行车上电动机型号的不同，设置数字电位器5的工作电压，通过回路 的最大电流最大限度保持在一个稳定值，这样产生的制动力矩与车速的快慢保持一个稳定 的关系，反转电流接近但不超过电动机最大的承受电流，因此，电动车的制动时间也能实 现最短化，达到快速停止的目的。最后，当制动解除需要启动行使时，驾驶员通过控制刹车控制系统6，使得电动机7 与数字电位器5组成的回路断开，与直流电源4连接，重新让电动车能源子系统3立即与 电动车电驱动子系统2连接，电动机7获得驱动力，进入正常行驶阶段。能耗制动的安装完全不影响整车的外观，只要合理配置在集成电路板，因为体积很小， 不影响电动车原来的行驶性能。.权利要求1、一种电动自行车的快速能耗制动装置，其特征在于包括数字电位器(5)，刹车控制系统(6)，直流电源(4)，永磁无刷电动机(7)，各部分按串联电路方式以导线连接，依次为直流电源(4)或数字电位器(5)、永磁无刷电动机(7)、刹车控制系统(6)；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。2、 权利要求l所述的一种电动自行车的快速能耗制动装置，其特征在于数字电位器(5)，刹车控制系统(6)，直流电源(4)，永磁无刷电动机(7)固定在印刷电路板上。3、 权利要求l所述的一种电动自行车的快速能耗制动装置，其特征在于在数字电位器 (5)两端并联一个直流可逆錾波器。专利摘要一种电动自行车的快速能耗制动装置，涉及电动自行车制动系统，其包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动自行车的快速能耗制动装置，其特征在于：包括数字电位器（５），刹车控制系统（６），直流电源（４），永磁无刷电动机（７），各部分按串联电路方式以导线连接，依次为直流电源（４）或数字电位器（５）、永磁无刷电动机（７）、刹车控制系统（６）；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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，王匀，王霄，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]