[发明专利]电动交通工具惯性能量的可变电源回收技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种将电机工作时产生的感应电能进行回收与利用的技术领域，特别是建立了一种将电动交通工具滑行产生的惯性能量利用可变电源进行回收的技术基础与实现模型。

背景技术

任何交通工具在行驶过程中都有很大的惯性能量，为了克服惯性能量进行减速滑行或停止前进时，交通工具需要制动机制产生反向阻力抵消正向的惯性能量，传统的机械制动机制以机械磨擦损耗方式抵消了惯性能量，这不但使机械制动能力因机械制动部件的磨损而逐渐减弱，也使行驶中的惯性能量完全被浪费掉了。

对于电动交通工具而言，这种惯性能量可以从转动的电机上以电能的形式回收到蓄电池。电动交通工具的行驶驱动电机在正向转动时由电机线圈切割磁力线产生反向感电，感应电的电压随电机转速上升逐渐升高，随电机转速下降逐渐下降，但是，在不存在其它外力作用的条件下，最大反向感应电压低于提供电能的蓄电池电压，感应电直接回充蓄电池是无法实现。公知的电动交通工具使用在电机控制器内短路电机线圈的方式制动，但是高速状态下短路电机线圈产生的电压非常高，会使电机控制器内部的开关元件产生高压击穿损坏，这种技术只能在速度下降到一定程度后才能提高短路线圈的时间占比，而短路线圈也需要消耗电能，所以，公知技术很难回收惯性能量，其制动还存在滞后和故障率高的缺点，本发明建立了采用可变电源式供电实现惯性能量安全、高效、合理、即时的回收机制和技术条件。

发明内容

本发明的目的是建立一种将电动交通工具的惯性能量进行安全、高效、合理、即时回收的机制基础与实现模型。

本发明采用先对直流电源进行动态电压提升后驱动直流电机转动，当直流电机转动产生的反向感应电压高于直流电源升压前的电压，就可以将直流电源转换到升压前的形式接收感应电。改变直流电源电压的实现方式包括线圈振荡升压、电容叠加升压、直流串入升压、交直流逆变升压和多路并串联转换升压等，本说明书以多路并串联转换升压做为多种实现方式之一来表述。

电动交通工具惯性能量的回收以多路并串联转换升压做为实现方式之一时，本发明技术构成的具有直流电源升压功能的单元或装置接受多路蓄电池组输入，并根据交通工具的速度需要将多路蓄电池组按并联、串联或并串混联连接，形成不同连接形式和输出电压的可变压直流电源后，分阶段向电机供电，当电机需要低速转动时，蓄电池组在直流电源升压单元或装置内的连接形式构成低电压直流电源，当电机需要高速转动时，蓄电池组在直流电源升压单元或装置内的连接形式构成高电压直流电源。这样，对较高电压直流电源产生的反向感应电能，在减速滑行和制动时，就可以立即将蓄电池组在直流电源升压单元或装置内转换为低电压直流电源形式，来接受高电压感应电能的回充并产生制动力。例如，将两路额定电压为36V的蓄电池组接入，当电动交通工具低速行驶时，两路36V蓄电池组以并联形式连接向电机提供36V工作电压，当电动交通工具需要高速行驶时，两路36V蓄电池组以串联的形式连接向电机提供72V工作电压，高速状态下电机产生了68V反向感应电压，这时如果机械制动部件的电气特征被直流电源升压装置发现，直流电源升装置立即将两路36V蓄电池以并联方式连接，由于这时的68V反向感应电压高于36V直流电源电压，就形成了从电机向蓄电池组的反向回充电流。

本发明没有升高感应电压，而是降低直流电源电压，因此，并不形成对电机控制器内元件的超压冲击，并且可以在制动初期就立即大比例回收，具有反应快速、回收比例高及不增加控制器故障率的特点。本发明的反向电能的回收还可以对硫化蓄电池产生脉冲修复作用，延长蓄电池组使用寿命。

本发明对惯性能量的回收与利用实现了永不磨损制动机制。反向感应电能是电机转动的惯性能量的体现形式，而将反向感应电能回充蓄电池既回收了能源，也降低了感应电压产生了很好的制动效果，因此，回收形式的制动永不磨损。

本发明对惯性能量的回收与利用实现了制动能力随交通工具载重和速度增加而自动增强的动态制动能力机制。惯性能量与移动物体的总重量和速度成正比，重量和速度越大，惯性能量也越大，形成回充蓄电池的续流时间也就越长，回收产生的制动能力也就相应越强。

本发明对惯性能量的回收与利用实现了制动力量随速度逐渐减小的缓冲制动机制。惯性能量随本发明回收逐渐减小，电动交通工具速度逐渐下降，回收产生的反作用力相应减弱，形成一种缓冲制动机制。

本发明对反向电能的回收可以按照毫秒级频率来控制开通或关断比例，形成高频防抱死制动机制。当开通占空比小时，回收比例小，制动力小，使交通工具减速滑行；当开通占空比大时，回收比例大，制动力强，使交通工具快速制动，减少机械制动部件的磨损。