[实用新型]一种能量回收式电动自行车刹车系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电动自行车刹车技术领域，特别涉及一种能量回收式电动自行车刹车系统。

背景技术

现有电动自行车的制动方式中，普遍采用车辆在行驶过程中将动能通过机械摩擦转化为热能消耗掉，该制动方式能有效将行驶中的车辆减速或者停止，确保了车辆行驶的安全性，但该制动方式降低了车辆行驶过程中的能量利用率，当需要频繁制动时，制动装置表面温度会逐渐升高，导致制动效果减弱，严重时甚至失效，同时采用机械制动方式，会使车轮和制动装置中的摩擦片持续磨损，需要经常更换车轮和刹车片才能保障电动自行车的刹车性能，增加电动自行车后期的维修保养费用。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种能量回收式电动自行车刹车系统，以提高电动自行车在刹车过程中的能量回收率和刹车灵敏度。

针对本实用新型的发明目的，本实用新型提供一种能量回收式电动自行车刹车系统，包括驱动轮、启动/加速控制器、手刹控制器、电动机、储能装置、变换器、逆变器，刹车系统控制器，所述手刹控制器由手柄、刹车柄、弹性连接件和刹车度传感器组成，弹性连接件两端分别连接手柄和刹车柄的同一端，形成具有弹性回位功能的型一体化结构，刹车度传感器分别安装在手柄和刹车柄的另一端，用于检测手刹和刹车柄之间的距离；所述电动机上还设有转速传感器，用于检测电动机的转速；所述储能装置由蓄电池和超级电容构成；

上述驱动轮与电动机相配合，形成机械传动；所述储能装置与电动机串联，形成电动机的供电单元，并且储能装置与电动机之间还设有逆变器；所述储能装置中的蓄电池和超级电容并联，并且蓄电池和超级电容上分别串联有变换器；所述刹车系统控制器接收手刹控制器发出的刹车模拟信号进行分析计算，控制储能装置中蓄电池和超级电容的充/放电过程，进而控制电动机的工作状态。

上述能量回收式电动自行车刹车系统包含如下四种模式：

启动模式：当电动机启动时，刹车系统控制器接收电动机转速传感器和启动/加速控制器的启动信号，该信号经刹车系统控制器分析计算，控制储能装置中的蓄电池和超级电容通过逆变器向电动机同时供电，使电动自行车能够快速启动；

匀速/加速模式：当电动机匀速/加速时，刹车系统控制器接收电动机转速传感器和启动/加速控制器的匀速/加速信号，该信号经刹车系统控制器分析计算，控制储能装置中的蓄电池通过逆变器单独向电动机供电，使电动自行车在不降低行驶速度的同时，合理分配供电能量；

减速模式：当电动机减速时，刹车系统控制器接收手刹控制器的减速模拟信号，该模拟信号经刹车系统控制器分析计算，控制储能装置中的蓄电池回收减速过程中产生的电能，在回收电能的同时给电动机提供制动转矩，实现电动自行车的减速；

紧急制动模式：当电动机紧急制动时，刹车系统控制器接收手刹控制器的紧急制动模拟信号，该模拟信号经刹车系统控制器分析计算，控制储能装置中的蓄电池和超级电容迅速回收紧急制动过程中产生的电能，并且由于在蓄电池的基础上安装了超级电容，可进行较大功率的电能回收，此时给电动机提供的制动转矩远大于减速模式下提供的制动转矩，实现了电动自行车的紧急制动。

本实用新型的制动原理：当制动减速或紧急停车时，根据“左手定则”确定出转子电流和恒定磁场作用所产生的转矩方向与转速方向相反，故产生制动转矩，此时电动机相当于一个发电机，将机械能(电动自行车惯性所产生的动能)转化为电能储存起来，并且给电动机提供了制动转矩，因而实现了电动自行车的制动功能。

本实用新型中，实用新型人提出一种“刹车度”的概念，即手刹控制器的制动模拟信号为“刹车度”，当不捏手刹控制器时，刹车度为0，当手刹捏到底时，刹车度为100％，根据刹车度的大小将制动分为两种模式：减速模式为0<B<＝85％，紧急制动模式为85％<B<＝100％。实用新型人通过大量实验得出数学模型：B＝(1-d/D)＊100％(其中B—刹车度，d—当前刹车柄与手柄的距离，D—不刹车时刹车柄与手柄的距离)，该模拟信号通过系统控制器能够精确计算出当前刹车情况，从而控制执行器对驱动轮进行制动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型在现有技术的电动自行车蓄电池作为储能装置的基础上，增加了超级电容作为辅助的储能装置，当电动自行车启动时，利用超级电容可大功率放电的性能，加快电动自行车的启动速度，当电动自行车紧急制动时，利用超级电容可大功率充电的性能，加快了电动自行车的制动速度。