一种用于电动车的刹车控制系统和控制方法与流程

本发明涉及电动车控制领域，尤其涉及一种用于电动车的刹车控制系统和控制方法。

背景技术：

现有技术中，电动三轮车均采用传统的机械式刹车，这种刹车结构在使用过程中会存在以下问题：首先制动器磨损严重，长期使用会造成制动能力下降；其次不能有效及时的刹车造成安全事故；再者超载爬坡的情况下控制器会进入堵转保护而造成溜坡的隐患；最后这种车辆在驻车时一般需要拉手刹，操作麻烦。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述现有技术存在的问题之一，本发明的一个目的在于提出一种用于电动车的刹车控制系统，该刹车控制系统会降低电磁制动器的磨损，保持较强的制动能力，刹车灵敏及时，在爬坡时不会出现控制器进入堵转保护造成溜车的隐患，而且无需拉手刹，操作方便。

根据本发明第一方面的一种用于电动车的刹车控制系统，所述电动车包括加速器、电机和电磁制动器，所述电磁制动器安装在电机上，所述电磁制动器包括制动线圈，所述刹车控制系统包括：控制器，所述控制器包括第一通信端、第二通信端和第三通信端，所述第一通信端与所述加速器相连，所述第二通信端与所述电机相连；继电器，所述继电器包括继电线圈、公共端引脚、常开触点和常闭触点，所述继电线圈与所述第三通信端相连，所述公共端引脚与所述制动线圈的第一端相连，所述制动线圈的第二端接地；开关单元，所述开关单元设于所述控制器的第三通信端与继电器之间，且其设有输入端口和输出端口，所述输入端口与所述第三通信端相连；其中，当所述加速器回位，且所述电机的转速低于其预设的阈值时，会形成电磁刹车信号，所述控制器会由第三通信端口输出电磁刹车信号，开关单元会连通继电器，使其公共端引脚与常开触点连接，从而制动线圈失电，电磁制动器制动电机。

另外，根据本发明的用于电动车的刹车控制系统，还可以具有如下技术特征：

进一步地，还包括第一续流二极管，所述第一续流二极管并联在所述制动线圈的两侧。

进一步地，还包括第二续流二极管，所述第二续流二极管与所述继电线圈并联且具有第一节点和第二节点，所述第一节点与所述开关单元的输出端口相连，所述第二节点连接于与所述公共端引脚和电源之间。

进一步地，还包括第一电阻，所述第一电阻设于所述控制器的第三通信端和所述开关单元的输入端口之间。

进一步地，还包括指示单元，所述指示单元的第一连接端连接于所述常闭触点与所述制动线圈的第一端之间，其第二连接端连接于所述第二端，所述指示单元包括第二电阻和发光二极管，所述第二电阻和所述发光二极管串联。

优选地，所述发光二极管为pn二极管，所述pn二极管的负极电性连接于所述第二端，所述pn二极管的正极电性连接于所述常闭触点与所述制动线圈之间。

进一步地，所述开关单元包括一三极管，所述三极管的基极与所述第三通信端相连，所述三极管的集电极与所述继电线圈相连。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述用于电动车的刹车控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

s10：获取电机的转速和电动车加速器的状态信息；

s20：根据所述电机的转速和所述加速器的状态信息判断是否要进行刹车；

s30：若所述电机转速低于其预设阈值，且所述加速器处于回位状态时，产生刹车信号，并根据刹车信息控制所述电动车进行刹车控制；

s40：若不满足s30中所述电机的转速和所述加速器的状态条件中的任何一个，则控制所述电动车继续行驶。

为了实现上述目的，根据本发明第二方面的控制方法可以在需要紧急刹车时能够及时刹车制动，避免发生事故，保护驾驶者的安全。

附图说明

图1为用于电动车的刹车控制系统结构示意图；

图2为电磁制动器安装在电机上的结构示意图。

图中:控制器10；第一通信端101；第二通信端102；第三通信端103；继电器20；公共端引脚201；常开触点202；常闭触点203；继电线圈204；开关单元30；输入端口301；输出端口302；电机40；电机轴401；制动片4011；后端盖402；加速器50；制动线圈60；第一端601；第二端602；第一衔铁61；第一弹簧62；制动外壳63；操控杆64；转轴65；第一续流二极管70；指示单元80；发光二极管801；第二电阻802；第二续流二极管90；第一节点901；第二节点902；第一电阻100；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

根据本发明的一种用于电动车的刹车控制系统，所述电动车包括加速器50、电机40和电磁制动器，所述电磁制动器安装在电机40上，所述电磁制动器包括制动线圈60，具体地，加速器50与电机40相连，如图2所示，电磁制动器包括制动外壳63、制动线圈60、第一衔铁61、第一弹簧62、制动片4011和操控杆6464，制动外壳603连接在电机的后端盖402上，制动外壳603内部设有安装腔室，制动线圈60安装在安装腔室的内壁上，第一弹簧62位于制动线圈60内部，其一端与制动外壳63相连，其另一端与第一衔铁61相连，且所述第一弹簧62使所述第一衔铁61向右运动的趋势，转轴65的一端固定连接在第一衔铁61上，所述转轴65可左右移动地连接在制动外壳63上，转轴65对第一衔铁61起到支撑的作用，操控杆64连接在转轴65的另一侧，制动片4011可以通过紧固件固定连接在电机轴401上，例如可以通过螺钉紧固件固定连接，制动片4011与第一衔铁61相对设置，当制动线圈60不得电时，在第一弹簧62弹性力的作用下使第一衔铁61与制动片4011紧密贴合，使电机轴401在摩擦力的作用下逐渐停止转动，从而达到制动的作用；当制动线圈60得电时，制动线圈60所产生的磁场吸引力克服第一弹簧62的弹性力，使第一衔铁61向左运动，从而第一衔铁61与制动片4011之间产生间隙，电机轴401正常旋转。

如图1所示，所述刹车控制系统包括：控制器10、继电器20和开关单元30。

控制器10，所述控制器10包括第一通信端101、第二通信端102和第三通信端103，所述第一通信端101与所述加速器50相连，所述第二通信端102与所述电机40相连；

继电器20，所述继电器20包括继电线圈204、公共端引脚201、常开触点202和常闭触点203，所述继电线圈204与所述开关单元30的输出端口302相连，所述公共端引脚201与所述制动线圈60的第一端601相连，所述制动线圈60的第二端602接地；具体地，电磁继电器20一般由铁芯、继电线圈、第二衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，继电线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，第二衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动第二衔铁的动触点与静触点(常开触点202)吸合。当继电线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，第二衔铁就会在第二弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点203)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器20的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器20线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点202”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点203”。继电器20一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

开关单元30，所述开关单元30设于所述控制器10的第三通信端103与继电器20之间，且其设有输入端口301和输出端口302，所述输入端口301与所述第三通信端103相连；具体地，所述开关单元30可以为一三极管，所述三极管的基极与所述第三通信端103相连，所述三极管的集电极与所述继电线圈204相连，所述三极管的发射极与地面相连；可以理解的是，当加在三极管发射结的电压大于pn结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。当然本发明并不限制于此，开关单元亦可以为绝缘栅双极型晶体管，具体连接方式这里不再赘述。

其中，当所述加速器50回位，且所述电机40的转速低于其预设的阈值时，会形成电磁刹车信号，所述控制器10会由第三通信端103口输出电磁刹车信号，开关单元30会连通继电器20，使其公共端引脚201与常开触点202连接，从而制动线圈60失电，电磁制动器制动电机40；值得说明的是，当加速器50未回位，而电机40的转速低于其预设的阈值时，不会形成电磁刹车信号；或当加速器50回位时，而电机40的转速高于其预设的阈值时，亦不会形成电磁刹车信号；例如，当电机40的转速大于150转/分时，控制器10内部功率管间歇导通，实现电子刹车，当电机40转速下降到150转/分以下时控制器10输出电磁刹车信号，电磁制动电路接收到控制器10刹车信号时切断电磁制动器供电，实现失电制动。该刹车控制系统会降低电磁制动器的磨损，保持较强的制动能力，刹车灵敏及时，在爬坡时不会出现控制器进入堵转保护造成溜车的隐患，而且无需拉手刹，操作方便。需要指出的是，当驾驶者释放加速器50时，控制器10检测到加速器50回位，根据霍尔信号脉冲计算电机40的转速。

进一步地，还包括第一续流二极管70，所述第一续流二极管70并联在所述制动线圈60的两侧，第一续流二极管70主要在电磁制动线圈60失电瞬间起到保护作用，防止方向电动势对其它元件造成损伤。

进一步地，还包括第二续流二极管90，所述第二续流二极管90与所述继电线圈204并联且具有第一节点901和第二节点902，所述第一节点901与所述开关单元30的输出端口302相连，所述第二节点902连接于与所述公共端引脚201和电源之间；具体地，第二续流二极管90在继电线圈204失电瞬间起到保护作用，防止反向电动势对其它元件造成损伤。

进一步地，还包括第一电阻100，所述第一电阻100设于所述控制器10的第三通信端103和所述开关单元30的输入端口301之间，通过设置第一电阻100可以起到限流的作用，以防电流过大烧坏所串联的元器件。

进一步地，还包括指示单元80，所述指示单元80的第一连接端连接于所述常闭触点与所述制动线圈60第一端601之间，其第二连接端连接于所述制动线圈60第二端602，所述指示单元80包括第二电阻802和发光二极管801，所述第二电阻802和所述发光二极管801串联。优选地，所述发光二极管801为pn二极管，所述pn二极管的负极电性连接于所述第二端602，所述pn二极管的正极电性连接于所述公共端引脚201与所述制动线圈60之间，换言之，pn二极管为电磁制动器的工作指示灯，当电磁线圈得电时，即此时不会制动，pn二极管工作灯点亮；当电磁线圈失电时，即此时制动，pn二极管工作灯熄灭。

为了防止本发明在使用时出现电量不足、抛锚等车辆无法骑行又无法推行现象，可将电磁制动器操纵杆64拨至“off”档位可收紧第一衔铁61，即使第一衔铁61向左运动使其与制动片4011产生间隙，即取消刹车功能，实现车辆的移动。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述用于电动车的刹车控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

s10：获取电机40的转速和电动车加速器50的状态信息；也就是说，刹车信号的产生与电机40的转速和加速器50的回位状态相关；

s20：根据所述电机40的转速和所述加速器50的状态信息判断是否要进行刹车；

s30：若所述电机40转速低于其预设阈值，且所述加速器50处于回位状态时，产生刹车信号，并根据刹车信息控制所述电动车进行刹车控制；同时满足电机40的转速低于阈值和加速器50处于完全回位状态才能产生刹车信号。

s40：若不满足s30中所述电机的转速和所述加速器的状态条件中的任何一个，则控制所述电动车继续行驶；也就是说，当加速器50未回位，而电机40的转速低于其预设的阈值时，不会形成电磁刹车信号；或当加速器50回位时，而电机40的转速高于其预设的阈值时，亦不会形成电磁刹车信号；例如，当电机40的转速大于150转/分时，控制器10内部功率管间歇导通，实现电子刹车，当电机40转速下降到150转/分以下时控制器10输出电磁刹车信号，电磁制动电路接收到控制器10刹车信号时切断电磁制动器供电，实现失电制动；尤其是对于一些老年人来说，反应速度较慢，刹车不及时容易造成事故，而在该控制方法下可以及时有效地刹车，避免事故的发生。

通过该控制方法可以在需要紧急刹车时能够及时刹车制动，避免发生事故，保护驾驶者的安全。

本发明的工作原理如下：当加速器50回位时，且当电机40转速低于其预先设定的阈值时，会产生制动信号，制动信号由控制器10的第三通信端103口输出，经过第一电阻100驱动三极管进入饱和导通状态，当电流经过继电器20使其产生动作，即公共端引脚201与常开触点202相接触，此时电磁制动器线圈供电被切断，衔铁由于弹簧作用与制动片4011接触产生阻力，实现失电制动；车辆进行正常骑行时，继电器20的公共端引脚201与常闭触点203闭合，电流流经电磁制动器线圈所产生的磁场吸引力克服电磁制动器的弹簧阻力，衔铁收紧与制动片4011产生间隙避免产生阻力，该刹车控制系统会降低电磁制动器的磨损，保持较强的制动能力，刹车灵敏及时，在爬坡时不会出现控制器进入堵转保护造成溜车的隐患，而且无需拉手刹，操作方便。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

本领域技术人员可以理解的是，上文中描述的本发明的多个实施例中的各个特征可以相应地省去、添加或者以任意方式组合。并且，本领域技术人员能够想到的简单变换方式以及对现有技术做出适应性和功能性的结构变换的方案，都属于本发明的保护范围。

虽然已经参考各种实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员应当理解的是，可以在其中做出形式和细节上的各种改变，而不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围。