專利名稱：電動自行車能量再生輔助電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電動自行車驅動控制技術領域，進一步可以應用于電動三輪車、電動摩托車等電動車輛驅動控制領域。涉及一種電動自行車能量再生輔助電源。
本發(fā)明的特點還在于輔助電池是在車輛剎車和下坡時，利用電機的再生制動所回收的電能進行充電。
主電池與驅動控制器通過開關S1連接，輔助電池與驅動控制器通過開關S2連接，輔助電池與輔助設備直接連接。主電池提供電機運行所需能源，其電壓按電機額定電壓配置；輔助電池電壓按輔助設備工作電壓選取，因此不需要經(jīng)過DC/DC降壓，直接向輔助設備供電。
車輛正常運行時，開關S1導通，開關S2關斷，主電池通過S1和驅動控制器提供電機運行所需能源，輔助電池直接向輔助設備供電。
車輛制動時，使開關S1關斷，開關S2導通，如圖4所示。此時，由于車輛制動，不需要主電池向電機供電，同時電機工作于發(fā)電機工況，電機再生能量通過開關S2被輔助電池回收，并向輔助設備供電。另外，開關S1關斷，切斷主電池和電機的電氣聯(lián)系，保證回饋能量給輔助電池充電。
由于輔助設備功耗較小，因此電機的再生制動基本上可以滿足輔助電池的充電，這樣就不需另外配備專用充電器。驅動控制器在電動自行車正常行駛時，利用動力蓄電池中的電能驅動電機，進而驅動自行車前進；在車輛剎車和下坡時，使電機工作于發(fā)電機工況，將自行車行駛時的動能和下坡時的重力勢能損失轉化為電能并儲存在輔助蓄電池中，提供輔助設備所需能源。
本發(fā)明可以節(jié)省驅動系統(tǒng)中的DC/DC降壓裝置，由于小容量鉛酸蓄電池價格低廉，因此降低了車輛成本；由于使再生制動回饋的能量得到了有效利用，因此在提高電動自行車一次充電行駛里程的同時，也節(jié)省能源；另外，由于采用了電機的再生制動，因此減少了機械剎車部分的磨損，延長了電動自行車的壽命，同時剎車噪音也有所降低；提高電動自行車技術含量，增強市場競爭力。
以下結合附圖
和發(fā)明人給出的實施例。對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明是一種新型的電動自行車能源儲存方式，即主電池提供電機運行所需能源，其電壓按電機額定電壓配置；另配置一輔助蓄電池，該電池電壓按輔助設備工作電壓選取，因此不需要經(jīng)過DC/DC降壓，直接向輔助設備供電，如圖2所示。
由于輔助設備功耗較小，因此電機的再生制動基本上可以滿足輔助電池的充電，這樣就不需另外配備專用充電器。驅動控制器在電動自行車正常行駛時，利用動力蓄電池中的電能驅動電機，進而驅動自行車前進；在車輛剎車和下坡時，使電機工作于發(fā)電機工況，將自行車行駛時的動能和下坡時的重力勢能損失轉化為電能并儲存在輔助蓄電池中，提供輔助設備所需能源。
本發(fā)明對于采用多種電機、蓄電池、驅動控制器功率器件的電動自行車都適用。電機包括永磁無刷直流電機、永磁有刷直流電機；蓄電池包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫蓄電池；驅動控制器功率器件可采用GTR(功率晶體管)、MOSFET(金屬-氧化物-半導體型場效應晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、GTO(門極關斷晶閘管)。
車輛正常工作時，開關S1導通，開關S2關斷，如圖3所示。此時，主電池通過開關S1向電機供電，輔助電池單獨向輔助設備供電，兩者之間沒有電氣連接；車輛制動時，使開關S1關斷，開關S2導通，如圖4所示。此時，由于車輛制動，不需要主電池向電機供電，同時電機工作于發(fā)電機工況，電機再生能量通過開關S2被輔助電池回收，并向輔助設備供電。另外，開關S1關斷，切斷主電池和電機的電氣聯(lián)系，保證回饋能量給輔助電池充電。
圖中，Ub1代表主電池電壓，Ub2代表輔助電池電壓，S1、S2為繼電器，VT1～6代表電機控制器的6個功率開關，VD1～6表示和功率開關反并聯(lián)的6個二極管。
在車輛運行的任一時刻，各功率開關的開、關狀態(tài)決定于此時的電機轉子位置，附圖5所示為當車輛制動，且功率開關4處于導通狀態(tài)下的電流方向，此時由于電機轉子繞組反電動勢的存在使回路電流上升；當功率開關4關斷時，由于繞組電感的存在，使二極管VD1導通，電流方向如附圖7所示，通過開關S2向輔助電池充電。
權利要求
1.一種電動自行車能量再生輔助電源，包括電機、主蓄電池，其特征在于，還包括一另外設置的輔助電池，輔助電池與主蓄電池并聯(lián)，在電機和主蓄電池之間還連接有一驅動控制器，驅動控制器功率部分對于永磁無刷直流電機是三相逆變橋，對于永磁有刷直流電機，其功率部分是半橋結構；主蓄電池與驅動控制器通過開關S1連接，輔助電池與驅動控制器通過開關S2連接，電機再生制動所回收的電能通過驅動控制器對輔助電池進行充電。
2.如權利要求1所述的電動自行車能量再生輔助電源，其特征在于，所述功率器件采用功率晶體管GTR或金屬一氧化物一半導體型場效應晶體管MOSFET或絕緣柵雙極型晶體管IGBT或門極關斷晶閘管GTO。
3.如權利要求1所述的電動自行車能量再生輔助電源，其特征在于，所述蓄電池是鉛酸蓄電池或鋰離子電池或鎳氫蓄電池。
4.如權利要求1所述的電動自行車能量再生輔助電源，其特征在于，所述電機是永磁無刷直流電機或永磁有刷直流電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動自行車能量再生輔助電源，包括電機、主蓄電池，還包括一另外設置的輔助電池，輔助電池與主蓄電池并聯(lián)，在電機和主蓄電池之間還連接有一驅動控制器，驅動控制器功率部分對于永磁無刷直流電機是三相逆變橋，對于永磁有刷直流電機，其功率部分是半橋結構；主蓄電池與驅動控制器通過開關S1連接，輔助電池與驅動控制器通過開關S2連接，電機再生制動所回收的電能通過驅動控制器對輔助電池進行充電。因此不需經(jīng)過DC/DC降壓，由于輔助設備功耗較小，因此利用電機的再生制動基本上可以滿足輔助電池的充電。本發(fā)明節(jié)省了驅動系統(tǒng)中的DC/DC降壓裝置，另外由于使再生制動回饋能量得到了有效利用，因此也提高電動自行車一次充電行駛里程。
文檔編號B60L11/12GK1473726SQ0310802
公開日2004年2月11日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權日2003年5月14日
發(fā)明者曹秉剛, 李竟成, 譚文靜, 康龍云, 楊仲慶 申請人:西安交通大學