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电动车’EABS

助工
2014-11-26 20:12:52     打赏

1.  EABS系统的设计原理


无刷EABS系统充分利用了无刷系统电子换向的特点,通过编程控制电机的不同运动状态。目前,无刷电机系统成熟的控制方式为三相六状态PWM驱动方式,检测电机定子和转子相对位置的3个霍尔元件产生的8个信号:001010011100101110111000,控制器程序自动删除两个非法状态,从六个状态信号产生电机驱动信号。


EABS电子刹车系统内含2套电机驱动程序:


1套是正常状态,控制电机的正常驱动、刹车断电;


2套是电刹控制程序,当有电刹信号时,程序启动,断电的同时将霍尔信号人为调整,使电机处于反转状态,相当于将磁场逆转,达到迅速制动的效果。


例如,假设电机霍尔信号为001时,在第二套电刹程序起动时,程序将其改变为100,其余状态也相应反转。在这种方式下,电机在断电后会产生短时高强度能量,能量大小由定子线圈绕组切割磁力线速度决定,当速度降为0时,电刹力消失,即转速越高制动力越强。断电状态下,电机运动产生的能量一部分用于电机制动,另一部分通过控制器内场效应驱动功率管返充回电池。



2EABS系统的主要特点


与以往的机械刹车断电方式不同,EABS系统应用了全新的制动控制思想,当有刹车信号时,电动轮毂立即制动,并且速度越快制动效果越明显。


EABS电子刹车系统不会消耗蓄电池电能,相反在制动瞬间或下坡制动时,会对电池产生短时返充电,虽然作用时间短,但对于电池极板却可以起到一定的维护效果,有利于延长电池的使用寿命


 


3. 关于EABS的实现


模拟PWM方式:


关掉上三管和三下管。


编段模拟PWM软件,占空比从095%PWM(占空比逐渐加大)来控制三下管同时打开,频率大概在12K20K左右,刹车就没有啸叫声了。


095%打开PWM的时间大概在0.5-1.2S时间内完成,然后一直保持95%的占空比的PWM下三管打开,直到刹把信号退出,这种方法电刹可以,但下波滑行反充电控制有困难,因为无法检测电机速度。


硬件PWM方式:


关掉上三管,用CPUPWM来控制三下管来实现电子刹车。


这里要注意:如果采用16f72的控制电路,有开同步续流功能,在下管上加PWM,一定会在上管上也加了PWM,要将上管的PWM信号关掉,在硬件上要作小小的改进,找一个16F72不用的I/O,来控制一个三极管(NPN)b,e接地,C极接到74HC08(积分电路)12(222电阻)13(103电阻)之间,只要在刹车时软件打开这个三极管,积分电路就输出0,这样上三管就全关闭,不受PWM的影响了,要注意的是由于三下管是反相打开的,所以PWM的占空比是反向的,也就是从100%5%的送出控制,其余的和上面的方式是一样的,因为这个方式是用PWM来控制的,不占用软件,用定时器中断来测电机速度就方便了,也就可以实现下波滑行反充电控制了。


 


4. EABS与反充电


电机电制动的原理有很多,一般均采用将三相线圈短路,类似再生回馈制动方法制动,这种制动方法控制相当简单,仅需将上桥或下桥全部开通即可。


由于靠惯性运转的直流永磁电动机相当于一个发电机,上桥或下桥全部开通后即是将发电机输出端短路,完全依靠线间电阻消耗能量,所以有两个坏处:第一是车速越快时制动力越大,容易在高速时发生事故(电机抱死,失控);第二是对MOSFET及线路损害相当严重,使零部件过热烧毁。为了克服这种毛病,EABS控制技术出现了,制动初期使用PWM调制短路开关,使其工作在间歇状态。


由于电动车控制器上桥的浮栅驱动的特殊结构,所以PWM信号只能控制下桥。


这样的控制方法获得了一个意外的效果:在制动的同时,电流表反转,电源电压升高,发生这种现象说明一个道理:电动机在向电源反充电!


在制动过程中由于使用了eabs,因而在开始时,下桥并不是持续导通的,而是不断导通与关闭,这样在导通的时候就有感应电流通过线圈》下桥》地》下桥》线圈流通,当下桥在关闭时,线圈中的电流不能马上消失,产生的感应电流就会通过线圈》上桥反向二极》电源+--》地》下桥反向二极管》线圈流通,这样就会产生反充电现象。


下桥导通占空比越大,这个反充电流也越大。但到了100%占空比时,因为所有电流都被短路,充电电流反而没有了。


这种制动方法是有风险的,电机高速运转时,由于整个系统的惯性很大,所以刹车的过程产生的能量也相当惊人,长时间使用必定会造成功率管损坏。一般的做法是选用比较好的功率管,并在启动该功能时限时使用,就是在刹车后5-8秒内即不再有电制动,避免在长距离下坡时损坏功率管。


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