电动自行车刹车历史演变和个人最近调试成果

发表于 2023-1-31 10:36

本帖最后由小泥鳅的成长于 2023-1-31 10:50 编辑

#申请原创# 电动自行车刹车历史演变和个人最近调试成果
电动两轮车上的刹车功能，经过长时间的发展已经由单纯的刹车断电演变成断电的同时还需要把动能转换成电能反冲回电池，以增加续航里程。随着滑板车的兴起，刹车被赋予更多的功能。在滑板车上目前一些制造商把机械刹车逐渐改为电子刹车。这就要求电子刹车需要做到在速度高惯量大的情况下实现短距离迅速刹停。这对电子刹车提出了更高的控制要求。
笔者最近在调试相关的软件功能，在此也记录一下每种刹车方式的区别和历史演进以及目前个人最新的调试成果。也希望有更多的技术大拿一起讨论，给小弟一些新的技术灵感。
1：硬件开发平台：凌鸥088MCU12管控制器
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2：原理图设计

3：测试结果展示
紫色波形代表相线电流
黄色波形是刹车信号（低电平有效）
接下来我就从最初始的功能开始展示测试结果：
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上图是最原始的刹车功能，控制器接收到刹车信号后，经过处理直接关闭驱动管，让车子自由滑行。随着更多需求的提出，开始出现反充电功能，于是出现了短下管的刹车方式。
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上图为短下管方式，实现了动能转换成电能的功能，但是此方法有比较明显的弊端，容易损坏驱动管，随着技术的发展，反推的方式孕育而生。
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上图为Q轴负电流闭环反推方式波形，此方式可以有效解决短下管烧管子的问题，但是如果处理不好，在空载刹车快停下时可能会发生电机反转的情况，PI参数不合适的情况下也会有刹车力度上升慢的情况。为了解决这些问题可以适当改变一点思路。Q轴电流不进行闭环处理且Q轴的电压给与最小幅值限制，已解决反转和力度上升慢的问题。
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上图即为Q轴开环且Q轴电压给与最小幅值限制的刹车波形，从图中可以看出，电机被迅速刹停，而且实际观察电机不会出现反转的情况。这种方法基本可以满足所以两轮车的刹车需求。但是随着滑板车的兴起，对刹车距离提出了更高的要求，再用此方法就有点力不从心。我目前的做法是把D轴的电流控制也加入进来。实现更短的刹车距离。
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上图是我目前最新调试的刹车性能，加入了D轴电流控制的刹车波形，从图中可以看出刹车的反充电流比没有加入的要大，由于是空载测试，刹停时间上看不出什么区别，实际上车测试中本人亲测刹车距离有比较好的提升，原先25公里时速的刹车距离在9米左右，优化后可以刹车距离可以做到6米甚至更短，满足客户要求的7米之内。
总结，最初简单的一个刹车功能在不断赋予新的功能后变得越来越复杂丰满，相信在以后的发展中还会有新的要求提出，后续有新的进展笔者也会持续更新。

发表于 2023-1-31 22:23

学习了解一下，多谢楼主分享，受教了。

@如歌aaa · 发表于 2023-1-31 23:43

啥是 D 轴和 Q 轴？

发表于 2023-2-1 00:10

首先搞清楚ABS电子刹车，刹车猛了，车是可以停下来，人飞了

发表于 2023-2-1 00:11

首先搞清楚ABS电子刹车，刹车猛了，车是可以停下来，人飞了

发表于 2023-2-1 08:47

无刷直流电机的理论矢量控制轴，d代表直轴,q代表交轴。

发表于 2023-2-1 09:13

WK520077778 发表于 2023-2-1 00:11
首先搞清楚ABS电子刹车，刹车猛了，车是可以停下来，人飞了

刹车太猛确实会出现人飞出去的情况，本人在测试的时候也出现过，但是在保证安全的情况下，也是可以做到短距离刹车效果，当然这个和滑板车的功率以及驱动方式也有关系。电机功率太小想出猛力也比较难。前驱猛刹车很容易飞出去，后驱的话容易甩尾。猛刹车一般也是在比较紧急的情况下使用。作为一个安全的辅助功能。

发表于 2023-2-1 10:30

学习了解一下

发表于 2023-2-1 10:37

之前也捣鼓过一段时间，楼上的都是懂行的，与同仁同行，其乐无穷！

发表于 2023-2-1 10:58

电动自行车也弄一个安全带

发表于 2023-2-1 14:01

电子刹车会有失灵的可能，参考特死啦刹不住。电动自行车我还是要机械刹的。

发表于 2023-2-1 15:06

coody 发表于 2023-2-1 14:01
电子刹车会有失灵的可能，参考特死啦刹不住。电动自行车我还是要机械刹的。 ...

是的，你有这个顾虑是正常的，就目前来说绝大部分还是机械刹车和电子刹车同时存在的。就是考虑到这个安全原因，同时这两个制动功能也有互补作用，只要有一个是好的，就可以有效的保护用户安全，所以电子刹车的存在也是很有意义的。

发表于 2023-2-1 20:11

机械刹车和电子刹车相结合……

发表于 2023-2-1 22:49

我还以为刹车就是一个简单的制动器，类似于继电器那样，通电吸合把车刹住，没想到还有这么多技术在里面

乐拓(LOTO)多年专注虚拟示波器，强调软件，精简硬件，专业研发示波器及周边模块。软件强大，功能丰富可扩展，是LOTO示波器持续追求的客户价值。www.loto-ins.com

发表于 2023-2-2 11:15

隐现619 发表于 2023-2-1 15:06
是的，你有这个顾虑是正常的，就目前来说绝大部分还是机械刹车和电子刹车同时存在的。就是考虑到这个安全 ...

其实我觉得，刹车装置在刚开始的一段行程，启动电子刹车，行程超过某个位置后，开始带动机械刹，这样比较好，但是装置复杂。

发表于 2023-2-2 11:16

LOTO虚拟示波器发表于 2023-2-1 22:49
我还以为刹车就是一个简单的制动器，类似于继电器那样，通电吸合把车刹住，没想到还有这么多技术在里面

乐 ...

如果不考虑能量回收，则电子刹车就很简单。考虑能量回收，就复杂了。

发表于 2023-2-2 13:38

syh2431 发表于 2023-2-1 20:11
机械刹车和电子刹车相结合……

是的，类似于比亚迪最新发布的高端仰望系列，它可以不用机械刹车做到快速刹停，原理就和这个很类似。但是有国家标准在，机械刹车必须要有，他这个就是两个刹车同时存在的。

发表于 2023-2-2 13:40

coody 发表于 2023-2-2 11:15
其实我觉得，刹车装置在刚开始的一段行程，启动电子刹车，行程超过某个位置后，开始带动机械刹，这样比较 ...

事物是不断发展的，以后还真有可能出现你说的这个情况，就如同电子刹车的发展一样，从就开始的简单断电，到现在的兼顾安全。后面的发展都有很大的想象空间

发表于 2023-2-2 13:44

LOTO虚拟示波器发表于 2023-2-1 22:49
我还以为刹车就是一个简单的制动器，类似于继电器那样，通电吸合把车刹住，没想到还有这么多技术在里面

乐 ...

是的，和想象的还是有出入，它是在不增加硬件成本的情况下，使用软件做出来的更多功能。

发表于 2023-2-14 10:43

短距离迅速刹停会不会把人甩出去啊

[电动出行] 电动自行车刹车历史演变和个人最近调试成果

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