刹车也能充电？！EABS 系统原理及其实现

中心议题：
    *  EABS系统的设计原理
    *  EABS系统的主要特点
    *  关于EABS的实现
    *  EABS与反充电介绍

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：001、010、011、100、101、110、111、000，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：

第1套是正常状态，控制电机的正常驱动、刹车断电；

第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。

2．EABS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0到95%的PWM(占空比逐渐加大)来控制三下管同时打开,频率大概在12K到20K左右,刹车就没有啸叫声了。

从0到95%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CPU的PWM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口,来控制一个三极管(NPN)的b极,e接地,C极接到74HC08的(积分电路)12脚(222电阻)13脚(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%到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。