CN2923415Y - 助力模式电动车有刷电机控制器 - Google Patents

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肖军
王建国
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Abstract

助力模式电动车有刷电机控制器，其特征是设置单片机微处理器，单片机微处理器以刹车检测电路、转把检测电路、实时速度检测电路、电池电压和由限流保护电路输出的功率管的工作电流为检测信号，在无刹车信号及有手把电压时在脉冲功率驱动电路中输出电机驱动信号；在有刹车信号时关断功率管的电机驱动信号的输出；在功率管的工作电流超过设定值时，单片机微处理器减小脉冲功率驱动电路输出驱动信号的脉冲宽度。本实用新型通过人力和控制器输出功率的柔性结合，达到助力之目的。

Description

助力模式电动车有刷电机控制器
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车的有刷电机控制器，更具体地说是一种具有助力模式的电动车电机控制器。
背景技术：
目前装配有刷电机的电动自行车，有人力骑行功能和全电动运转功能，一般在电池供电不足或者没电的情况下进行人力骑行。现有市场上的1∶1、1∶2等电动车助力模式，是在自行车花盘中轴位置加装速度信号传感器，通过判断人踩动脚踏以后花盘转动的速度，控制器给电机输出相应的脉冲电压驱动，人踩的速度越快，控制器输出给电机的功率越大。这种助力模式下，人力很难直接输出有效的驱动功率，难以达到助力目的；在电动车的骑行过程中，无法实现人力和电力功率的柔性结合；同时因需要使用速度传感器，增加了整车的复杂性。
在一定范围内，电机的转动速度与加在其上的电压成正比例关系。使用有刷电机的电动自行车上装配的控制器，通过检测转把的电压信号，使用功率管MOSFET，对供电电池的电压进行脉冲宽度调制，输出脉冲电压信号，实际上就使电机获得的平均电压得到调节，从而调节电机转速和车速。使用这种电压PWM调节方式，在电动车转把输出信号不是最大的情况下，控制器使用的功率MOSFET均工作在开关状态下，输出脉冲电压信号，这种形式会产生一定的开关损耗，并对电池供电产生冲击，对电池的使用寿命有一定影响。
发明内容：
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种通过人力和控制器输出功率的柔性结合，真正达到助力目的的助力模式电动车有刷电机控制器。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型的结构特点是设置单片机微处理器、电源转换电路、转把检测电路、刹车检测电路、实时速度检测电路、限流保护电路、电池欠压保护电路，并由功率管MOSFET构成的脉冲功率驱动电路；
所述单片机微处理器以刹车检测电路、转把检测电路、实时速度检测电路、电池电压和由限流保护电路输出的功率管MOSFET的工作电流为检测信号，在无刹车信号及有手把电压时在脉冲功率驱动电路中输出电机驱动信号；在有刹车信号时关断所述功率管MOSFET的电机驱动信号的输出；在功率管MOSFET的工作电流超过设定值时，单片机微处理器减小脉冲功率驱动电路输出驱动信号的脉冲宽度。
本实用新型的结构特点也在于：
所述电源转换电路具有MOS驱动电源Vcc和5V电源两路输出；
所述转把检测电路是由单片机微处理器通过电阻R1接收转把电压信号；
所述实时速度检测电路是以电机分压信号为检测信号，经放大和滤波在单片微处理器中A/D转换；
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型可以采用嵌入式单片机，智能化程度高，硬件结构简单，工作可靠性高。
2、本实用新型对电动车实际运行中的电机速度是以电机分压信号为检测信号，不需要使用速度传感器。
3、本实用新型通过单片机软件输出驱动脉冲和进行宽度调整(PWM)电路，在非限流状态下，输出直流驱动信号，有效降低MOS管开关损耗。
4、本实用新型是通过控制输出功率来对车速进行控制，而不是只对输出脉冲电压进行调节；
5、本实用新型是通过单片机软件来进行车速、转把信号识别，使控制器输出可调节的助力功率。当控制器输出一定功率时，如果想提高车速，只需加大人力助骑即可。
附图说明：
图1为本实用新型电路原理框图；
图2为本实用新型电路原理图。
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步描述：
实施例：
设置单片机微处理器8、电源转换电路1、转把检测电路2、刹车检测电路3、实时速度检测电路4、限流保护电路6、电池欠压保护电路7，并由功率管MOSFET构成的脉冲功率驱动电路5；
其中，电源转换电路1是以电动车电池为电源，电池正极E+通过R17、R18、Q2、D4组成的调整管稳压电路，产生供MOS驱动使用的15伏Vcc驱动电压和LM358的工作电源；所述15V驱动电压经过稳压集成块U1转换为5V电源，作为手把电路、刹车电路和单片微处理器的工作电源。
转把检测电路2是由单片机微处理器8通过电阻R1接收转把电压信号；
实时速度检测电路4用于对电机的转速进行检测，是以电机分压信号为检测信号，由电阻R8和电阻R6对电机电压分压，经三极管Q1、电阻R5和R10信号放大，并在电容C1中滤波后接入单片微处理器的A/D转换模块；
由运算放大器LM358和电阻分压电路组成限流保护电路6和电池欠压保护电路7，来自电阻Rx的电机取样电流放大后接入单片微处理器8的A/D转换模块。当超过设定值时，单片微处理器8减小驱动脉冲宽度；当电池电压低于设定值时，LM358输出高电平，由单片微处理器8检测并关闭驱动信号。
单片机微处理器8以刹车检测电路3、转把检测电路2、实时速度检测电路4、电池电压和由限流保护电路6输出的功率管MOSFET的工作电流为检测信号，在无刹车信号及有手把电压时在脉冲功率驱动电路5中输出电机驱动信号；在有刹车信号时关断所述功率管MOSFET的电机驱动信号的输出；在功率管MOSFET的工作电流超过设定值时，单片机微处理器8减小脉冲功率驱动电路7输出驱动信号的脉冲宽度
根据骑行者的自主操作，单片机微处理器检测转把输入信号、电机速度和刹车信号，进入和退出助力模式。使用中，手把转动后，单片微处理器8对电机的速度信号进行检测，当行车速度大于每小时3公里时，如果此时将手把转动到最小，单片机输出脉冲驱动信号驱动电机工作，进入助力模式。此时，控制器输出一定功率，如果想提高车速，只需加大人力助骑即可。当刹车信号有效或行车速度低于每小时3公里时，单片机关断电机驱动信号并退出此助力模式。
在非助力模式下，电动车全电行驶，通过手把对电机的输出功率进行无级控制。

Claims (7)

1、助力模式电动车有刷电机控制器，其特征是设置单片机微处理器(8)、电源转换电路(1)、转把检测电路(2)、刹车检测电路(3)、实时速度检测电路(4)、限流保护电路(6)、电池欠压保护电路(7)，并由功率管MOSFET构成的脉冲功率驱动电路(5)；
所述单片机微处理器(8)以刹车检测电路(3)、转把检测电路(2)、实时速度检测电路(4)、电池电压和由限流保护电路(6)输出的功率管MOSFET的工作电流为检测信号，在无刹车信号及有手把电压时在脉冲功率驱动电路(5)中输出电机驱动信号；在有刹车信号时关断所述功率管MOSFET的电机驱动信号的输出；在功率管MOSFET的工作电流超过设定值时，单片机微处理器(8)减小脉冲功率驱动电路(7)输出驱动信号的脉冲宽度。
2、根据权利要求1所述的控制器，其特征是所述电源转换电路(1)具有MOS驱动电源Vcc和5V电源两路输出。
3、根据权利要求2所述的控制器，其特征是所述电源转换电路(1)以电动车电池为电源，电池正极E+通过电阻R17和R18、三极管Q2和稳压管D4组成的调整管稳压电路，产生供MOS驱动使用的15伏Vcc驱动电压；所述15伏Vcc驱动电压经过稳压集成块U1转换为5V电源。
4、根据权利要求1所述的控制器，其特征是所述转把检测电路(2)是由单片机微处理器(8)通过电阻R1接收转把电压信号。
5、根据权利要求1所述的控制器，其特征是所述实时速度检测电路(4)是以电机分压信号为检测信号，经放大和滤波在单片微处理器(8)中A/D转换；
6、根据权利要求5所述的控制器，其特征是所述实时速度检测电路(4)由电阻R8和电阻R6对电机电压分压，经三极管Q1、电阻R5和R10信号放大，并在电容C1中滤波后接入单片微处理器的A/D转换模块。
7、根据权利要求1所述的控制器，其特征是由运算放大器LM358和电阻分压电路组成限流保护电路(6)和电池欠压保护电路(7)，来自电阻Rx的电机取样电流放大后接入单片微处理器(8)的A/D转换模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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