專利名稱：電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，屬電動(dòng)車無(wú)刷電機(jī)的控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器只具備手柄啟動(dòng)電路、定手柄開(kāi)放值巡航電路等。其工作流程是譯碼電路將三路霍爾信號(hào)譯出，通過(guò)與門和來(lái)自手柄的信號(hào)(模擬電壓)，按真值表直接驅(qū)動(dòng)三路上下橋臂。有的控制器一般還含有過(guò)放、硬件過(guò)流保護(hù)電路。由于結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)上的缺陷，主要存在以下問(wèn)題1、其巡航功能是將來(lái)自手柄的模擬電壓值鎖定，這就意味著當(dāng)路面情況變化時(shí)，如上、下坡，控制器無(wú)法根據(jù)路面變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，如此以來(lái)用戶必須解除巡航狀態(tài)，進(jìn)入手柄操控。這樣增加了蓄電池的大電流啟動(dòng)次數(shù)與剎車次數(shù)，前者將縮短蓄電池的使用壽命，后者將加快機(jī)械剎車裝置的磨損，給安全帶來(lái)隱患。
2、采用專用工業(yè)無(wú)刷電機(jī)控制電路，因?yàn)樵诩铀龠^(guò)程中無(wú)任何電流補(bǔ)償(換相時(shí)進(jìn)行電流補(bǔ)償)，而無(wú)刷電機(jī)有其固有的低速脈動(dòng)現(xiàn)象，所以會(huì)在啟動(dòng)加速過(guò)程中出現(xiàn)“整車抖動(dòng)”現(xiàn)象，強(qiáng)烈的噪音污染著環(huán)境，對(duì)客戶而言也失去了駕駛樂(lè)趣，同時(shí)由于電動(dòng)自行車塑料件較多，也易對(duì)整車的結(jié)構(gòu)造成破壞。
3、利用工業(yè)無(wú)刷電機(jī)控制電路改造而來(lái)的普通電動(dòng)自行車控制器，雖然部分控制電路具有制動(dòng)功能，但因無(wú)法調(diào)整其開(kāi)放比，一般專業(yè)控制電路是100％全開(kāi)放的，所以其制動(dòng)功能對(duì)電動(dòng)自行車而言基本不可用。因?yàn)橹苿?dòng)力過(guò)大，也會(huì)給高速行駛的用戶安全帶來(lái)隱患。
4、只具有純硬件過(guò)流保護(hù)功能，即通過(guò)比較器進(jìn)行比較，當(dāng)取樣電流過(guò)大時(shí)，比較器電平反轉(zhuǎn)，將專用無(wú)刷電機(jī)控制芯片的使能端關(guān)閉，從而達(dá)到關(guān)閉PWM輸出的目的，這樣將造成整車過(guò)流時(shí)劇烈“晃動(dòng)”的現(xiàn)象。因?yàn)橐坏╆P(guān)閉PWM，那么取樣電流立即降為零，此時(shí)過(guò)流保護(hù)解除，電機(jī)將迅速地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而后又檢測(cè)到過(guò)流，控制器又保護(hù)，所以會(huì)出現(xiàn)劇烈的“晃動(dòng)”現(xiàn)象。
5、利用工業(yè)無(wú)刷電機(jī)控制電路改造而來(lái)的普通電動(dòng)自行車控制器，不具有自身防盜功能，只有加入專用的防盜報(bào)警器才能具有整車防盜功能，這樣增加了整車的造價(jià)，同時(shí)也使自行車內(nèi)部的連線變得復(fù)雜，埋下了故障隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理，可適用于各類以無(wú)刷直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)自行車控制的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器。
本實(shí)用新型為電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，包括內(nèi)設(shè)控制電路板的箱體，置于箱體上的固定式集成接線端口，其特征在于控制電路板上設(shè)有中央處理器，霍爾譯碼與處理邏輯門電路，功率管驅(qū)動(dòng)電路，功率管輸出電路；固定式集成接線端口上設(shè)有分別與中央處理器相連的調(diào)速值信號(hào)輸入口、巡航值信號(hào)輸入口、剎車信號(hào)輸入口，分別與霍爾譯碼與處理邏輯門電路相連的電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口，分別與功率管輸出電路相連的電機(jī)三路相線輸出口；所述的中央處理器通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路及功率管驅(qū)動(dòng)電路分別與功率管輸出電路對(duì)應(yīng)連接。
所述的控制電路板上還可設(shè)有置于巡航值信號(hào)輸入口和中央處理器之間的巡航值處理電路；巡航值處理電路由上拉電阻，限流電阻，去抖動(dòng)電容，鉗位二極管等構(gòu)成。
所述的控制電路板上還可設(shè)有置于調(diào)速值信號(hào)輸入口和中央處理器之間的調(diào)速值處理電路；調(diào)速值處理電路由限流電阻，接地電阻，濾波電容等構(gòu)成。
所述的控制電路板上還可設(shè)有置于剎車信號(hào)輸入口和中央處理器之間的剎車信號(hào)處理電路；剎車信號(hào)處理電路由二極管和濾波電容等構(gòu)成。
所述的控制電路板上還可設(shè)有置于中央處理器和功率管輸出電路之間的雙重過(guò)流保護(hù)電路，雙重過(guò)流保護(hù)電路由比較器，放大器，分壓電阻，溫度電阻，取樣電阻等構(gòu)成。
所述的控制電路板上還可設(shè)有與中央處理器相連的剎車燈驅(qū)動(dòng)電路，固定式集成接線端口上設(shè)有與剎車燈驅(qū)動(dòng)電路相連的剎車燈電壓輸出口。
所述的控制電路板上還可設(shè)有與中央處理器相連的喇叭驅(qū)動(dòng)電路，固定式集成接線端口上設(shè)有與喇叭驅(qū)動(dòng)電路相連的報(bào)警信號(hào)輸出口。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、實(shí)現(xiàn)了速度閉環(huán)依靠由中央處理器、霍爾譯碼與處理邏輯門電路、功率管驅(qū)動(dòng)電路、功率管輸出電路組成的控制電路實(shí)現(xiàn)巡航功能，當(dāng)用戶按下電動(dòng)車手柄上與巡航值信號(hào)輸入口連接的“巡航”按鍵后，中央處理器鎖存當(dāng)時(shí)電機(jī)的運(yùn)行速度，即來(lái)自霍爾譯碼與處理邏輯門電路的三路霍爾疊加信號(hào)，此速度信號(hào)是利用無(wú)刷電機(jī)的三路霍爾信號(hào)疊加而得到的，而不是象其它控制電路只是鎖存手柄的開(kāi)放信號(hào)(模擬電壓值)，當(dāng)檢測(cè)到速度信號(hào)降低時(shí)(也就是三路霍爾疊加信號(hào)脈沖數(shù)變少)，控制電路自動(dòng)提高脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)的開(kāi)放比，當(dāng)檢測(cè)到速度信號(hào)升高時(shí)(也就是三路霍爾疊加信號(hào)脈沖數(shù)變多)，控制電路自動(dòng)降低PWM的開(kāi)放比，直至為零，如果PWM降為零時(shí)，控制電路還是檢測(cè)到電機(jī)超速，那么控制電路將自動(dòng)進(jìn)行柔性電制動(dòng)，將車速有效降低，同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行反充電。以往控制電路的巡航功能是鎖存手柄開(kāi)放信號(hào)(模擬電壓信號(hào))，此信號(hào)是固定的，而電動(dòng)車實(shí)際行駛的路面是多種多樣的，當(dāng)由平路開(kāi)始上坡時(shí)，用戶往往感覺(jué)速度太慢，此時(shí)用戶必須先解除巡航狀態(tài)(通過(guò)機(jī)械剎車)，然后重新啟用調(diào)速手柄來(lái)提高車速，如此很容易造成蓄電池大電流放電的現(xiàn)象(大電流放電對(duì)蓄電池的壽命損害很大)；同樣當(dāng)用戶由平路開(kāi)始下坡時(shí)，因?yàn)橹匦牡木壒?，電?dòng)車車速將越來(lái)越快，用戶同樣要靠機(jī)械剎車來(lái)解除巡航狀態(tài)，以達(dá)到自己理想的車速，這樣將加快機(jī)械剎車裝置的磨損。本實(shí)用新型所述控制電路的巡航是采取速度閉環(huán)的方式，所以無(wú)論是平路、上坡、下坡，控制電路都將自動(dòng)調(diào)節(jié)車速，使整車維持在用戶理想的車速下運(yùn)行，有效的避免了因?yàn)閯x車而出現(xiàn)的大電流啟動(dòng)的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命與續(xù)駛里程，同時(shí)也有效地保護(hù)了電動(dòng)車的機(jī)械剎車裝置。
2、實(shí)現(xiàn)了靜音功能當(dāng)電機(jī)處于加速過(guò)程中，由于無(wú)刷電機(jī)存在的固有“低速脈動(dòng)”現(xiàn)象，所以中央處理器通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路的霍爾疊加信號(hào)，可以得到一個(gè)信號(hào)差，當(dāng)信號(hào)差在一定范圍外時(shí)，中央處理器即認(rèn)為此時(shí)電機(jī)處于加速過(guò)程，那么此時(shí)便通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路、功率管驅(qū)動(dòng)電路、功率管輸出電路，根據(jù)真值表進(jìn)行電流補(bǔ)償，以消除“低速脈動(dòng)”現(xiàn)象，降低整車噪音，補(bǔ)償值的多少靠雙重過(guò)流保護(hù)電路的放大回路來(lái)確定；而普通的無(wú)刷電機(jī)控制器無(wú)此功能，在加速過(guò)程中只是按真值表直接開(kāi)放功率管輸出電路上相應(yīng)的上下橋臂，不進(jìn)行電流補(bǔ)償，所以造成電機(jī)的霍爾在兩塊磁鋼之間的所謂“磁氣隙”通過(guò)時(shí)，電流無(wú)法突變而產(chǎn)生“抖動(dòng)”現(xiàn)象，由于加速過(guò)程中通過(guò)電機(jī)的電流平均電流大，因此抖動(dòng)劇烈，影響用戶的駕駛感，同時(shí)對(duì)塑料件為主的車身也是極大的破壞。
3、實(shí)現(xiàn)了柔性電制動(dòng)與反充電當(dāng)無(wú)刷電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其繞組中便產(chǎn)生了反向電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)在現(xiàn)有技術(shù)中被忽視了，本實(shí)用新型結(jié)合這個(gè)因無(wú)刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，利用功率管輸出電路的三路下橋臂進(jìn)行程序調(diào)節(jié)PWM斬波，同時(shí)因?yàn)殡娫瓷洗箅娙莸拇嬖冢Y(jié)合電機(jī)繞組由此構(gòu)成了LC振蕩，由于振蕩產(chǎn)生的升壓后電壓控制在蓄電池需要的充電電壓范圍內(nèi)，該升壓電流通過(guò)功率管的續(xù)流二極管對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，程序調(diào)節(jié)PWM開(kāi)放比是由小到大，因此控制電路首先是電制動(dòng)與充電同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)車速越來(lái)越低時(shí)，寄生在繞組內(nèi)的反向電動(dòng)勢(shì)也消耗得接近沒(méi)有了，此時(shí)再將功率管輸出電路的三路下橋臂完全短接，此時(shí)電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。從而能量得到合理的回收后，整車的續(xù)駛里程得到有效地延長(zhǎng)，實(shí)際測(cè)量根據(jù)路面情況能有效地延長(zhǎng)20％左右；因?yàn)橄聵虮凼遣扇WM方式進(jìn)行斬波的，所以此電壓是脈沖方式的，如此蓄電池得到了合理的維護(hù)，能有效地修復(fù)蓄電池因?yàn)榻?jīng)常大電流放電出現(xiàn)的“鈍化現(xiàn)象”，提高蓄電池的容量與使用壽命；另外因?yàn)橛须娭苿?dòng)的存在，機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)的壽命也大大延長(zhǎng)，提高了整車的安全系數(shù)。
4、實(shí)現(xiàn)了雙重過(guò)流保護(hù)功能目前采用專業(yè)無(wú)刷電機(jī)控制芯片的電路只有純硬件過(guò)流保護(hù)功能，即通過(guò)比較器將取樣的電流值與參考值比較，一旦取樣電流值大于參考值時(shí)，比較器反轉(zhuǎn)，從而關(guān)閉無(wú)刷電機(jī)控制芯片的使能端，達(dá)到關(guān)閉PWM輸出進(jìn)行過(guò)流保護(hù)的目的，但如此易出現(xiàn)整車劇烈“晃動(dòng)”的現(xiàn)象，因?yàn)橐坏╆P(guān)閉PWM輸出，電流立即降為零，那么比較器又恢復(fù)正常，無(wú)刷電機(jī)控制芯片重新被使能，PWM重新開(kāi)放，所以“晃動(dòng)”現(xiàn)象出現(xiàn)了。而本實(shí)用新型的控制電路，通過(guò)由比較器、放大器、分壓電阻、溫度電阻、取樣電阻等構(gòu)成的雙重過(guò)流保護(hù)電路，一路進(jìn)行比較另一路進(jìn)行放大，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象時(shí)反轉(zhuǎn)的電平一路送中央處理器的同時(shí)送霍爾譯碼與處理邏輯門電路，目的是逐漸減小PWM開(kāi)放比，而不是直接關(guān)閉PWM，另外一路放大的過(guò)流信號(hào)送中央處理器，以確定PWM減小的幅值，因?yàn)槠銹WM信號(hào)是逐漸減小的，所以回避了整車“晃動(dòng)”的現(xiàn)象。
5、實(shí)現(xiàn)了自身整車防盜目前一般都采用加裝外接的專用防盜器進(jìn)行防盜，加大了整車成本同時(shí)帶來(lái)了故障隱患，由此造成整車線束煩瑣。本實(shí)用新型的控制電路利用整車現(xiàn)有的喇叭與車燈進(jìn)行防盜，當(dāng)用戶拔出鑰匙后，控制電路便自動(dòng)通過(guò)報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)口得到設(shè)防信號(hào)，中央處理器自動(dòng)進(jìn)入防盜狀態(tài)，同時(shí)分別通過(guò)功率管驅(qū)動(dòng)電路將功率管輸出電路上的三路下橋臂全開(kāi)放，此時(shí)電機(jī)處于“抱死”狀態(tài)，當(dāng)有人推動(dòng)時(shí)，中央處理器通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路得到一個(gè)“非法”的霍爾疊加信號(hào)，此時(shí)中央處理器認(rèn)為是車輛被非法移動(dòng)，立即通過(guò)喇叭驅(qū)動(dòng)電路與剎車燈驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行同步聲光報(bào)警。當(dāng)鑰匙開(kāi)啟后中央處理器立即解除報(bào)警狀態(tài)，進(jìn)入待機(jī)，如果在6分鐘以上中央處理器未收到有效的外圍信號(hào)時(shí)(主要是手柄信號(hào)與剎車信號(hào))，中央處理器又將自動(dòng)進(jìn)入防盜狀態(tài)，用戶只有將鑰匙拔出后再開(kāi)啟才能進(jìn)入正常待機(jī)狀態(tài)。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖。
圖中1為調(diào)速值處理電路，1-1為調(diào)速值信號(hào)輸入口，2為巡航值設(shè)定電路，2-1為巡航值信號(hào)輸入口，3為剎車信號(hào)處理電路，3-1為剎車信號(hào)輸入口，4為中央處理器，5為霍爾譯碼與處理邏輯門電路，5-1、5-2、5-3分別為電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口，6-A、6-B、6-C分別為A、B、C三相功率管驅(qū)動(dòng)電路，7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2分別為A、B、C三相上下橋臂功率管輸出電路，7-A、7-B、7-C分別為電機(jī)三路相線輸出口，8為剎車燈驅(qū)動(dòng)電路，8-1為剎車燈電壓輸出口，9為喇叭驅(qū)動(dòng)電路，9-1為報(bào)警信號(hào)輸出口，10為雙重過(guò)流保護(hù)電路，10-1為比較器，10-2為放大器，11為報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)口，12為大電流電源口，13為固定式集成接線端口，14為控制電路板，15為箱體。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要由內(nèi)設(shè)控制電路板14的箱體15，置于箱體15上的固定式集成接線端口13等構(gòu)成。
控制電路板14上設(shè)有由限流電阻R1、接地電阻R2、濾波電容C1等構(gòu)成的調(diào)速值處理電路1，由上拉電阻R3、限流電阻R4、去抖動(dòng)電容C2、鉗位二極管D1等構(gòu)成的巡航值處理電路2，由二極管D2和濾波電容C3等構(gòu)成的剎車信號(hào)處理電路3，中央處理器4，霍爾譯碼與處理邏輯門電路5，功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C，功率管輸出電路7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2，剎車燈驅(qū)動(dòng)電路8，喇叭驅(qū)動(dòng)電路9，由比較器10-1、放大器10-2、分壓電阻R5、溫度電阻R6、取樣電阻R7等構(gòu)成的雙重過(guò)流保護(hù)電路10。中央處理器4通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5及功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C分別與功率管輸出電路7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2對(duì)應(yīng)連接。
固定式集成接線端口13上設(shè)有與調(diào)速值處理電路1相連的調(diào)速值信號(hào)輸入口1-1，與巡航值處理電路2相連的巡航值信號(hào)輸入口2-1，與剎車信號(hào)處理電路3相連的剎車信號(hào)輸入口3-1，與霍爾譯碼與處理邏輯門電路5相連的電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口5-1、5-2、5-3，分別與功率管輸出電路7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2相連的電機(jī)三路相線輸出口7-A、7-B、7-C和大電流電源口12，與剎車燈驅(qū)動(dòng)電路8相連的剎車燈電壓輸出口8-1，與喇叭驅(qū)動(dòng)電路9相連的報(bào)警信號(hào)輸出口9-1，與中央處理器4相連的報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)口11。
安裝時(shí)，將固定式集成接線端口13上所有的連線與電動(dòng)車上的對(duì)應(yīng)部件連接，即調(diào)速值信號(hào)輸入口1-1與電動(dòng)車上的手柄連接，巡航值信號(hào)輸入口2-1與手柄上的“巡航”按鍵連接，剎車信號(hào)輸入口3-1與剎車裝置連接，電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口5-1、5-2、5-3分別與無(wú)刷電機(jī)的三相霍爾信號(hào)接口連接，電機(jī)三路相線輸出口7-A、7-B、7-C分別與無(wú)刷電機(jī)的三相相線連接，剎車燈電壓輸出口8-1與剎車燈連接，報(bào)警信號(hào)輸出口9-1與喇叭連接，報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)口11與電動(dòng)車上的弱電源鎖連接，大電流電源口12與蓄電池連接。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述功能的主要流程如下所述1、工作當(dāng)整車的弱電源鎖開(kāi)啟后，控制器上電，中央處理器4復(fù)位，此時(shí)中央處理器4處于待機(jī)狀態(tài)，其不間斷地掃描調(diào)速值設(shè)定信號(hào)1，如果測(cè)得來(lái)自調(diào)速值信號(hào)輸入口1-1的調(diào)速信號(hào)有效時(shí)(大于1.1V)，中央處理器4立即啟動(dòng)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5，對(duì)來(lái)自電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口5-1、5-2、5-3的三相霍爾的相位進(jìn)行讀取，同時(shí)中央處理器4根據(jù)手柄的開(kāi)放度，送出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)值，電機(jī)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5根據(jù)來(lái)自電機(jī)的霍爾信號(hào)與來(lái)自中央處理器4的PWM信號(hào)，分別送出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C，功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管輸出電路7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2，此時(shí)電機(jī)通過(guò)電機(jī)三路相線輸出口7-A、7-B、7-C得電運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度與來(lái)自手柄的開(kāi)放度相關(guān)。
來(lái)自調(diào)速值信號(hào)輸入口1-1的手柄信號(hào)，經(jīng)限流電阻R1限流、濾波電容C1濾除尖峰后輸入中央處理器4。限流電阻R1的作用是保護(hù)中央處理器不因外界因素造成大電流沖擊而毀壞；濾波電容C1的作用是濾除尖峰，增加控制器的抗干擾能力，不至于出現(xiàn)誤動(dòng)作；接地電阻R2的作用是防止“飛車”，因?yàn)槭直盘?hào)是上拉的，所以如果一旦手柄出現(xiàn)故障或與控制器脫離時(shí)，有上拉的5V可能直接進(jìn)入中央處理器4，中央處理器4會(huì)認(rèn)為是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象，而增加接地電阻R2的目的就是杜絕此現(xiàn)象的，因?yàn)榻拥仉娮鑂2是對(duì)地的，所以對(duì)中央處理器4的手柄信號(hào)輸入口會(huì)被有效地下拉，也就是說(shuō)即使外部的手柄出現(xiàn)問(wèn)題，電機(jī)也是保持靜止。
2、巡航來(lái)自電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口5-1、5-2、5-3的電機(jī)換相霍爾信號(hào)送入霍爾譯碼與處理邏輯門電路5，此芯片為高速的GAL芯片，霍爾譯碼與處理邏輯門電路5將三路霍爾信號(hào)進(jìn)行疊加，然后送入中央處理器4，如果此時(shí)來(lái)自巡航值信號(hào)輸入口2-1的巡航信號(hào)有效時(shí)，此時(shí)中央處理器4將來(lái)自霍爾譯碼與處理邏輯門電路5的疊加霍爾信號(hào)的脈沖數(shù)保存在數(shù)據(jù)暫存器里(作為巡航脈沖數(shù)的基準(zhǔn)數(shù))，然后中央處理器4不斷地讀取即時(shí)的三路疊加的霍爾信號(hào)與存在數(shù)據(jù)暫存器里的脈沖基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)中央處理器4新讀取的脈沖數(shù)小于脈沖基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，中央處理器4將及時(shí)自動(dòng)提高PWM的開(kāi)放比，提高電機(jī)的運(yùn)行速度，以達(dá)到電機(jī)巡航速度相對(duì)穩(wěn)定的目的；當(dāng)中央處理器4新讀取的脈沖數(shù)高于脈沖基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，中央處理器4將及時(shí)降低PWM的開(kāi)放比；如果PWM降為零時(shí)，依然還是新脈沖數(shù)高于脈沖基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，中央處理器4將自動(dòng)進(jìn)行柔性制動(dòng)，以達(dá)到電機(jī)巡航速度相對(duì)穩(wěn)定的目的。也就是電機(jī)的速度閉環(huán)了，只有在剎車有效或再次巡航有效后，巡航狀態(tài)方被解除。
巡航值處理電路2的上拉電阻R3是保持巡航狀態(tài)低電平有效，限流電阻R4是保護(hù)中央處理器免受大電流沖擊而損壞，去抖動(dòng)電容C2是增加巡航功能的可靠性。
3、靜音當(dāng)來(lái)自調(diào)速值信號(hào)輸入口1-1的手柄信號(hào)有效時(shí)(大于1.1V)，中央處理器4通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C，功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C對(duì)功率管輸出電路7-A-1、7-A-2、7-B-1、7-B-2、7-C-1、7-C-2進(jìn)行工作。
由于此時(shí)電機(jī)處于加速過(guò)程，電機(jī)運(yùn)行速度比較低，而無(wú)刷電機(jī)固有的低速“脈動(dòng)現(xiàn)象”，就是當(dāng)電機(jī)處在加速區(qū)時(shí)，電機(jī)的相位霍爾經(jīng)過(guò)每個(gè)“磁氣隙”時(shí)，電機(jī)將出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，從而引起整車抖動(dòng)的情況出現(xiàn)，本控制器將霍爾譯碼與處理邏輯門電路5傳送出來(lái)的疊加霍爾信號(hào)在中央處理器4中進(jìn)行前后逐次逼近運(yùn)算，如果差值大于軟件設(shè)定值時(shí)，中央處理器4認(rèn)為此時(shí)處于加速階段，那么中央處理器4結(jié)合霍爾譯碼與處理邏輯門電路5對(duì)功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到電流突變的效果，具體電流補(bǔ)償值的多少取決于來(lái)自雙重過(guò)流保護(hù)電路10的電流信號(hào)放大信號(hào)，這樣便將電機(jī)低速啟動(dòng)的“脈動(dòng)現(xiàn)象”有效地克服了，此時(shí)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)而安靜，也就是所謂的“軟啟動(dòng)”。
4、柔性電制動(dòng)與反充電當(dāng)來(lái)自剎車信號(hào)輸入口3-1的有效剎車信號(hào)通過(guò)二極管D2被反饋到中央處理器4后，中央處理器4將啟動(dòng)電制動(dòng)子程序，對(duì)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5進(jìn)行控制，霍爾譯碼與處理邏輯門電路5將輸出相應(yīng)的真值表給功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C，功率管驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)啟功率管輸出電路7-A-2、7-B-2、7-C-2的下橋臂進(jìn)行斬波動(dòng)作；與此同時(shí)中央處理器4根據(jù)來(lái)自霍爾譯碼與處理邏輯門電路5的疊加霍爾信號(hào)進(jìn)行調(diào)整PWM開(kāi)放比，此開(kāi)放比是取反的，也就是由小到大，這樣對(duì)于電機(jī)三相電源線來(lái)說(shuō)是間接短路方式的，而且短路的周期在由小變大，所以其產(chǎn)生的電制動(dòng)力是由小到大的，這就是所謂的“柔性制動(dòng)”。因?yàn)槿绻麑o(wú)刷電機(jī)的三相電源線短接，此時(shí)強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，那么產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)將全部消耗在電機(jī)各繞組的切換內(nèi)，給人最直接的感覺(jué)是轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)困難，無(wú)論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都一樣，電制動(dòng)正是利用了無(wú)刷電機(jī)這個(gè)特性來(lái)達(dá)到制動(dòng)效果的。
剎車信號(hào)處理電路3中的二極管D2是隔離剎車信號(hào)，目的是防止誤觸發(fā)，濾波電容C3是去除來(lái)自外部的尖峰干擾信號(hào)，保證剎車的可靠性。
5、雙重過(guò)流保護(hù)正常工作時(shí)功率管輸出電路的三相下橋臂7-A-2、7-B-2、7-C-2均通過(guò)取樣電阻R7到電源負(fù)極(也就是通常所說(shuō)的“地”)，來(lái)自取樣電阻R7的微弱電壓信號(hào)一路送放大器10-2進(jìn)行放大，另一路送比較器10-1進(jìn)行比較。
送比較器10-1的這路信號(hào)，將取樣的電流值與參考值比較，一旦取樣電流值大于參考值時(shí)，比較器10-1反轉(zhuǎn)，此反轉(zhuǎn)的電平一路送中央處理器4，一路送電機(jī)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5，中央處理器4負(fù)責(zé)減小PWM的開(kāi)放比，霍爾譯碼與處理邏輯門電路5負(fù)責(zé)執(zhí)行過(guò)流保護(hù)指令，而中央處理器4減小PWM的幅度來(lái)自送放大器10-2的這路信號(hào)，這路放大的過(guò)流信號(hào)只送中央處理器4。
6、自身報(bào)警當(dāng)報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)口11有效時(shí)，中央處理器4立即啟動(dòng)霍爾譯碼與處理邏輯門電路5，進(jìn)行完全電制動(dòng)，也就是通過(guò)功率管驅(qū)動(dòng)電路6-A、6-B、6-C將功率管輸出電路的三相下橋臂7-A-2、7-B-2、7-C-2短接，表現(xiàn)為電機(jī)“抱死”，如果強(qiáng)行推動(dòng)時(shí)，中央處理器4將得到來(lái)自霍爾譯碼與處理邏輯門電路5的三路霍爾“非法”疊加信號(hào)，此時(shí)中央處理器4認(rèn)為“車輛被盜”，將指令剎車燈驅(qū)動(dòng)電路8與喇叭驅(qū)動(dòng)電路9通過(guò)剎車燈電壓輸出口8-1、報(bào)警信號(hào)輸出口9-1進(jìn)行光聲報(bào)警，達(dá)到防盜的目的。剎車燈驅(qū)動(dòng)電路8和喇叭驅(qū)動(dòng)電路9利用了電動(dòng)車上的尾燈與喇叭進(jìn)行報(bào)警工作，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，包括內(nèi)設(shè)控制電路板(14)的箱體(15)，置于箱體(15)上的固定式集成接線端口(13)，其特征在于控制電路板(14)上設(shè)有中央處理器(4)，霍爾譯碼與處理邏輯門電路(5)，功率管驅(qū)動(dòng)電路(6-A)、(6-B)、(6-C)，功率管輸出電路(7-A-1)、(7-A-2)、(7-B-1)、(7-B-2)、(7-C-1)、(7-C-2)；固定式集成接線端口(13)上設(shè)有分別與中央處理器(4)相連的調(diào)速值信號(hào)輸入口(1-1)、巡航值信號(hào)輸入口(2-1)、剎車信號(hào)輸入口(3-1)，分別與霍爾譯碼與處理邏輯門電路(5)相連的電機(jī)三相霍爾信號(hào)輸入口(5-1)、(5-2)、(5-3)，分別與功率管輸出電路(7-A-1)、(7-A-2)、(7-B-1)、(7-B-2)、(7-C-1)、(7-C-2)相連的電機(jī)三路相線輸出口(7-A)、(7-B)、(7-C)；所述的中央處理器(4)通過(guò)霍爾譯碼與處理邏輯門電路(5)及功率管驅(qū)動(dòng)電路(6-A)、(6-B)、(6-C)分別與功率管輸出電路(7-A-1)、(7-A-2)、(7-B-1)、(7-B-2)、(7-C-1)、(7-C-2)對(duì)應(yīng)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有置于巡航值信號(hào)輸入口(2-1)和中央處理器(4)之間的巡航值處理電路(2)；巡航值處理電路(2)由上拉電阻R3，限流電阻R4，去抖動(dòng)電容C2，鉗位二極管D1構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有置于調(diào)速值信號(hào)輸入口(1-1)和中央處理器(4)之間的調(diào)速值處理電路(1)；調(diào)速值處理電路(1)由限流電阻R1，接地電阻R2，濾波電容C1構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有置于剎車信號(hào)輸入口(3-1)和中央處理器(4)之間的剎車信號(hào)處理電路(3)；剎車信號(hào)處理電路(3)由二極管D2和濾波電容C3構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有置于中央處理器(4)和功率管輸出電路(7-A-1)、(7-A-2)、(7-B-1)、(7-B-2)、(7-C-1)、(7-C-2)之間的雙重過(guò)流保護(hù)電路(10)，雙重過(guò)流保護(hù)電路(10)由比較器(10-1)，放大器(10-2)，分壓電阻R5，溫度電阻R6，取樣電阻R7構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有與中央處理器(4)相連的剎車燈驅(qū)動(dòng)電路(8)，固定式集成接線端口(13)上設(shè)有與剎車燈驅(qū)動(dòng)電路(8)相連的剎車燈電壓輸出口(8-1)。
7.按權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，其特征在于所述的控制電路板(14)上還設(shè)有與中央處理器(4)相連的喇叭驅(qū)動(dòng)電路(9)，固定式集成接線端口(13)上設(shè)有與喇叭驅(qū)動(dòng)電路(9)相連的報(bào)警信號(hào)輸出口(9-1)。
專利摘要一種電動(dòng)車用無(wú)刷電機(jī)控制器，屬電動(dòng)車無(wú)刷電機(jī)的控制技術(shù)領(lǐng)域，主要由內(nèi)設(shè)控制電路板(14)的箱體(15)，置于箱體(15)上的固定式集成接線端口(13)等構(gòu)成，控制電路板(14)上設(shè)有調(diào)速值處理電路(1)，巡航值處理電路(2)，剎車信號(hào)處理電路(3)，中央處理器(4)，霍爾譯碼與處理邏輯門電路(5)，功率管驅(qū)動(dòng)電路(6－A)、(6－B)、(6－C)，功率管輸出電路，剎車燈驅(qū)動(dòng)電路(8)，喇叭驅(qū)動(dòng)電路(9)，雙重過(guò)流保護(hù)電路(10)等。能有效實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)方式的巡航、靜音啟動(dòng)、柔性電制動(dòng)與反充電、雙重過(guò)流保護(hù)、自我防盜報(bào)警等多種功能，可適用于各類以無(wú)刷直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)自行車的控制。
文檔編號(hào)B60L15/20GK2853495SQ20052011598
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者廖勇 申請(qǐng)人:臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司