專利名稱：多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，特別是一種可用于電動(dòng)車(chē)輛的星形連接 多檔電動(dòng)機(jī)繞組或串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁線圈繞組的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法。
背景技術(shù)：
目前，電動(dòng)自行車(chē)廣泛普及，用于電動(dòng)自行車(chē)的單速電動(dòng)機(jī)往往不能互相 兼顧速度和轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)繞組的換檔多采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)主要由接觸器 和繼電器等組成，由于自動(dòng)開(kāi)關(guān)本身的電氣特性，在帶電切換的過(guò)程中，會(huì)發(fā) 生拉弧，容易造成自動(dòng)開(kāi)關(guān)的損壞。也有一些滅弧的方法和產(chǎn)品，其主要采用 無(wú)觸點(diǎn)繼電器和真空滅弧裝置，這些裝置均因制造工藝復(fù)雜、真空環(huán)境難以保 證、成本高等原因，不能得到廣泛的應(yīng)用。
但由于直流電動(dòng)機(jī)本身的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)速隨著速度的上升而降低。這樣使 得電動(dòng)車(chē)如果設(shè)計(jì)較高的轉(zhuǎn)速，則會(huì)降低最大輸出轉(zhuǎn)矩。如果保證最大轉(zhuǎn)矩的 輸出，則會(huì)降低最高輸出的轉(zhuǎn)速。這樣的電動(dòng)車(chē)就會(huì)出現(xiàn)保證平坦路面高速運(yùn) 轉(zhuǎn)就不能保證爬坡的最大轉(zhuǎn)矩輸出。
另外，電動(dòng)機(jī)繞組的換檔多采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)主要由接觸器和繼電 器等組成，由于自動(dòng)開(kāi)關(guān)本身的電氣特性，在帶電切換的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生拉弧， 容易造成自動(dòng)開(kāi)關(guān)的損壞。也有一些滅弧的方法和產(chǎn)品，其主要采用無(wú)觸點(diǎn)繼 電器和真空滅弧裝置，這些裝置均因制造工藝復(fù)雜、真空環(huán)境難以保證、成本高等原因，不能得到廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效解決電弧對(duì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的損壞的多檔電 動(dòng)機(jī)換檔控制方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于，包括以下步驟 在自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)上預(yù)設(shè)若干個(gè)速度檔位，至少包括第一速度檔位和第 二速度檔位，且第一速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值小于第二速度檔位所對(duì) 應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值；將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于第一速度檔位；確認(rèn)檔位選擇 單元處于自動(dòng)檔狀態(tài)，啟動(dòng)自動(dòng)換檔功能，以及根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，自動(dòng) 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
還包括以下步驟確認(rèn)檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，啟動(dòng)勻速行駛功能， 以及將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于或保持在一個(gè)預(yù)設(shè)的速度檔位。 所述預(yù)設(shè)的速度檔位為第一速度檔位。
所述自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的 工作電流；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值且電動(dòng)機(jī)的工作電流不大于 第一預(yù)設(shè)電流值，則提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值， 或電動(dòng)機(jī)的工作電流大于第二預(yù)設(shè)電流值，則降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；確認(rèn)檔位選 擇單元處于低速檔狀態(tài)，以及降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
所述第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值不大于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值；第一預(yù)設(shè)電流值不小于第二 預(yù)設(shè)電流值。所述提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電 流；等待至少一個(gè)第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔；控制單元發(fā)出置第二速度檔位指令，以 及自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第二速度檔位；等待至少一個(gè)第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔； 控制單元接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流；電動(dòng)機(jī)以第二速度檔位運(yùn)行。
所述降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電 流；等待至少一個(gè)第三預(yù)設(shè)時(shí)間間隔；控制單元發(fā)出置第一速度檔位指令，以 及自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第一速度檔位；等待至少一個(gè)第四預(yù)設(shè)時(shí)間間隔； 控制單元接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流；電動(dòng)機(jī)以第一速度檔位運(yùn)行。
還包括以下步驟檢測(cè)控制單元與電源的連接；若控制單元與電源連接， 則啟動(dòng)控制單元；若控制單元與電源斷開(kāi)連接，則停止控制單元工作。
還包括以下步驟若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高或電動(dòng)機(jī)的工作電流逐漸減 小，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐級(jí)提高至少一個(gè)速度檔位；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸降低 或電動(dòng)機(jī)的工作電流逐漸增大，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐級(jí)降低至少一個(gè)速度檔 位。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明提供的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，采用電子離合方式，自動(dòng)換檔時(shí) 不產(chǎn)生電弧，能夠有效解決電弧對(duì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的損壞，并能根據(jù)負(fù)載的變化，自 動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)檔位。該方法所使用的裝置制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，利于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明均可通過(guò)現(xiàn)有電子元器件實(shí)現(xiàn)，具有很好的通用性，可廣泛用于各 種所有多檔繞組的電動(dòng)交通工具用電動(dòng)機(jī)及設(shè)備電動(dòng)機(jī)。它具有啟動(dòng)力矩大， 帶負(fù)載運(yùn)行平穩(wěn)，正常運(yùn)行區(qū)域速度高，且能隨負(fù)載的增加依次遞減切換檔位，保證了運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性。
本發(fā)明充分利用了無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)的特性原理，使電動(dòng)機(jī)能在不同的 運(yùn)行工況條件下處于不同的運(yùn)行狀態(tài)之中，滿足電動(dòng)車(chē)輛的無(wú)刷永磁直流電動(dòng) 機(jī)既滿足高速行駛的性能要求，又能保證在低速運(yùn)行條件下和起動(dòng)時(shí)對(duì)力矩的 性能要求。且控制方便，可通過(guò)電動(dòng)車(chē)手柄的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)換檔操作。


圖1為本發(fā)明的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制模塊功能原理圖。
圖2為本發(fā)明的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制信號(hào)時(shí)序圖。
圖3為本發(fā)明多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法流程圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的四檔電動(dòng)機(jī)換檔控制執(zhí)行電路的電路圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的換檔控制信號(hào)時(shí)序圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的檔位控制狀態(tài)邏輯圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 結(jié)合圖2、圖3，以兩檔電動(dòng)機(jī)換檔控制過(guò)程為例。
一種兩檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，步驟如下
首先，在自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)上預(yù)設(shè)第一速度檔位和第二速度檔位，且第一 速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值小于第二速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
值；
然后，將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于第一速度檔位；若檔位選擇單元處于自動(dòng)檔狀態(tài)，啟動(dòng)自動(dòng)換檔功能，并根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速。若檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，啟動(dòng)勻速行駛功能，并將自動(dòng)檔位切換 開(kāi)關(guān)置于或保持在第一速度檔位。
自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，先檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的工作電流；若 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值x轉(zhuǎn)/每分鐘且電動(dòng)機(jī)的工作電流不大于 第一預(yù)設(shè)電流值y安培，則提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)先由控 制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電流，在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔a毫秒后，控制單元發(fā) 出置第二速度檔位指令使自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第二速度檔位；再經(jīng)過(guò)第二 預(yù)設(shè)時(shí)間間隔b毫秒后，控制單元才接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流使電動(dòng)機(jī)以第二 速度檔位運(yùn)行。
若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值X轉(zhuǎn)/每分鐘，或電動(dòng)機(jī)的工作電流 大于第二預(yù)設(shè)電流值Y安培，則降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)先 由控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電流，在第三預(yù)設(shè)時(shí)間間隔a毫秒后，控制單 元發(fā)出置第一速度檔位指令使自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第一速度檔位；再經(jīng)過(guò) 第四預(yù)設(shè)時(shí)間間隔b毫秒后，控制單元才接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流使電動(dòng)機(jī)以
第一速度檔位運(yùn)行。
第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔與第三預(yù)設(shè)時(shí)間間隔均為a毫秒；第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔與
第四預(yù)設(shè)時(shí)間間隔均為b毫秒。
第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值x轉(zhuǎn)/每分鐘小于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值X轉(zhuǎn)/每分鐘；第一預(yù)設(shè) 電流值y安培大于第二預(yù)設(shè)電流值Y安培。
兩檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，具體工作流程如下
控制單元發(fā)出置第一速度檔位信號(hào)，接下來(lái)自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)執(zhí)行換檔動(dòng)作，切換至第一速度檔位。如果控制單元與電源保持接通，則對(duì)檔位選擇單元 的檔位狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，并保 持在第一速度檔位運(yùn)行；如果檔位選擇單元處于自動(dòng)擋狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，并 在第一速度檔位運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，判斷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否大于x轉(zhuǎn)/每 分鐘且電動(dòng)機(jī)的工作電流是否穩(wěn)定在y安培，則電動(dòng)機(jī)繞組繼續(xù)以第一速度檔 位運(yùn)行；如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于x轉(zhuǎn)/每分鐘且電動(dòng)機(jī)的工作電流穩(wěn)定在y安 培，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變小，此時(shí)，控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電流，a毫 秒后，控制單元發(fā)出置第二速度檔位指令，自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換至第二速度 檔位。b毫秒后，控制單元恢復(fù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電。電動(dòng)機(jī)繞組以第二速度檔位 運(yùn)行。
運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)檔位選擇單元是否處于自動(dòng)檔，如果是，電動(dòng)機(jī)繞組 繼續(xù)以第二速度檔位運(yùn)行。如果檔位選擇單元仍處于自動(dòng)檔，則檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速是否大于X轉(zhuǎn)/每分鐘或電動(dòng)機(jī)的工作電流是否大于Y安培，如果不符 合，電動(dòng)機(jī)繞組繼續(xù)以第二速度檔位運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于X轉(zhuǎn)/每分 鐘或電動(dòng)機(jī)的工作電流大于Y安培，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變大，控制單元切斷 電動(dòng)機(jī)繞組回路電流。a毫秒后，控制單元發(fā)出置第一速度檔位指令，自動(dòng)檔 位切換開(kāi)關(guān)切換至第一速度檔位。b毫秒后，控制單元恢復(fù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電。 電動(dòng)機(jī)繞組以第一速度檔位運(yùn)行，以電子離合的形式完成換檔。
運(yùn)行過(guò)程中，如果控制單元與電源的連接斷開(kāi)，系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行。 結(jié)合圖2，首先，控制單元保持置第一速度檔位的觸發(fā)信號(hào)，在tl時(shí)刻， 檔位選擇單元的指令狀態(tài)由低速檔狀態(tài)變?yōu)樽詣?dòng)檔狀態(tài)，控制單元暫停對(duì)電動(dòng) 機(jī)的電力提供。在t2時(shí)刻至t3時(shí)刻，控制單元保持發(fā)出置第二速度檔位的觸發(fā)信號(hào)，在t2時(shí)刻，自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)的第一速度檔位觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)， 同時(shí)，自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)的第二速度檔位觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)殚]合。在t4時(shí)刻， 控制單元開(kāi)始對(duì)電動(dòng)機(jī)提供電力。
tl時(shí)刻與t2時(shí)刻之間的時(shí)間間隔為a毫秒；t2時(shí)刻與t4時(shí)刻之間的時(shí)間 間隔為b毫秒。
本發(fā)明的控制原理為
結(jié)合圖l，多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制模塊包括調(diào)速單元、檔位選擇單元、控制 單元、電源、自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)和電動(dòng)機(jī)。調(diào)速單元可連接電動(dòng)車(chē)的調(diào)速轉(zhuǎn)把， 用于提供調(diào)速控制信號(hào)。檔位選擇單元可設(shè)低速檔位和自動(dòng)檔位，也可設(shè)置多 個(gè)速度檔位，可連接電動(dòng)車(chē)的檔位選擇開(kāi)關(guān)，用于提供檔位選擇輸入信號(hào)。電 源通過(guò)控制單元提供所需電能。檢測(cè)控制單元與電源的連接可使用現(xiàn)有的電源
檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)；若控制單元與電源連接，即電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，則啟動(dòng)控制單元； 若控制單元與電源斷開(kāi)連接，即電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或電動(dòng)車(chē)電池取出時(shí)，則停止控 制單元工作。
控制單元通過(guò)處理調(diào)速單元提供的調(diào)速控制信號(hào)與檔位選擇單元的檔位 選擇輸入信號(hào)來(lái)控制自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和閉合，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的工作電流實(shí)時(shí)反饋給控制單元，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大、 載荷小時(shí)，控制單元切換電動(dòng)機(jī)檔位至高速檔位；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小、載荷大時(shí)， 控制單元切換電動(dòng)機(jī)檔位至低速檔位。
若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高或電動(dòng)機(jī)的工作電流逐漸減小，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速逐級(jí)提高至少一個(gè)速度檔位；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸降低或電動(dòng)機(jī)的工作電流 逐漸增大，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐級(jí)降低至少一個(gè)速度檔位。從而保證電動(dòng)機(jī)始終保持較高的工作效率。
在電動(dòng)機(jī)換檔切換過(guò)程中，控制單元首先切斷電動(dòng)機(jī)繞組的電流，換檔切 換完成后，控制單元繼續(xù)接通電動(dòng)機(jī)繞組的回路電流。整個(gè)換檔切換過(guò)程在幾 百個(gè)毫秒內(nèi)完成，不影響電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。
第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔與第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔均為a毫秒；第三預(yù)設(shè)時(shí)間間隔與
第四預(yù)設(shè)時(shí)間間隔均為b毫秒。a毫秒的范圍20毫秒至200毫秒，優(yōu)選為80 毫秒。b毫秒的范圍為20毫秒至100毫秒，優(yōu)選為40毫秒。
以上預(yù)設(shè)時(shí)間間隔值均經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)量得到，超出上述范圍，則會(huì)導(dǎo)致 電動(dòng)機(jī)繞組不能順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔功能，且在換檔時(shí)容易產(chǎn)生拉弧，造成自動(dòng) 檔位切換開(kāi)關(guān)損壞以及影響動(dòng)力輸出。
第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值x的數(shù)值與第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值X的數(shù)值可根據(jù)所使用的電 動(dòng)機(jī)的類型和功率具體調(diào)整；第一預(yù)設(shè)電流值y安培與第二預(yù)設(shè)電流值Y安 培可根據(jù)所使用的電動(dòng)機(jī)的類型和功率具體調(diào)整。這些調(diào)整以使電動(dòng)機(jī)工作效 率最高，動(dòng)力輸出最大，換檔運(yùn)行平穩(wěn)為宜。
如圖4，為本發(fā)明實(shí)施例的四檔電動(dòng)機(jī)換檔控制執(zhí)行電路的電路圖。本發(fā) 明提供的控制方法可應(yīng)用在基于磁保持繼電器的四檔繞組電動(dòng)機(jī)換檔控制執(zhí) 行電路中，本發(fā)明的控制單元可包含基于磁保持繼電器的四檔繞組電動(dòng)機(jī)換檔 控制執(zhí)行電路，本發(fā)明的自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)可采用磁保持繼電器，在該執(zhí)行電 路中，三極管Q1的基極連接第一速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)1，三極管Q1的集電極連 接二極管Dl的正極，繼電器動(dòng)斷線圈L2和二極管D5串聯(lián)后與二極管Dl、 繼電器動(dòng)合線圈Ll并聯(lián)連接;三極管Q2的基極連接第二速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)2， 三極管Q2的集電極連接二極管D2的正極，繼電器動(dòng)斷線圈L4和二極管D6串聯(lián)后與二極管D2、繼電器動(dòng)合線圈L3并聯(lián)連接；三極管Q3的基極連接第 三速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)3，三極管Q3的集電極連接二極管D3的正極，繼電器動(dòng) 斷線圈L6和二極管D7串聯(lián)后與二極管D3、繼電器動(dòng)合線圈L5并聯(lián)連接； 三極管Q4的基極連接第四速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)4，三極管Q4的集電極連接二極 管D4的正極，繼電器動(dòng)斷線圈L8和二極管D8串聯(lián)后與二極管D4、繼電器 動(dòng)合線圈L7并聯(lián)連接；三極管Ql和三極管Q2的基極分別連接或門(mén)Ul的輸 入端，或門(mén)Ul的輸出端連接三極管Q8與三極管Q7的基極，三極管Q8的集 電極和三極管Q7的發(fā)射極連接二極管D8的正極，三極管Q7的集電極連接二 極管D7的正極；三極管Q3和三極管Q4的基極分別連接或門(mén)U2的輸入端， 或門(mén)U2的輸出端連接三極管Q6與三極管Q5的基極，三極管Q6的集電極和 三極管Q5的發(fā)射極連接二極管D6的正極，三極管Q6的集電極連接二極管 D2的正極；二極管D1、 二極管D2、 二極管D3和二極管D4的負(fù)極均和電源 VDC連接；三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管Q6和三 極管Q8的發(fā)射極接地。
第一速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)1、第二速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)2、第三速度檔位驅(qū)動(dòng) 信號(hào)3和第四速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)4分別通過(guò)電阻R1、電阻R2、電阻R3和電 阻R4與三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3和三極管Q4的基極連接。
電源VDC為12伏，為了避免某個(gè)功率管因擊穿而導(dǎo)致線圈長(zhǎng)時(shí)間工作， 引起更大的故障。電源VDC通過(guò)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC接入電路，即圖1中的 FUSE,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC的自恢復(fù)保險(xiǎn)值由1/5 (IQ1+IQ8)的數(shù)值確定，IQ1 和IQ8分別為流經(jīng)三極管Ql和三極管Q8的總電流值。
或門(mén)Ul的輸出端和或門(mén)U2的輸出端分別通過(guò)電阻R5和電阻R6與三極管Q6和三極管Q8的基極連接。
二極管D1、 二極管D2、 二極管D3和二極管D4為續(xù)流二極管，用來(lái)消 除電感線圈斷電產(chǎn)生的反電勢(shì)。二極管D5、 二極管D6、 二極管D7和二極管 D8為隔離二極管。
三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、 三極管Q7和三極管Q8為功率三極管或功率場(chǎng)效應(yīng)管。
繼電器動(dòng)合線圈L1、繼電器動(dòng)斷線圈L2、繼電器動(dòng)合線圈L3、繼電器動(dòng) 斷線圈L4、繼電器動(dòng)合線圈L5、繼電器動(dòng)斷線圈L6、繼電器動(dòng)合線圈L7和 繼電器動(dòng)斷線圈L8所分別對(duì)應(yīng)的繼電器為磁保持繼電器。所述磁保持繼電器 控制帶動(dòng)繼電器動(dòng)觸頭的閉合與斷開(kāi)來(lái)電動(dòng)機(jī)定子繞組的通斷電。所述磁保持 繼電器可做為四檔繞組電動(dòng)機(jī)換檔控制模塊中的自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)。
繼電器動(dòng)合線圈L1和繼電器動(dòng)斷線圈L4分別為控制第一速度檔位切換的 磁保持繼電器J1的動(dòng)合線圈和動(dòng)斷線圈。繼電器動(dòng)合線圈L3和繼電器動(dòng)斷線 圈L2分別為控制第二速度檔位切換的磁保持繼電器J2的動(dòng)合線圈和動(dòng)斷線 圈。繼電器動(dòng)合線圈L5和繼電器動(dòng)斷線圈L8分別為控制第三速度檔位切換的 磁保持繼電器J3的動(dòng)合線圈和動(dòng)斷線圈。繼電器動(dòng)合線圈L7和繼電器動(dòng)斷線 圈L6分別為控制第四速度檔位切換的磁保持繼電器J4的動(dòng)合線圈和動(dòng)斷線 圈。
本發(fā)明的控制單元包含的基于磁保持繼電器的四檔繞組電動(dòng)機(jī)換檔控制 執(zhí)行電路的工作原理為由于磁保持繼電器的保持力是由永磁體閉合的磁回路 吸力提供的，在復(fù)雜振動(dòng)環(huán)境下，為避免觸點(diǎn)在振動(dòng)環(huán)境下自行斷開(kāi)或閉合， 本發(fā)明是基于磁保持繼電器的高可靠性、大觸點(diǎn)壓力的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決了多個(gè)磁保持繼電器并聯(lián)使用的互鎖和互鎖的可靠性。
當(dāng)輸入端輸入第一速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)1時(shí)，觸發(fā)高電平信號(hào)輸入到三極管 Ql的基級(jí)，由于控制第一速度檔位切換的繼電器J1的動(dòng)合線圈與控制第二速
度檔位切換的繼電器J2的動(dòng)斷線圈并聯(lián)，當(dāng)?shù)谝凰俣葯n位閉合時(shí)。第二速度 檔位自動(dòng)斷開(kāi)。根據(jù)如圖6的檔位輸入邏輯表，第一速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)1輸入 高電平時(shí)，第二速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)2輸入為低電平，或門(mén)U1輸入為1個(gè)高電 平、 一個(gè)低電平。Ul輸出的高電平觸發(fā)功率管Q8和功率管Q7，使控制第三 速度檔位的繼電器J3、控制第四速度檔位切換的繼電器J4的動(dòng)斷線圈同時(shí)動(dòng) 作。為了避免一次脈沖通電后，某個(gè)速度檔位由于機(jī)械振動(dòng)而出現(xiàn)誤動(dòng)作，通 電過(guò)程為間隔脈沖通電。通電脈沖為500ms，間隔時(shí)間為IOS，如圖5，為具體 的換檔控制信號(hào)時(shí)序圖，圖中4檔、2檔、3檔、4檔分別對(duì)應(yīng)第一速度檔位、 第二速度檔位、第三速度檔位、第四速度檔位。
以上脈沖間隔值均經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)量得到，超出上述范圍，則會(huì)導(dǎo)致電動(dòng) 機(jī)繞組不能順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔功能，且在換檔時(shí)容易產(chǎn)生拉弧，造成自動(dòng)檔位 切換開(kāi)關(guān)損壞以及影響動(dòng)力輸出。
觸發(fā)信號(hào)可以來(lái)自電動(dòng)車(chē)控制器內(nèi)部，也可以來(lái)自外部觸發(fā)電路。
在本發(fā)明中，連接表示電連接，在本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)中，除了預(yù)定的連接 關(guān)系以外，還可以在其間設(shè)置可以電連接的其它元件，如開(kāi)關(guān)器件、晶體管、 二極管、電容元件、電阻原件等。
控制單元中包含本發(fā)明提供的基于磁保持繼電器的四檔繞組電動(dòng)機(jī)換檔 控制執(zhí)行電路，檔位選擇單元提供的檔位選擇輸入信號(hào)分別為第一速度檔位驅(qū) 動(dòng)信號(hào)1、第二速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)2、第三速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)3和第四速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)4，做為本發(fā)明的電路的控制輸入。
本發(fā)明的電路的作用在于根據(jù)第一速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)1、第二速度檔位驅(qū) 動(dòng)信號(hào)2、第三速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)3和第四速度檔位驅(qū)動(dòng)信號(hào)4來(lái)控制磁保持 繼電器的繼電器動(dòng)斷線圈來(lái)控制自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和閉合，進(jìn)而控制電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1、一種多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于，包括以下步驟在自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)上預(yù)設(shè)若干個(gè)速度檔位，至少包括第一速度檔位和第二速度檔位，且第一速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值小于第二速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值；將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于第一速度檔位；確認(rèn)檔位選擇單元處于自動(dòng)檔狀態(tài)，啟動(dòng)自動(dòng)換檔功能，以及根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于，還包括以 下步驟確認(rèn)檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，啟動(dòng)勻速行駛功能，以及 將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于或保持在一個(gè)預(yù)設(shè)的速度檔位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于所述預(yù) 設(shè)的速度檔位為第一速度檔位。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于所述自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的工作電流；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值且電動(dòng)機(jī)的工作電流不大于第一 預(yù)設(shè)電流值，則提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值，或電動(dòng)機(jī)的工作電流大于第二預(yù)設(shè) 電流值，則降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；確認(rèn)檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，以及 降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于所述第一預(yù) 設(shè)轉(zhuǎn)速值不大于第二預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值；第一預(yù)設(shè)電流值不小于第二預(yù)設(shè)電流值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于所述提高電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電流；等待至少一個(gè)第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔；控制單元發(fā)出置第二速度檔位指令，以及自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第二速度檔位；等待至少一個(gè)第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔；控制單元接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流；電動(dòng)機(jī)以第二速度檔位運(yùn)行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于所述降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速包括以下步驟控制單元切斷電動(dòng)機(jī)繞組回路電流； 等待至少一個(gè)第三預(yù)設(shè)時(shí)間間隔； 控制單元發(fā)出置第一速度檔位指令，以及 自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)切換為第一速度檔位； 等待至少一個(gè)第四預(yù)設(shè)時(shí)間間隔； 控制單元接通電動(dòng)機(jī)繞組回路電流； 電動(dòng)機(jī)以第一速度檔位運(yùn)行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于，還包括以下步驟檢測(cè)控制單元與電源的連接； 若控制單元與電源連接，則啟動(dòng)控制單元； 若控制單元與電源斷開(kāi)連接，則停止控制單元工作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，其特征在于，還包括以 下步驟若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高或電動(dòng)機(jī)的工作電流逐漸減小，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速逐級(jí)提高至少一個(gè)速度檔位；若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸降低或電動(dòng)機(jī)的工作電流逐漸增大，則將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速逐級(jí)降低至少一個(gè)速度檔位。
全文摘要
一種多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，包括以下步驟在自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)上預(yù)設(shè)若干個(gè)速度檔位，至少包括第一速度檔位和第二速度檔位，且第一速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值小于第二速度檔位所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值；將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于第一速度檔位；確認(rèn)檔位選擇單元處于自動(dòng)檔狀態(tài)，啟動(dòng)自動(dòng)換檔功能，以及根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。還包括以下步驟確認(rèn)檔位選擇單元處于低速檔狀態(tài)，啟動(dòng)勻速行駛功能，以及將自動(dòng)檔位切換開(kāi)關(guān)置于或保持在一個(gè)預(yù)設(shè)的速度檔位。本發(fā)明提供的多檔電動(dòng)機(jī)換檔控制方法，采用電子離合方式，自動(dòng)換檔時(shí)不產(chǎn)生電弧，能夠有效解決電弧對(duì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的損壞，并能根據(jù)負(fù)載的變化，自動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)檔位。
文檔編號(hào)H02P7/00GK101505128SQ20091002997
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者鋒 王, 簡(jiǎn)金勇 申請(qǐng)人:江蘇新日電動(dòng)車(chē)股份有限公司