專利名稱：混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無刷直流電機(jī)控制器，特別是混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器。
目前，電動自行車普遍采用純電力或智能型即“1＋1”驅(qū)動模式，在功能上顯得單一，不能滿足用戶的要求。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器，能根據(jù)電池電壓、調(diào)速信號和腳踩信號確定無刷直流電機(jī)的驅(qū)動模式。
本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器，它由單片機(jī)IC1，電池電壓檢測電路，電量顯示電路，腳踩信號輸入電路，電流采樣及控制電路，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路，調(diào)速及剎車信號輸入電路，電源電路，驅(qū)動信號控制電路，時鐘發(fā)生電路、驅(qū)動及功率輸出電路組成，單片機(jī)IC1與電池電壓檢測電路、電量顯示電路、腳踩信號輸入電路、電流采樣及控制電路、驅(qū)動信號控制電路、驅(qū)動及功率輸出電路、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路、調(diào)速及剎車信號輸入電路、時鐘發(fā)生電路連接，驅(qū)動信號控制電路與電流采樣及控制電路、驅(qū)動及功率輸出電路連接，電源電路提供電源。
以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的敘述。
附圖為本實(shí)用新型的電原理圖。
本實(shí)用新型單片機(jī)IC1采用型號為PIC16C73B，IC1內(nèi)部由以下幾個主要部分組成控制單元(CPU)、特殊寄存器、只讀寄存器(ROM)、隨機(jī)存儲器(RAM)、輸入輸出口(I/O)、模數(shù)轉(zhuǎn)換口(A/D)、計(jì)數(shù)器等許多附屬電路組成的一個較為完整的微電腦。IC1中已寫入了整個控制電路要做的工作所需的全部程序軟件。
電池電壓檢測電路由電阻R19、R20和電容C16組成，R19、R20分壓后，得到一個隨電壓變化的小于5V的信號，C16的作用是濾掉短時間的電壓波動，經(jīng)IC1的3腳進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，并經(jīng)軟件濾波后控制驅(qū)動輸出以及電量顯示。電量顯示電路由電阻R2、R3和連接件J4組成，由單片機(jī)IC1的4、25腳輸出電平信號經(jīng)電阻R2、R3和連接件J4控制電動自行車上的兩個LED，組合狀態(tài)對應(yīng)電量足、電量不足、電池需充電以及欠壓四個狀態(tài)。
電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路由排阻BR1、連接件J1和電容C1、C2、C3組成，電機(jī)轉(zhuǎn)子信號由電動自行車電機(jī)上的三個霍爾傳感器通過連接件J1輸入，三個信號經(jīng)排阻BR1-2、BR1-3、BR1-4上拉(接+5V)輸入IC1的26、27、28腳，C1、C2、C3為濾波電容，程序根據(jù)這三個信號電平的高低狀態(tài)，在得到有輸出信號時輸出電機(jī)驅(qū)動信號，并計(jì)數(shù)變化次數(shù)，以確定現(xiàn)在的電機(jī)轉(zhuǎn)速。
調(diào)速及剎車信號輸入電路由排阻BR1、電阻R1、電容C7和連接件J3組成，電動自行車的調(diào)速手把擰動時，手把里的線性霍爾傳感器對應(yīng)輸出1-4V的電壓變化，通過連接件J3經(jīng)電阻R1輸入IC1的2腳進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并根據(jù)一定的對應(yīng)關(guān)系確定脈寬控制信號(PWM)的脈寬或自行車的速度，電阻R1另一端接地可防止霍爾信號失效時發(fā)生誤動作。當(dāng)剎車時剎車手把里的霍爾傳感器發(fā)生變化，通過傳感器連接件J3經(jīng)排阻BR1-6上拉后輸入IC1的7腳使IC1能立即關(guān)掉電機(jī)驅(qū)動信號，C7為濾波電容。腳踩信號輸入電路是由腳踩轉(zhuǎn)動信號通過連接件J7輸入，由霍爾傳感器經(jīng)排阻BR1-1上拉(接+5V)輸入IC1的中斷口21腳，在電平跳變時觸發(fā)程序作出相應(yīng)反應(yīng)。
電流采樣與控制電路由運(yùn)放IC3、二極管D1、電阻R5～R10、R17、R18、電容C10、C13、C26組成，R18、C26的一端接地，R18另一端接R17一端，R17另一端與C26另一端接IC3A的3腳，R6一端、IC3A的4腳、C10一端、C13一端、R10一端接地，R6另一端、R5一端接IC3A的2腳，C10另一端接IC3的8腳，R5另一端、R7一端、R8一端接IC3A的1腳和IC3B的6腳，R7另一端接D1負(fù)極，D1正極、R8另一端、C13另一端接IC1的5腳，R10另一端、R9一端接IC3B的5腳，R9另一端接電源+5V，IC3B的7腳接IC2的2、4、12腳。IC3為LM358。電機(jī)電流通過在康銅絲R18上產(chǎn)生的壓降，經(jīng)運(yùn)放IC3A放大，一路經(jīng)R8、C13組成的濾波電路后輸入IC1的5腳進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，程序根據(jù)電流控制電機(jī)驅(qū)動信號的脈寬或關(guān)閉驅(qū)動信號，D1、R7組成加速電路。另一路經(jīng)IC3B和由R9、R10組成的設(shè)定值比較后輸入IC2的2、4、12腳(IC2為三輸入與門)，在過電流時關(guān)斷電機(jī)驅(qū)動信號。
驅(qū)動信號控制電路由三輸入與門電路IC2、電阻R4、電容C8組成，IC2為4073。IC1的22、23、24腳輸出三相橋式逆變電路的上橋臂驅(qū)動信號分別接入對應(yīng)的IC2的1、3、13腳。IC1的13腳輸出脈寬調(diào)制信號接入IC2的5、8、11腳，和上橋臂的驅(qū)動信號及電流控制相與后分別接入對應(yīng)的IC4、IC5、IC6的3腳。IC2的2、4、12腳接入IC3的7腳。C8為濾波電容，R4接地保證在上電時使IC2的各輸出為低電平。
驅(qū)動及功率輸出電路由專用的絕緣柵功率場效應(yīng)管的橋式驅(qū)動芯片IC4、IC5、IC6，電阻R11～R16，電容C9、C17～C19、C23～C25，二極管D2～D4，M1～M6為N溝道功率場效應(yīng)管IRFZ44N。IC4、IC5、IC6均為IR2103。IC1的11、12、18腳輸出三相橋式逆變電路的下橋臂的驅(qū)動信號，分別接入對應(yīng)的IC4、IC5、IC6的3腳，IC4、IC5、IC6的5腳分別通過R12、R14、R16及M4、M5、M6控制三相橋式逆變電路的下臂POWER-MOSFETL(絕緣柵功率場效應(yīng)管)，IC4、IC5、IC6的7腳分別通過R11、R13、R15及M1、M2、M3控制三相橋式逆變電路的上臂POWER-MOSFET，橋臂的中心通過連接件J2連接電機(jī)線。二極管D2、D3、D4為整流用，C9、C23、C24、C25為濾波電容，C17、C18、C19為自舉充電電容。
時鐘發(fā)生電路由晶振Y1及電容C4、C5組成，電路接入IC1的9、10腳。
電源電路由集成穩(wěn)壓塊IC7、IC8、電容C11、C12、C14、C20～C22組成。電池電壓接連接件J5經(jīng)R21降壓后接入IC8的1腳，經(jīng)穩(wěn)壓后輸出+15V電壓，除供給IC4、IC5、IC6作電源，還接入IC7的1腳，經(jīng)穩(wěn)壓后的3腳輸出+5V電壓，作為控制電源用。電容均作為濾波用。IC7為LM7805，IC8為LM7815。
連接件J6為控制電動自行車限速20KM與非限速的轉(zhuǎn)化用。
本實(shí)用新型由于采用以上電路，能根據(jù)電池電壓、調(diào)速信號和腳踩信號確定無刷直流電機(jī)的驅(qū)動模式。模式如下1、當(dāng)電池電壓高于某一值時，有a如果有手把調(diào)速信號，則控制器采用純電力驅(qū)動方式；b如沒有手把調(diào)速信號，而有腳踩信號，則控制器采用智能驅(qū)動方式，停止腳踩，則停止驅(qū)動。
2、當(dāng)電壓低于某一值時，只能采用智能驅(qū)動方式，停止腳踩，則停止驅(qū)動。
3、當(dāng)電池電壓達(dá)到欠壓值后，關(guān)掉輸出，這樣即能滿足騎車者的要求，又能延長續(xù)行距離。
權(quán)利要求1.一種混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于它由單片機(jī)IC1，電池電壓檢測電路，電量顯示電路，腳踩信號輸入電路，電流采樣及控制電路，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路，調(diào)速及剎車信號輸入電路，電源電路，驅(qū)動信號控制電路，時鐘發(fā)生電路、驅(qū)動及功率輸出電路組成，單片機(jī)IC1與電池電壓檢測電路、電量顯示電路、腳踩信號輸入電路、電流采樣及控制電路、驅(qū)動信號控制電路、驅(qū)動及功率輸出電路、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路、調(diào)速及剎車信號輸入電路、時鐘發(fā)生電路連接，驅(qū)動信號控制電路與電流采樣及控制電路、驅(qū)動及功率輸出電路連接，電源電路提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于電流采樣與控制電路由運(yùn)放IC3、二極管D1、電阻R5～R10、R17、R18、電容C10、C13、C26組成，R18、C26的一端接地，R18另一端接R17一端，R17另一端與C26另一端接IC3A的3腳，R6一端、IC3A的4腳、C10一端、C13一端、R10一端接地，R6另一端、R5一端接IC3A的2腳，C10另一端接IC3的8腳，R5另一端、R7一端、R8一端接IC3A的1腳和IC3B的6腳，R7另一端接D1負(fù)極，D1正極、R8另一端、C13另一端接IC1的5腳，R10另一端、R9一端接IC3B的5腳，R9另一端接電源+5V，IC3B的7腳接IC2的2、4、12腳。
專利摘要一種混合智能型電動自行車用無刷直流電機(jī)控制器,它由單片機(jī)IC1,電池電壓檢測電路,電量顯示電路,腳踩信號輸入電路,電流采樣及控制電路,電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號輸入電路,調(diào)速及剎車信號輸入電路,電源電路,驅(qū)動信號控制電路,時鐘發(fā)生電路、驅(qū)動及功率輸出電路組成。本實(shí)用新型能根據(jù)電池電壓、調(diào)速信號和腳踩信號確定無刷直流電機(jī)的驅(qū)動模式。
文檔編號H02P9/48GK2466851SQ0121716
公開日2001年12月19日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者程相權(quán), 祁宏 申請人:國營常熟制冷設(shè)備廠