專利名稱：電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝置。
技術背景常見的電動助力車一般使用有刷或無刷直流電動機，其結構復雜、故障 率高，且直流電機只能工作于"恒轉(zhuǎn)矩"狀態(tài)，在啟動、爬坡或重載時不能 用減速來提高力矩。同時直流電機本身的效率雖然不低，但它對電動車工況 的適配性不是很好，會導致整體效率下降。而矢量變頻感應電機組合卻能工 作于"恒轉(zhuǎn)矩"又能工作于"恒功率"狀態(tài)，這就能在需要時保持功率不變 而用降低轉(zhuǎn)速來增大輸出轉(zhuǎn)矩。并且矢量變頻感應電機組合能通過傳感器即 時掌握電動車的工況進行實時調(diào)整，而使效率提高。雖然用交流感應電機來驅(qū)動電動自行車有諸多好處，但以前沒有適合電 動自行車的變頻器，這是因為電動自行車的電池組的電動勢較低(一般為 24v、 36v、 48v等)，而現(xiàn)有變頻器都是為工業(yè)電網(wǎng)設計的，只適合在幾百 伏電壓下工作。也有像專利號為02235115.9的專利所示的裝置在電池組 與變頻器之間加一直流/直流變換裝置來匹配電池組和變頻器，但是這樣的 裝置效率較低，且會帶來現(xiàn)有電動車的成本提高。而對于電動自行車而言， 效率和價格都是致關重要的，所以該裝置對電動自行車來說實用性較差。另外，電動自行車的車輪大小不一，且電機磁極也不盡相同，所以要有 不同的變頻器與之配套。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制 裝置，其蓄電池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連，蓄電池 組和矢量變頻及控制裝置之間無需再加DC-DC變換器，既提高了效率，又 降低了成本；所述矢量變頻及控制裝置能根據(jù)電動自行車的不同工況進行調(diào) 節(jié)，在啟動、爬坡時工作在恒功率低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，使啟動和爬坡更加容易。本實用新型的技術方案是 一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控 制裝置，包括蓄電池組、矢量變頻及控制裝置、交流電機，所述蓄電池組、 矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連；所述矢量變頻及控制裝置包 括微控制器、分別與微控制器相連的逆變開關陣列和附加控制裝置、驅(qū)動電路。本實用新型進一步的技術方案是 一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū) 動和控制裝置，包括蓄電池組、矢量變頻及控制裝置、交流電機，所述蓄電 池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連；所述矢量變頻及控制 裝置包括微控制器、分別與微控制器相連的逆變開關陣列和附加控制裝置、 驅(qū)動電路；所述低壓交流電動機驅(qū)動控制裝置還包括DC-DC變換器，其輸 入端與蓄電池組相連，兩個不同電壓輸出端分別與微控制器和逆變開關陣列 推動級等電路相連；所述附加控制裝置包括電源監(jiān)控模塊、電流檢測模塊、 調(diào)速手柄模塊、擴展口模塊、儀表密匙模塊、剎車傳感模塊以及車速控制模 塊。本實用新型更為詳細的技術方案是 一種電動自行車用低壓交流電動機 驅(qū)動和控制裝置，包括蓄電池組、矢量變頻及控制裝置、交流電機，所述蓄 電池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連；所述矢量變頻及控 制裝置包括微控制器、分別與微控制器相連的逆變開關陣列和附加控制裝 置、驅(qū)動電路；所述低壓交流電動機驅(qū)動控制裝置還包括DC-DC變換器， 其輸入端與蓄電池組相連，兩個不同電壓輸出端分別與微控制器和逆變開關 陣列推動級等電路相連；所述附加控制裝置包括電源監(jiān)控模塊、電流檢測模 塊、調(diào)速手柄模塊、擴展口模塊、儀表密匙模塊、剎車傳感模塊以及車速控 制模塊；所述電源監(jiān)控模塊、電流檢測模塊及調(diào)速手柄模塊與微控制器的 AD端相連，擴展口模塊和儀表密匙模塊與微控制器的IIC端相連，擴展口 模塊、剎車傳感模塊以及車速控制模塊與微控制器的IO端相連；所述電源 監(jiān)控模塊還與蓄電池組相連，所述電流檢測模塊與逆變開關陣列的蓄電池組 輸入端電路相連，所述車速控制模塊還與交流電機的轉(zhuǎn)速傳感器相連。本實用新型優(yōu)點是1. 本實用新型其蓄電池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序 相連，蓄電池組和矢量變頻及控制裝置之間無需再加DC-DC變換器，提高 了效率，而且機構簡單、故障率低，降低了電動自行車的生產(chǎn)、維修成本。2. 本實用新型內(nèi)不含永久磁鐵，當電池沒電時，可以跟自行車一樣輕 松騎行。3. 本實用新型在電動自行車要減速時，調(diào)節(jié)速度手柄使電機同步轉(zhuǎn)速小于車輪實際轉(zhuǎn)速，電機處在發(fā)電機狀態(tài)而向蓄電池組充電，同時電動自行 車由于能量轉(zhuǎn)化而減速(動能變電能)。這樣，使電池的行使里程增加，而且 大大減少機械剎車的使用，增長其使用壽命。4. 本實用新型在啟動、爬坡時使電機處在"恒功率"運行，這樣就能 以降低速度來增加力矩。5. 本是實用新型能通過傳感器即時掌握電動車的工況進行實時調(diào)整， 如在低速行駛時比高速行駛時所需力矩小，可以減小力矩行駛，進一步提高 效率。


圖1為本實用新型的裝置結構框圖；圖2為本實用新型矢量變頻及控制裝置的原理圖。其中1蓄電池組；2DC-DC變換器；3矢量變頻及控制裝置；4交流 電機；5微控制器；6逆變開關陣列；7附加控制裝置；8電源監(jiān)控模塊；9 電流檢測模塊；IO調(diào)速手柄模塊；ll擴展口模塊；12儀表密匙模塊；13剎 車傳感模塊；14車速控制模塊；15轉(zhuǎn)速傳感器。
具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例如圖1和圖2所示， 一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和 控制裝置，包括直接順序相連的蓄電池組1、矢量變頻及控制裝置3和交流 電機4;所述矢量變頻及控制裝置3包括微控制器5、分別與微控制器5相 連的逆變開關俾列6和附加控制裝置7、驅(qū)動電路。不同磁極對數(shù)的電機和 不同直徑的車輪組合對應矢量變頻及控制裝置3中不同的微控制器5軟件設 置。所述低壓交流電動機驅(qū)動控制裝置還包括DC-DC變換器2，其輸入端 與蓄電池組1相連，兩個不同電壓輸出端分別與微控制器5和逆變開關陣列 6推動級等電路相連。所述附加控制裝置7包括電源監(jiān)控模塊8、電流檢測模塊9、調(diào)速手柄 模塊10、擴展口模塊11、儀表密匙模塊12、剎車傳感模塊13以及車速控 制模塊14，同時其還包含有這些裝置的軟件模塊。所述電源監(jiān)控模塊8、電流檢測模塊9及調(diào)速手柄模塊10與微控制器5的AD端相連，擴展口模塊11和儀表密匙模塊12與微控制器5的IIC端相 連，擴展口模塊11、剎車傳感模塊13以及車速控制模塊14與微控制器5 的IO端相連；所述電源監(jiān)控模塊8還與蓄電池組1相連，所述電流檢測模 塊9與逆變開關陣列6的蓄電池組1輸入端電路相連，所述車速控制模塊 14還與交流電機4的轉(zhuǎn)速傳感器15相連。逆變開關陣列6的六只輸出功率管Ql-Q6采用低壓場效應管，以降低 成本。如圖2所示，工作時，電池由POWER接入。由+E分接到DC-DC變 換器2和逆變開關陣列6 (Ql-Q6)。 DC-DC變換器6把電池組電壓變換成 + 15￥和+5￥分別供給微控制器(1(:1)及逆變開關推動級等電路使用。逆變開 關陣列6 (Ql-Q6)受IC1的17、 18、 19、 20、 21、 25腳控制，通過不同 的開關組合輸出所需的三相交流電，再由U、 V、 W三點接到交流電機4上。電流檢測電路從AT點獲取電流信號，整理后提供給微控制器IC1，使 其能適時監(jiān)控電動車。同時，電壓檢測電路從+E點獲取電池的信息對電池 進行監(jiān)控。微控制器IC1同時管理著其他附加控制裝置。本實用新型蓄電池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連， 蓄電池組和矢量變頻及控制裝置之間無需再加DC-DC變換器，既提髙了效 率，又降低了成本；所述矢量變頻及控制裝置能根據(jù)電動自行車的不同工作 狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，在啟動、爬坡時工作在恒功率低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，使啟動和爬 坡更加容易；在電動自行車要減速時，調(diào)節(jié)速度手柄使電機同步轉(zhuǎn)速小于車 輪實際轉(zhuǎn)速，電機處在發(fā)電機狀態(tài)而向蓄電池組充電，同時電動自行車由于 能量轉(zhuǎn)化而減速(動能變電能)。這樣，使電池的行使里程增加，而且大大減 少機械剎車的使用，增長其使用壽命。
權利要求1.一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝置，包括蓄電池組(1)、矢量變頻及控制裝置(3)、交流電機(4)，其特征在于所述蓄電池組(1)、矢量變頻及控制裝置(3)和交流電機(4)直接順序相連；所述矢量變頻及控制裝置(3)包括微控制器(5)、分別與微控制器(5)相連的逆變開關陣列(6)和附加控制裝置(7)、驅(qū)動電路。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝 置，其特征在于所述低壓交流電動機驅(qū)動控制裝置還包括輔助DC-DC變 換器(2)，其輸入端與蓄電池組(1)相連，兩個不同電壓輸出端分別與微 控制器(5)和逆變開關陣列(6)推動級等電路相連。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝 置，其特征在于所述附加控制裝置(7)包括電源監(jiān)控模塊(8)、電流檢 測模塊(9)、調(diào)速手柄模塊(10)、擴展口模塊(11)、儀表密匙模塊(12)、 剎車傳感模塊(13)以及車速控制模塊(14)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝 置，其特征在于所述電源監(jiān)控模塊(8)、電流檢測模塊(9)及調(diào)速手柄 模塊(10)與微控制器(5)的AD端相連，擴展口模塊(11)和儀表密匙 模塊(12)與微控制器(5)的IIC端相連，擴展口模塊(11)、剎車傳感模 塊(13)以及車速控制模塊(14)與微控制器(5)的IO端相連；所述電源 監(jiān)控模塊(8)還與蓄電池組(1)相連，所述電流檢測模塊(9)與逆變開 關陣列(6)的蓄電池組(1)輸入端電路相連，所述車速控制模塊(14)還 與交流電機(4)的轉(zhuǎn)速傳感器(15)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種電動自行車用低壓交流電動機驅(qū)動和控制裝置，包括蓄電池組、矢量變頻及控制裝置、交流電機，所述蓄電池組、矢量變頻及控制裝置和交流電機直接順序相連；所述矢量變頻及控制裝置包括微控制器、分別與微控制器相連的逆變開關陣列和附加控制裝置、驅(qū)動電路。本實用新型蓄電池組和矢量變頻及控制裝置之間無需再加DC-DC變換器，既提高了效率，又降低了成本；所述矢量變頻及控制裝置能根據(jù)電動自行車的不同工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，在啟動、爬坡時工作在恒功率低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，使啟動和爬坡更加容易；在電動自行車減速時，電機處在發(fā)電機狀態(tài)而向蓄電池組充電，使電池的行駛里程增加。
文檔編號H02P27/04GK201113914SQ20072004693
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月3日 優(yōu)先權日2007年9月3日
發(fā)明者崔偉斌 申請人:崔偉斌