无刷电动车辆数字智能控制器制造技术

无刷电动车辆数字智能控制器，它包括手柄调速、刹车控制、单片机、三相功率开关、无刷直流电动机控制器和无刷电动机，其特征在于：还设有速度传感器、负载传感器、控制选择开关、比较器；其中速度传感器的输出接到单片机的通用Ｉ／Ｏ口，单片机的通用Ｉ／Ｏ口输出的限速信号和启动信号；负载传感器的输出并联控制选择开关，经过一个二极管后再与手柄调速的输出端及单片机输出的限速信号并联作为比较器的同相输入；单片机的启动信号接入无刷直流电动机控制器的使能控制端，刹车控制的输出接入无刷直流电动机控制器的制动输入端；无刷电动机的转子位置传感器接入无刷直流电动机控制器的转子位置传感器输入引脚，无刷直流电动机控制器的输出驱动三相功率开关，控制无刷电动机。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动车辆控制
，具体涉及一种无刷电动车辆数字智能控制器。
技术介绍
现有的电动车辆，如电动自行车，都具有一套对电动机的工作状况进行控制的控制器，该控制器是根据骑行者的人为操作指令而控制电动机的工作。而骑行者发出各种指令的依据是对骑行状况的感觉和经验判断，如在轻载荷、重载荷状态、爬坡等不同行驶状态下，由于人不可能准确地感觉电动车辆在各种复杂工况下的速度、负载变化情况，更不能准确地得到在这些状态下电动机所需提供的最有效动力，因此，这种人为的操作控制往往是不准确，有时甚至是错误的，会给电动机带来不必要的损坏，这是造成现有电动自行车电动机返修率高的主要原因，同时也造成蓄电池大电流深度、过度放电，缩短电动机和蓄电池使用寿命，例如在上坡、逆风时人们往往希望速度不下降而增大输入电压，但是由于上坡时电流随着负载增加不断增大，就会超过电动机的额定功率，造成电动机堵转发热甚至烧毁，另外持续大电流放电对铅酸电池损害也比较大，造成其使用寿命的缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有电动车辆控制存在的缺陷，提供一种针对无刷电动车辆的数字智能控制器，通过获取传感器从电动自行车传动中间任意位置或终端直接检测到的转速信号和负载信号，由控制电路将其转换成数字信号，进行处理，准确适时地将所需的电量输送给电动机，控制电动机始终处于高效的工作状态，电池始终处于最佳的放电状态，延长电池的使用寿命，增加电动车辆的续行距离和爬坡能力，自动排除人为误操作、控制不准确和其他非标准状态带来的不必要的电量损失，达到高效节能、智能驱动的效果。本专利技术的技术方案如下数字智能电动车辆控制器，它保留传统无刷电动车辆控制器的手柄调速电路、刹车控制电路、单片机、无刷直流电动机控制器、三相功率开关和无刷电动机，增加了速度传感器、负载传感器、控制选择开关、比较器。其中速度传感器的输出接到单片机的通用I/O口，单片机的通用I/O口输出的限速信号和启动信号；负载传感器的输出并联控制选择开关，经过一个二极管后再与手柄调速的输出端及单片机输出的限速信号并联作为比较器的同相输入；单片机的启动信号接入无刷直流电动机控制器(如MC33035)的使能控制端，刹车控制的输出接入无刷直流电动机控制器的制动输入端；无刷电动机的转子位置传感器接入无刷直流电动机控制器的转子位置传感器输入引脚，无刷直流电动机控制器的输出驱动三相功率开关，控制无刷电动机。若控制选择开关闭合，则负载传感器输出接地，此时为人工控制速度方式；若控制选择开关断开，当负载传感器输出为零，则智能控制优先的电子开关断开，此时为人工控制速度方式，当负载传感器输出不为零，则电子开关打开，使手柄调速信号接地，此时智能控制优先，为智能控制速度方式。本专利技术的优点是在原控制电路中增加了速度传感器、负载传感器，通过它们实现从电动车辆传动终端或中间的任意位置直接检测准确的、真实的转速信号和负载信号，由控制器转换成数字信号进行处理，准确适时地将所需的电量输送给电动机，通过脉宽调制，同步控制电动机输出功率，避免上坡等大负载工况时电动机超负荷运行和堵转的发生，控制电动机始终处于高效的工作状态，电池始终处于最佳的放电状态，延长电池的使用寿命，增加车辆的续行距离和爬坡能力，自动排除人为误操作、控制不准确和其他非标准状态带来的不必要的电量损失。同时通过设置一个选择控制开关，让使用者选择系统自动调速或是人为通过手柄调速器调速，从而使系统具有手动和自动两种状态。由于控制方式的增加，增加一个输入选择控制器件即比较器，以判断手柄信号和负载传感器信号那一个作为自控系统的输入，并且当速度达到二十公里/时的时候保持速度不再增加，因此是车辆具有人为控制、智能控制、人力骑行智能补偿等三种控制功能和使用方式，智能传感和人为调速可更替使用，比全电动自行车可增加40％的续行里程，安全性更好、达到高效节能、智能驱动的效果。附图说明图1是本专利技术的总控制电路框图；图2是本专利技术的电路图。具体实施例方式参见图1，本例是将控制器用于无刷电动自行车上，它由速度传感器、负载传感器、手柄调速电路、刹车控制电路、单片机、无刷直流电动机控制器、欠压保护电路和过流保护电路、控制选择开关、比较器、三相功率开关和无刷电动机组成。其电路连接为负载传感器的输出并联一个控制选择开关，经过一个二极管后再与手柄调速的输出端及单片机输出的限速信号并联作为比较器的同相输入。速度传感器的输出接到单片机的通用I/O口，单片机的通用I/O口输出的20km/h限速信号和5km/h启动信号，前者与手柄调速及负载传感器输出并联，后者接入无刷直流电动机控制器的使能控制端，刹车控制接入无刷直流电动机控制器的制动输入端，电动机的转子位置传感器接入无刷直流电动机控制器的转子位置传感器输入端，无刷直流电动机控制器的输出驱动三相功率开关，三相桥上下两侧共六个功率开关，逆变桥经一电阻RS接地作电流采样，采样电压输入至无刷直流电动机控制器的电流检测比较器。无刷直流电动机控制器内设欠电压保护电路，当本芯片电压VCC、VC不足时关闭驱动输出。其中，无刷直流电动机控制器采用MOTORROLA公司的无刷直流电动机控制器专用集成电路MC33035，主要组成部分包括转子位置传感器译码器电路、带温度补偿的内部基准电源、频率可设定的锯齿波振荡器、误差放大器、脉宽调制(PWM)比较器、输出驱动电路、欠电压封锁保护及芯片过热保护等故障输出、限流电路。以下结合图2具体说明本控制器的工作情况本控制器由安装在电动车辆传动机构终端(如自行车的后轮轴)的速度传感器和负载传感器将实时的速度信号和负载信号以电压的形式输入控制器。速度传感器为开关型霍尔传感器，在非磁材料的圆盘边缘均匀粘贴四块磁钢，将圆盘固定在被测转轴上。开关型霍尔传感器固定在圆盘外缘附近，圆盘每旋转一周，霍尔传感器便输出四个脉冲，用单片机处理这些脉冲，便可知道转速。当电动自行车的速度达到五公里以后，即单片机(P3.4)记录速度传感器的输入脉冲达到一定数量后，P1.7输出一个高电平，打开三极管V1，使无刷直流电动机控制器的使能控制端输入变成高电平，无刷直流电机控制器可以开始工作。当电动自行车的速度达到二十公里时，P1.6输出一个高电平，打开三极管V2，放掉电容C17的一部分电能，从而降低无刷直流电动机控制器的误差放大器同相输入，控制电动自行车的速度不再提高；当电动自行车的速度不足二十公里时，P1.6输出低电平，位移传感器和手柄调速器对电容C17充电，使得电容的电压上升，从而提高无刷直流电动机控制器的误差放大器输入，使得电动自行车的速度上升。负载传感器使用的是为线性霍尔传感器，在非磁材料的圆盘边缘粘贴一个环形磁钢，将圆盘固定在被测转轴上。线性霍尔传感器固定在圆盘外缘附近，S极和N极分别安装在圆盘的两边。当霍尔传感器距离磁钢的距离不同时，S极和N极分别在0～2.5V、2.5～5V之间变化，将S极和N极的输出信号接入运算放大器进行处理后，得到一个0～5V的信号，此信号与负载情况成正比，将其输入到控制系统中进行处理达到控制速度的目的。当骑行者捏刹车后，装在刹车上的霍尔传感器输出信号变成低电平，则三极管V4关断，无刷直流电动机控制器的制动输入为高，电动机制动减速；不捏刹车的时候，传感器输出高电平，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛荣生，
申请(专利权)人：西南师范大学，
类型：发明
国别省市：