电动机车马达控制器制造技术

本发明专利技术是涉及一种电动机车马达控制器，主要包含有换相、加速、起动、动能再生及速度控制信号断路保护等控制单元构成，通过以上单元，将可具有克服换相电流过大问题、渐进两段加速控制、改善起动冲力过大、动能再生以及速度控制信号断路或接触不良保护等功效。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机车马达控制器本专利技术是涉及一种马达控制器，特别是涉及一种具有可克服换相电流过大问题、渐进两段加速控制、改善起动冲力过大保护、动能再生以及速度控制信号断路或接触不良保护的电动机车马达控制器。随着地球石油能源日益匮乏及空气污染日渐严重，尤其人口高度密集的台湾，发展低污染电动机车更加重要，台湾拥有成熟的机车工业及广大的使用群，更适合做为先驱领导发展符合未来时代潮流的电动机车，而在众多零组件中又以马达、电池及马达控制器最为关键，基于对马达的认知和电子控制技术的成熟，所以发展一功能完善且安全性及可靠性皆高的马达控制器，运用在电动机车的马达转速控制乃势在必行的工作。像以往的电动载具速度控制方法，其在速度命令上虽有做简单的响应，不过在安全性、舒适性、及能源效率上却未有周详的做法，而存在有以下缺失而等待解决：一、针对换相问题而言：举如台湾专利第85116301号专利技术专利，其无刷直流马达运转控制中，换相方式是先将一相关闭(OFF)，另一相打开(ON)，但是该专利技术中其做换相时，前后两相电流将因电感特性而相加出现在其他相，所以在低速重载时，该换相电流将会较大，如此，则会有造成马达内部的永磁式磁铁退磁，并损坏马达及功率元件。二、针对加速动作而言：举如台湾专利第85116301号专利技术专利，其加速方式是瞬间让输出到达指令目标值，这种方式当速度命令异常时，则易使骑乘者来不及反应而发生危险，且瞬间加速的方式，其骑乘的稳定性较差，不但缺乏骑乘的舒适性，且载具常工作在加减速中，则会降低整体能源效率；再如一般一段渐进式的加速设计，如图1所示，此种加速方式当加快时，载具则较常工作在加减速中，且骑乘的人易感觉不舒适及降低整体能源效率，而当加速慢时，将使得骑乘的人得不到加速的快感，两种皆无法兼而有之而尚嫌不佳。三、针对起动冲力过大问题而言：举如美国专利第US4879498号，该专利中是使用多组功率电阻限制马达的起动电流进而达到让扭力降低，以防止起动冲力过大，但这种方式需要较大的功率电阻，且效率低，对需要降低成本，提高效率-->的电动机车马达控制器来说并不适宜；再如台湾专利第82101914号专利技术专利，该专利技术中，主要是以转矩命令，由转矩命令控制马达的方式，以达到防止起动冲力过大的效果，但是，使用转矩命令方式控制电动机车，和人的意志较难配合，因此，此种设计在对人的意志考虑下较不适用。四、针对动能再生而言：举如第85116301号专利技术专利，如图2所示，动能再生是利用马达运转感应的反电动势，通过固定导通周期的脉冲，驱动功率元件切换而将动能转换成电能再回充至电池所为，以往做法，使用上除了脉冲宽度调制外，尚须完全开启另一相开关元件，如此当一相开关元件完全开启，马达的反馈信号异常时将导致烧毁功率元件，以及其脉冲宽度调制的负载周期是固定的，所以，在高速运转状态时，亦会有大电流而烧毁元件的缺陷。五、针对速度控制信号线断线保护而言：以往的设计，如图3、4所示，当速度信号的接地端断线或接触不良时，速度命令的值将等于VCC，此时，马达将以最大输出响应此速度命令，因此，载具失去控制，而易发生危险。本专利技术的主要目的，是提供一种具有可克服换相电流过大问题、渐进两段加速控制、改善起动冲力过大、动能再生以及速度控制信号线断路或接触不良保护的电动机车马达控制器。本专利技术的电动机车马达控制器，包括：一换相保护单元，主要是利用换相时重叠前后两相电流，通过控制前后两相电流的时间顺序与时间长短加上电流反馈装置来限制换相电流；一渐进加速单元，主要是由骑乘的人根据意志判断而对马达控制器加以速度命令，此速度命令经速度转换单元转换成微处理器可识别的速度命令，经过速度命令处理单元而成为较安全，舒适及省能源的速度驱动信号而通过输出单元控制行车速度；一改善起动冲力过大单元，主要在以速度命令控制电动载具起动过程中，降低输出的上升率和准位，以便改善起动冲力过大；一动能再生，是利用马达运转感应的反电动势，通过马达位置反馈信号及随马达转速或马达运转感应的反电动势而改变导通周期的脉冲，驱动功率元件切换而将动能转成电能再回充至电池，而在动能再生状态下各开关元件的动作完全由脉冲宽度调制控制的方式控制，且以非完全导通脉冲方式完成；一速度信号线断线保护，是将速度命令线连结微处理器，经由微处理器检测速度命令线的准位变化，当正常状态，速度指令的上升斜率较缓和，一旦电路断线时，速度命令的准位上升斜率较陡峭，微处理器根据该准位上升斜率大小来判断信号线是否断线，若有断线状况则停止对速度信号的承认，以防危险。-->下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明：图1是传统电动载具马达控制器的加速示意图。图2是传统电动载具马达控制器动能再生的时序图。图3是传统电动载具马达控制器的速度控制接线图。图4是传统电动载具马达控制器的速度控制断线状态图。图5是本专利技术一较佳实施例的换相保护单元的电路图。图6是本专利技术一较佳实施例的换相保护单元的时序图。图7是本专利技术一较佳实施例的渐进加速的方块图。图8是本专利技术一较佳实施例的电路方块图。图9是本专利技术一较佳实施例的渐进加速的示意图。图10是本专利技术一较佳实施例的起动模式的示意图。图11是本专利技术一较佳实施例的动能再生的示意说明图。图12是本专利技术一较佳实施例的动能再生的储能状态示意图。图13是本专利技术一较佳实施例的动能再生的释能状态示意图。图14是本专利技术一较佳实施例的速度控制信号线断线的示意图。请参阅下列各图所示，关于本专利技术一较佳实施例的[电动机车马达控制器]，其特征改善部份主要包括一换相保护单元10、一渐进加速控制单元20、一改善起动冲力过大30、一动能再生40、一速度控制信号线断路保护50，下面详细对其详细说明：如图5、6所示，该换相保护单元10，主要是利用换相时重叠前后两相电流，通过控制前后两相电流的时间顺序与时间长短Δt加上电流反馈装置11来限制换相电流。其次，本实施例中该换相保护单元10的时间顺序与时间长短Δt可依据马达12运转的速度而定，当然，该换相保护单元10的时间顺序与时间长短Δt亦可依据马达线圈的电流而定、依据马达运转的扭力而定、依据马达线圈的反电动势(Back-EMF)而定、以固定电角度为依据、或是以固定重叠比例为依据…等，其功效皆与上述相同。如图7、8所示，该渐进加速单元20，主要是由骑乘者根据意志判断21而对马达控制器加以速度命令，此速度命令是经速度命令转换单元22而成为电路所能检测的信号，而此电子信号再经速度命令处理单元23而成为与机械、电气特性搭配的信号，通过输出单元24控制行车速度。-->如图8、9所示，该速度命令处理单元23，主要是由一手控油门231控制角加速度，经过一微处理器232的处理，而送出一渐进加速信号233，进而控制马达12的运转速度，而马达反馈信号234向微处理器232提供马达速度和位置信息，如此，经由微处理器232的控制，当微处理器232的输出值与速度命令值相差较大时，则马达12是工作在第一段快速加速逻辑T1，而当输出值与速度命令值相差较小时，马达则工作在第二段慢速加速逻辑T2，所以通过微处理器232的渐进速度控制，以可达到较佳的安全性。而该速度命令处理单元23还包括一驱动电路235、一电流处理电路236、一功率元件模组237及一保护电路238，它是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机车马达控制器，其特征在于，包括：一换相保护单元，主要是利用换相时重叠前后两相电流，通过控制前后两相电流的时间顺序与时间长短加上电流反馈装置来限制换相电流；一渐进加速单元，主要是由骑乘者依意志判断而对马达控制器加以速度命令，此速度命令经速度转换单元转换成微处理器可识别的速度命令，经过速度命令处理单元而成为渐进两段式加速信号再通过输出单元控制行车速度；一改善起动冲力过大单元，主要在以速度命令控制电动载具的启动时，通过马达起动过程中，降低输出的上升率和准位，以达改善起动冲力过大；一动能再生，是利用马达运转感应的反电动势，根据转速或反电动势而改变脉冲的导通周期，驱动功率元件切换而将动能转成电能再回充至电池，而在动能再生状态下各开关元件的动作完全以脉宽调制控制的方式控制，且以非完全导通脉冲方式完成；一速度信号线断线保护，是将速度命令线连接微处理器，由微处理器检测速度命令线的准位，由骑乘者控制速度命令的准位变化，当正常状态，速度命令准位的上升斜率较缓和，一旦电路断线时，速度命令准位的上升斜率将较陡峭，如此，利用此一信号上升斜率异常的特性检测速度信号线断线或接触不良，控制器自动停止对速度命令的承认，而使得速度不致于失控，直到速度命令恢复正常，避免发生不可预知的危险。...

【技术特征摘要】
1.一种电动机车马达控制器，其特征在于，包括：一换相保护单元，主要是利用换相时重叠前后两相电流，通过控制前后两相电流的时间顺序与时间长短加上电流反馈装置来限制换相电流；一渐进加速单元，主要是由骑乘者依意志判断而对马达控制器加以速度命令，此速度命令经速度转换单元转换成微处理器可识别的速度命令，经过速度命令处理单元而成为渐进两段式加速信号再通过输出单元控制行车速度；一改善起动冲力过大单元，主要在以速度命令控制电动载具的启动时，通过马达起动过程中，降低输出的上升率和准位，以达改善起动冲力过大；一动能再生，是利用马达运转感应的反电动势，根据转速或反电动势而改变脉冲的导通周期，驱动功率元件切换而将动能转成电能再回充至电池，而在动能再生状态下各开关元件的动作完全以脉宽调制控制的方式控制，且以非完全导通脉冲方式完成；一速度信号线断线保护，是将速度命令线连接微处理器，由微处理器检测速度命令线的准位，由骑乘者控制速度命令的准位变化，当正常状态，速度命令准位的上升斜率较缓和，一旦电路断线时，速度命令准位的上升斜率将较陡峭，如此，利用此一信号上升斜率异常的特性检测速度信号线断线或接触不良，控制器自动停止对速度命令的承认，而使得速度不致于失控，直到速度命令恢复正常，避免发生不可预知的危险。2.如权利要求1所述的电动机车马达控制器，其特征在于，所述换相保护单元的时间顺序与时间长短Δt是根据马达运转的速度而定。3.如权利要求1所述的电动机车马达控制器，其特征在于，所述换相保护单元的时间顺序与时间长短Δt是根据马达线圈的电流而定。4.如权利要求1所述的电动机车马达控制器，其特征在于，所述换相保护单元的时间顺序与时间长短Δt是根据马达运转的扭力而定。5.如权利要求1所述的电动机车马达控制器，其特征在于，所述换相保护单元的时间顺序与时间长短Δt是根据马达线圈的反电动势而定。6.如权利要求1所述的电动机车马达控制器，其特征在于，所述换相保护单元的时间顺序与时间长短Δt是以固定电角度2为依据。7.如权利要求1所述的电动机车马达控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洽兴，
申请(专利权)人：环隆电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]