专利名称：电动车控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车控制器，用于以电池为动力的车的调速。
背景技术：
由于电动车无污染，噪声小等优点，日益受到重视，其控制器也五花八门，种类繁多。大体上可分为电脑和无电脑两大类。有电脑的可以利用软硬件结合使其性能最大限度地满足人们需要，但造价高。而无电脑的，生产成本低一些，但有些功能不能尽如人意。主要存在的问题1、用脉宽控制专用芯片一般均将速度给定连至芯片输入端，如1脚，长期以来速度调节不平滑的问题一直困扰着应用，表现为转把轻轻一转，就到最高速，后半圈成控制死区；2、恒流效果不好，表现为输出最大电流没有有效地控制住，如失控变得太大，则易烧坏电机和控制器，太小则力矩不够，影响爬坡；3、没有欠压报警功能，使得用户不知该什么时候补充充电，如果过放电，将会给电池带来极大损害，影响电池的正常使用寿命。如《新型开关电源实用技术》(作者王英剑等，出版时间1999年第一版)第55页图3-17介绍的TL494典型用法，其电流反馈信号接运算放大器A1的16、15脚，电压负反馈接运算放大器A2的1脚。TL494的4脚仅仅作为开机软启动或用作死区设定。
发明内容
本发明的目的是设计一种用脉宽控制专用芯片控制，但是合理地使用芯片，成本低的电动车控制器。达到1、速度调至非常平滑；2、恒流效果好；3设有欠压报警功能。
技术方案电动车控制器包括脉宽控制电路和功率输出电路，本发明脉宽控制电路采用脉宽控制芯片，将速度给定送至脉宽控制芯片的4脚，即死区电平控制端。4脚电位3V-0V，脉宽占空比0％--97％。
所述的电动车控制器，其电流反馈If送至脉宽控制芯片的16脚，电流设定IG通过R6、R7分压送至脉宽控制芯片的15脚，15、16、3脚之间的运放将电流反馈信号放大，同时做恒流限流负反馈。
所述的电动车控制器，其电池电压通过R1、R2分压采样，送到比较器芯片的3脚，电压设定值通过R3、R4分压，送至比较器芯片的2脚，当电池电压低于设定值时，比较器翻转，1脚输出低电位，欠压报警灯亮。
有益效果1、本发明实施后，速度调节非常平滑，不但启动时非常平稳，而且转把可在整个旋转角度中均匀调速。
2、可安全地使电流上限恒定在设定值内，有效地保护了整车安全。
3、欠压报警可提示用户该何时充电，避免了电池过度放电。
图1是本发明的电路原理图。
图2是现有技术典型用法示意图。
图3是脉宽控制芯片等效电路示意图。
具体实施例方式
一、现以SG494为例说明脉宽控制芯片的原理、一般用法及问题所在。图3是脉宽控制芯片等效电路示意图1.SG494中有两个运算放大器，即3、15、16端和1、2、3端，二者功能完全相同。两个运算放大器的输出，各通过一个二极管并在一起(这两只二极管有的应用上画了，有的应用上没有画，不碍大局。)引至3端。该端叫“相位控制端”，其电压3.3V-0V，对应δ0％--97％。
2.4端叫“死区控制端”，其电压3.3V-0V，对应δ0％--97％。
3.3与4的不同之处3端是两个运算放大器的输出点，其电压值是两个运放输出的叠加，叠加后的电压决定了相应的输出脉冲占空比δ；4端电压一旦设定，3端电压无论多少，均不会使δ超过4端的设定。例如4端设为1.5V，δ相应为50％，此时3端电压从3.3V-0V，δ只能从0％调到50％，而不会展开到50％以上。这被复盖的地方，叫做死区。所以4端叫“死区控制端”。在死区，开关管是必须被关断的。死区的设置在开关电源中，尤其是双端电路中是一个至为重要的参数，它能确保上下两只管子不直通。所以一般应用时，4端专为设定死区，有的也兼做开机时软启动。
在δ不超过4端设定的情况下，3端可以控制δ的输出。
4.按照一般的思路，SG494内部含有二个运放，目前同类产品，都是利用其中一个运放，将速度给定SG和速度调节ST送到运放的两端，将速度给定SG送入16，速度调节ST送入15，一旦两者有偏差，VST＞VSG，形成偏压Δ(Δ＝VST-VSG)，该偏压经放大后，控制SG494的输出。这样的弊端是较小的偏压，引起δ大幅度变化，使调速不平滑，见图2。这样的缺陷就是一旦产生偏差，脉宽会根据放大倍数展开，一般放大倍数都在几十倍，所以，一旦有一点偏差，脉宽就会接近于全展开，使得整车启动时不平滑，有往前一冲的感觉，同时，使得调速的线性不好，往往是转把的后半圈成了失去调速功能的死区。
二、本发明的理论依据及具体实施例本发明分析了调速的线性不好原因，改变经典用法均将运放A1用作恒流限流，运放A2被用作恒压，4端用做软启动的固有模式。
如图1所示本实施例脉宽控制芯片也以SG494为例说明。
(1)、1、2接地，即1、2、3之间的运放不被采用；(2)、15、16、3端之间的运放接成比例积分负反馈放大器；R6、R7将5V稳压分压后，将分压信号IG连接到15脚，即运放反相输入端，同时从15端通过R8、C1接到3端；16端为运放同相输入端，连接到电流取样电阻R11，将电流反馈信号IF采入运放；(3)、速度给定ST送至SG494的4脚，即死区电平控制端。使得脉宽平滑展开。4脚电位3V-0V，脉宽占空比从0％--97％。4端ST为外接速度调节信号，通过外接电位器或调速转把，引入一个可调电压，电压调节范围是3.3V-0V。
通过上述连接可看到，首先，4端电位完全外部给定，使其可以自由平滑地在3.3V-0V之间调节，这样，相应地得到平滑调速的效果。
(4)、同时，至关重要的是，恒流限流仍由运放来加以控制，使得在获得平滑调速的同时，随时保护整个电气安全。
电流反馈If送至SG494的16脚，电流设定IG通过电阻R6、R7分压送至SG494的15脚，15、16、3脚之间的运放将电流反馈信号放大，同时作恒流限流负反馈，使得输出电流小于设定值时，脉宽由SG494的4脚控制，输出电流大于设定值时，脉宽会自动减少，恒定在设定值，达到限流和恒流目的。也正因为恒流限流的同时使用，使得平滑调速可以安全地实现。
(5)、电池电压采样通过电阻R1、R2分压，送到比较器LM393的3脚，电压设定值通过R3、R4分压，送至LM393的2脚，当电池电压低于设定值时，比较器翻转，1脚输出低电位，欠压报警灯D2亮，提示用户该给电池充电。
我们的最终目标是均匀调速，我们希望在电流不过载情况下，能均匀地调节脉宽，同时又希望在任意脉宽正常工作情况下，遇电机堵转时，能将输出电流上限恒定在某个设定值，我们采用了这种构思恒流限流环节仍由运放来完成，利用其强大的灵敏度(几十倍以上)，但调速则避开运放，直接由(4)端来完成，这样，既可平滑调速，又能灵敏地恒流限流。
现进一步说明工作原理图1中电池电压做为整个系统的工作电源E，一般在12V-36V之间。合上开关K，控制电路可以工作。
然后脉冲触发信号送到开关功率管Q1的基极，Q1为主开关管，工作在开关状态，频率为20KHZ左右，脉冲占空比δ在0％--97％范围内调整，对应输出直流电压平均值的调节范围0V-最大值，SG494的9、10输出脉冲信号到Q1的控制极，当Q1导通时，E通过Q1给电机M提供电流，当Q1关断时，电机上的感应电势通过D1续流，直到下一个脉冲信号。这样，δ从0-97％调节，就意味着电机M上得到从0到最大的可调直流电压。
ST的3V-0V信号可由电位器给出，也可由专用调速转把给出。
电压反馈信号经R1、R2分压后，送入CJ393的3端，电压设定信号经R3、R4分压后，送入CJ393的2端，一旦VF低手VS，CJ393的1端输出低电位，欠压报警灯D2亮。
SG494的14端是一个内置5V稳压源，经R6、R7分压后的电流设定IG，送入SG494的15端，电流取样电阻R11上的电流反馈信号IF送入SG494的16端，15、16、3端之间是一个运算放大器，与R8，C1一起组成反向放大电路。当IF小于IG时，该运放输出为0伏，脉宽完全由4脚控制。当IF大于IG时，产生IF-IG的偏差，经运放放大后，改变脉宽，使电流上限恒定在给定值，达到限流恒流的目的。
这样，在电流小于设定时，脉宽完成由4端控制，车速调节平滑，启动平稳，调节范围也宽。当电流大于设定值，又能限流恒流，保障整车的电气安全。
脉宽控制芯片可选用SG494、TL494、UP494、MST494等同一类芯片。
比较器可选用CJ0193、LM193等同一类芯片。
综上所述，本发明的核心是将速度给定送至脉宽控制芯片的4脚，即死区电平控制端作为速度调节控制端。因此，无论选用什么型号的芯片或使用芯片中的那一个运放，只要将速度给定送至脉宽控制芯片的4脚，即死区电平控制端作为速度调节控制端，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电动车控制器，包括脉宽控制电路和功率输出电路，其特征在于脉宽控制电路采用脉宽控制芯片，速度给定接至脉宽控制芯片的4脚，即死区电平控制端。
2.根据权利要求1所述的电动车控制器，其特征在于电流反馈If送至脉宽控制芯片的16脚，电流设定IG通过R6、R7分压送至脉宽控制芯片的1 5脚，15、16、3脚之间的运算放大器将电流反馈信号放大，同时做恒流限流负反馈。
3.根据权利要求1或2所述的电动车控制器，其特征在于脉宽控制芯片的电池电压通过R1、R2分压采样，送到比较器芯片的3脚，电压设定值通过R3、R4分压，送至比较器芯片的2脚，在1脚和8脚之间接入报警灯，当电池电压低于设定值时，比较器翻转，1脚输出低电位，欠压报警灯亮。
全文摘要
本发明提供一种电动车控制器，包括脉宽控制电路和功率输出电路，脉宽控制电路采用脉宽控制芯片，将速度给定送至脉宽控制芯片的4脚，即死区电平控制端。4脚电位3V－0V，脉宽占空比0％－97％。其电流反馈If送至脉宽控制芯片的16脚，电流设定IG通过R6、R7分压送至脉宽控制芯片的15脚，15、16、3脚之间的运放将电流反馈信号放大，同时做恒流限流负反馈。电池电压通过R1、R2分压采样，送到比较器芯片的3脚，电压设定值通过R3、R4分压，送至比较器芯片的2脚，当电池电压低于设定值时，比较器翻转，1脚输出低电位，欠压报警灯亮。
文档编号B60K1/04GK1532084SQ0311881
公开日2004年9月29日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者祁琦, 祁 琦 申请人:祁琦, 蒋冠珞, 祁 琦