专利名称：电动助力控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车用助力控制器，特别是涉及一种电动助力控制器。
目前使用的自行车助力控制器，一般为手动助力控制器，它是凭人的感觉手动操作助力器，控制电机转动代替人力脚踏。中国专利CN1123240A介绍了一种电动辅助自行车，其主控系统根据检测手段和曲轴转数传感器分别检测踏力和转数，产生PWM调制的电机驱动信号，电机驱动限制手段中的电压比较器当在踏力在所定值VTH以下时，输出L水平信号，通过阻止电机驱动信号，在不踏力的状态下，限制电机的运转，电机驱动限制手段独立于主控系统，故在CPU等构成的主控系统工作不正常时，不会产生不需要的辅助力。
本实用新型的目的在于提供一种既能自动驾驶，也能根据骑车人蹬脚踏板的扭矩值和转速，自动进行不同助力比助力的电动助力控制器。
本实用新型电动助力控制器是这样实现的，由控制电路和控制装置组成。控制电路包括转速扭矩传感电路，电机及电源电压检测电路，制动传感电路，电机电流检测电路，自动驾驶转换电路，单片机，电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电池电压报警电路。转速扭矩传感电路，电机及电源电压检测电路，制动传感电路，电机电流检测电路及自动驾驶转换电路的输出接单片机输入，单片机输出接电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电池电压报警电路。其中，转速扭矩传感电路由光电传感器A、B，电阻R3～R6，整形器IC3和IC4构成；电机及电源电压检测电路由电阻R1和R2，功能转换开关K2构成；制动传感电路由电位计W和电阻R7构成；电机电流检测电路由放大器IC5，电阻R9，电容C1和电流检测开关K1构成；自动驾驶转换电路由按钮AT和电阻R13构成；电机控制电路由二极管D1和D2，开关管GB1和放大器IC6构成；系统工作指示电路由发光二极管LED1和电阻R8构成；充电电路由放大器IC7，电阻R11和R12，电容C2和C3，开关电源控制器IC2，开关管GB2和GB3，二极管D3和脉冲变压器构成；电池电压报警电路由电阻R10、发光二极管LED2组成。其连接关系为，A通过R3、R4、R5和R6接电源BAT正极和IC3的的输入端，IC3输出端接IC1的开关量(I/O)输入端，B通过R5和R6接在BAT正极和IC4输入端，IC4输出端接IC1的I/O输入端。R1一端接K2固定端，另一端接R2和IC1模数转换(A/D)输入端，R2另一端接地，K2固定端同时接电机M输入端，M输出端接BG1漏极，BG1源极接地，栅极接IC6输出端，IC6输入端接IC1的PWM输出端，D1跨接在电机M两端。K2的位置①端接电池BAT正极，位置②端接T的电源输入端，W两固定端分别接+E和地，滑动端串联R7接IC1模数转换输入端，K1固定端接M输出端和BG1漏极，另一端接串联R9后接IC5输入端，C1一端接IC5和R9连接中端，IC5输出端接IC1的A/D，K1的控制端接IC6的输入端，IC6输出端接GB1栅极，GB1源极接地，D2跨接于BG1漏极和源极。IC7的输入端接IC1的PWM输出端，IC7输出端串联R11后接C2一端和IC2的误差信号输入端，C2另一端接地，R12一端接+E，另一端接IC2的电源输入端，IC2的输出端分别接BG2和BG3的栅极，BG2和BG3又分别在T的初级线圈上，初级线圈的中间抽头接K2的位置2端和C3上，C3另一端接地，T的次级线圈一端接连接D3后接于BAT正极，另一端接BAT负极。R8一端接IC1的I/O输出端，另一端接LED1正极，LED1负极接地，R10一端接IC1的I/O输出端，另一端接LED2正极，LED2负极接地。AT一端接地，另一端接R13和IC1的I/O输入端。R13的另一端接电源。
本实用新型电动助力控制器的控制装置包括套在自行车脚踏轴上并与其转动连接，且带第一刻度盘的大链轮和小链轮，固定在自行车脚踏轴上带第二刻度盘的超越棘轮，安装在自行车脚踏轴外筒上并与两刻度盘配合的光电传感器，绕在自行车脚踏轴上其两端分别固定在两刻度盘上的扭簧，小链轮通过链杂与电机连接，大链轮通过链条与自行车后轮连接。
本实用新型电动助力控制器的控制电路工作原理是，光电传感器A、B检测出周期T和相位差ΔT，经整形器IC3和IC4整形，输入单片机IC1的定时计数器，系统启动程序进入四种状态，1)助力状态当ΔT大于设定最小值，单片机IC1输出PWM控制信号到IC6放大，再到GB1，从而控制电机电流，改变输出力矩；2)充电状态当ΔT不大于设定最小值，并且充电传感器W有信号(刹车但未停车)输入时，单片机IC1输出PWM控制信号到放大器IC7放大，经R11和C2滤波，进入开关电源控制器IC2，IC2输出不同占空比的信号到GB2和GB3，经放大进入脉冲变压器T，将电机所发电能转换成充电电流，经D3整流进入电池。3)不充电、不助力当ΔT不大于零，充电传感器W无信号输入，系统进入不充电、不助力状态；4)自动驾驶状态当按下按钮AT即可进入自动驾驶状态。其控制装置的工作原理是，1)只有助力功能，无自动驾驶功能；人力蹬脚踏，带动脚踏轴转动，超越棘轮内圈随之转动，当内圈转速大于超越棘轮外圈转速时，将带动外圈转动，第二刻度盘随之转动，并通过扭簧带动第一刻度盘转动，于是大、小链轮转动，大链轮通过链条带动后轮转动。当ΔT大于设定最小值时，单片机IC1启动程序助力，电机助动力矩通过链条，大、小链轮传递到后轮。当ΔT不大于设定最小值时，电机停止助力。2)进入自动驾驶功能按下自动驾驶按钮AT，控制系统进入自动驾驶状态，脚踏不转动，脚踏轴不转动，无蹬力，超越棘轮内圈不转动，无力矩传动到外圈，但外圈还在随着车前进而转动，在内圈上滑动，扭簧无变形，第一、二刻度盘，大、小链轮也转动。控制电路根据光电传感器检测车速，自动调节电机电流，以当前行驶速度V0匀速前进。下坡时，如电机电流为零，车速还是大于V0时，关闭电机电流，车滑行前进。车速降至V0时，重新启动电机转动，由链条将力矩传到小链轮，带动大链轮，又通过链条带动后轮转动，同时超越棘轮内、外圈滑动，不传递力矩。此时，车速、控制电路、电机电流、电机力矩、后车驱动力矩构成一个闭环控制系统，自动调节车速，保持匀速前进。可由4种途径退出自动驾驶，即再次按下自动驾驶按钮AT；坡度过大，电机功率超出设定功率；刹车；人蹬脚踏。
以下结合附图详细说明本实用新型实施例。
图1本实用新型控制装置结构示意图图2本实用新型控制电路框图图3本实用新型控制电路连接图本实用新型电动助力控制器由控制电路和控制装置组成。控制电路包括转速扭矩传感电路，电机及电源电压检测电路，制动传感电路，电机电流检测电路，自动驾驶转换电路，单片机(MC68HC05B8)，电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电池电压报警电路。转速扭矩传感电路，电机及电源电压电路，制动传感电路，电机电流检测电路及自动驾驶转换电路的输出接单片机输入，单片机输出接电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电压报警电路。其中，转速扭矩传感电路由光电传感器A、B，电阻R3～R6，整形器IC3和IC4构成；电机及电源电压检测电路由电阻R1和R2，功能转换开关K2构成；制动传感电路由电位计W和电阻R7构成；电机电流检测电路由放大器IC5，电阻R9，电容C1和…开关K1构成；自动驾驶转换电路由按钮AT和电阻R13构成；电机控制电路由二极管D1和D2，开关管GB1和放大器IC6构成；系统工作指示电路由发光二极管LED1和电阻R8构成；充电电路由放大器IC7，电阻R11和R12，电容C2和C3，开关电源控制器IC2，开关管GB2和GB3，二极管D3和脉冲变压器构成；电池电压报警电路由电阻R10、发光二极管LED2组成。其连接关系为，A通过R3、R4、R5和R6接电源BAT正极和IC3的的输入端，IC3输出端接IC1的I/O输入端，B通过R5和R6接在BAT正极和IC4输入端，IC4输出端接IC1的I/O输入端。R1一端接K2固定端，另一端接R2和IC1A/D输入端，R2另一端接地，K2固定端同时接电机M输入端，M输出端接BG1漏极，BG1源极接地，栅极接IC6输出端，IC6输入端接IC1的PWM输出端，D1跨接在电机M两端。K2的位置①端接电池BAT正极，位置②端接T的电源输入端，W两固定端分别接+E和地，滑动端串联R7接IC1模数转换输入端，K1固定端接M输出端和BG1漏极，另一端接串联R9后接IC5输入端，C1一端接IC5和R9连接中端，IC5输出端接IC1的A/D输入端，K1的控制端接IC6的输入端，IC6输出端接GB1栅极，GB1源极接地，D2跨接于BG1漏极和源极。IC7的输入端接IC1的PWM输出端，IC7输出端串联R11后接C2一端和IC2的误差信号输入端，C2另一端接地，R12一端接+E，另一端接IC2的电源输入端，IC2的输出端分别接BG2和BG3的栅极，BG2和BG3又分别在T的初级线圈上，初级线圈的中间抽头接K2的位置2端和C3上，C3另一端接地，T的次级线圈一端接连接D3后接于BAT正极，另一端接BAT负极。R8一端接IC1的I/O输出端，另一端接LED1正极，LED1负极接地，R10一端接IC1的I/O输出端，另一端接LED2正极，LED2负极接地。AT一端接地，另一端接R13和IC1的I/O输入端，R13的另一端接电源；控制装置包括套在自行车脚踏轴8上并与其转动连接，且带第一刻度盘12大链轮5和小链轮6，固定在自行车脚踏轴8上带第二刻度盘13超越棘轮9，安装在自行车脚踏轴8外筒3上并与两刻度盘12、3配合的光电传感器4，绕在自行车脚踏轴8上其两端分别固定在两刻度盘上12、13的扭簧7，小链轮6通过链条2与电机1连接，大链轮5通过链条10与自行车后轮11连接。
权利要求1.一种电动助力控制器，由控制电路和控制装置组成，其特征在于控制电路包括转速扭矩传感电路，电机及电源电压检测电路，制动传感电路，电机电流检测电路，自动驾驶转换电路，单片机，电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电池电压报警电路，转速扭矩传感电路，电机及电源电压电路，制动传感电路，电机电流检测电路及自动驾驶转换电路的输出接单片机输入，单片机输出接电机控制电路，系统工作指示电路，充电电路及电池电压报警电路；控制装置包括套在自行车脚踏轴上并与其转动连接，且带第一刻度盘的大链轮和小链轮，第一刻度盘和大、小链轮为一整体结构，固定在自行车脚踏轴上的超越棘轮，固定在超越棘轮外圈上的第二刻度盘，安装在自行车脚踏轴外筒上并与两刻度盘配合的光电传感器，绕在自行车脚踏轴上其两端分别固定在两刻度盘上的扭簧，小链轮通过链条与电机连接，大链轮通过链条与自行车后轮连接。
2.如权利求1所述的电动助力控制器，其特征在于转递扭矩传感电路由光电传感器A、B，电阻R3～R6，整形器IC3和IC4构成；电机及电源电压检测电路由电阻R1和R2，功能转换开关K2构成；制动传感电路由电位计W和电阻R7构成；电机电流检测电路由放大器IC5，电阻R9，电容C1和电流检测开关K1构成；自动驾驶转换电路由按钮AT和电阻R13构成；电机控制电路由，二极管D1和D2、开关管GB1和放大器IC6构成；系统工作指示电路由发光二极管LED1和电阻R8构成；充电电路由放大器IC7，电阻R11和R12，电容C2和C3，开关电源控制器IC2，开关管GB2和GB3，二极管D3和脉冲变压器T构成；电池电压报警电路由电阻R10，发光二极管LED2组成。
专利摘要本实用新型电动助力控制器由控制电路和控制装置组成,控制电路包括转速扭矩传感电路,电机及电源电压检测电路,制动传感电路,电机电流检测电路,自动驾驶转换电路,单片机,电机控制电路,系统工作指示电路,充电电路及电池电压报警电路;控制装置包括套在脚踏轴上带第一刻度盘的大、小链轮和带第二刻度盘的超越棘轮,安装在脚踏轴外筒上并与两刻度盘配合的光电传感器,绕在脚踏轴上其两端分别固定在两刻度盘上的扭簧,大、小链轮分别通过链条与自行车后轮和电机连接。
文档编号B62M25/00GK2290547SQ97207669
公开日1998年9月9日 申请日期1997年3月3日 优先权日1997年3月3日
发明者潘建军 申请人:潘建军