专利名称：混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无刷直流电机控制器，特别是混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器。
目前，电动自行车普遍采用纯电力或智能型即“1＋1”驱动模式，在功能上显得单一，不能满足用户的要求。
本实用新型的目的是要提供一种混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器，能根据电池电压、调速信号和脚踩信号确定无刷直流电机的驱动模式。
本实用新型的目的是这样来实现的，一种混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器，它由单片机IC1，电池电压检测电路，电量显示电路，脚踩信号输入电路，电流采样及控制电路，电机转子位置信号输入电路，调速及刹车信号输入电路，电源电路，驱动信号控制电路，时钟发生电路、驱动及功率输出电路组成，单片机IC1与电池电压检测电路、电量显示电路、脚踩信号输入电路、电流采样及控制电路、驱动信号控制电路、驱动及功率输出电路、电机转子位置信号输入电路、调速及刹车信号输入电路、时钟发生电路连接，驱动信号控制电路与电流采样及控制电路、驱动及功率输出电路连接，电源电路提供电源。
以下结合附图
对本实用新型作进一步的叙述。
附图为本实用新型的电原理图。
本实用新型单片机IC1采用型号为PIC16C73B，IC1内部由以下几个主要部分组成控制单元(CPU)、特殊寄存器、只读寄存器(ROM)、随机存储器(RAM)、输入输出口(I/O)、模数转换口(A/D)、计数器等许多附属电路组成的一个较为完整的微电脑。IC1中已写入了整个控制电路要做的工作所需的全部程序软件。
电池电压检测电路由电阻R19、R20和电容C16组成，R19、R20分压后，得到一个随电压变化的小于5V的信号，C16的作用是滤掉短时间的电压波动，经IC1的3脚进行模/数转换后，并经软件滤波后控制驱动输出以及电量显示。电量显示电路由电阻R2、R3和连接件J4组成，由单片机IC1的4、25脚输出电平信号经电阻R2、R3和连接件J4控制电动自行车上的两个LED，组合状态对应电量足、电量不足、电池需充电以及欠压四个状态。
电机转子位置信号输入电路由排阻BR1、连接件J1和电容C1、C2、C3组成，电机转子信号由电动自行车电机上的三个霍尔传感器通过连接件J1输入，三个信号经排阻BR1-2、BR1-3、BR1-4上拉(接+5V)输入IC1的26、27、28脚，C1、C2、C3为滤波电容，程序根据这三个信号电平的高低状态，在得到有输出信号时输出电机驱动信号，并计数变化次数，以确定现在的电机转速。
调速及刹车信号输入电路由排阻BR1、电阻R1、电容C7和连接件J3组成，电动自行车的调速手把拧动时，手把里的线性霍尔传感器对应输出1-4V的电压变化，通过连接件J3经电阻R1输入IC1的2脚进行模/数转换，并根据一定的对应关系确定脉宽控制信号(PWM)的脉宽或自行车的速度，电阻R1另一端接地可防止霍尔信号失效时发生误动作。当刹车时刹车手把里的霍尔传感器发生变化，通过传感器连接件J3经排阻BR1-6上拉后输入IC1的7脚使IC1能立即关掉电机驱动信号，C7为滤波电容。脚踩信号输入电路是由脚踩转动信号通过连接件J7输入，由霍尔传感器经排阻BR1-1上拉(接+5V)输入IC1的中断口21脚，在电平跳变时触发程序作出相应反应。
电流采样与控制电路由运放IC3、二极管D1、电阻R5～R10、R17、R18、电容C10、C13、C26组成，R18、C26的一端接地，R18另一端接R17一端，R17另一端与C26另一端接IC3A的3脚，R6一端、IC3A的4脚、C10一端、C13一端、R10一端接地，R6另一端、R5一端接IC3A的2脚，C10另一端接IC3的8脚，R5另一端、R7一端、R8一端接IC3A的1脚和IC3B的6脚，R7另一端接D1负极，D1正极、R8另一端、C13另一端接IC1的5脚，R10另一端、R9一端接IC3B的5脚，R9另一端接电源+5V，IC3B的7脚接IC2的2、4、12脚。IC3为LM358。电机电流通过在康铜丝R18上产生的压降，经运放IC3A放大，一路经R8、C13组成的滤波电路后输入IC1的5脚进行模/数转换，程序根据电流控制电机驱动信号的脉宽或关闭驱动信号，D1、R7组成加速电路。另一路经IC3B和由R9、R10组成的设定值比较后输入IC2的2、4、12脚(IC2为三输入与门)，在过电流时关断电机驱动信号。
驱动信号控制电路由三输入与门电路IC2、电阻R4、电容C8组成，IC2为4073。IC1的22、23、24脚输出三相桥式逆变电路的上桥臂驱动信号分别接入对应的IC2的1、3、13脚。IC1的13脚输出脉宽调制信号接入IC2的5、8、11脚，和上桥臂的驱动信号及电流控制相与后分别接入对应的IC4、IC5、IC6的3脚。IC2的2、4、12脚接入IC3的7脚。C8为滤波电容，R4接地保证在上电时使IC2的各输出为低电平。
驱动及功率输出电路由专用的绝缘栅功率场效应管的桥式驱动芯片IC4、IC5、IC6，电阻R11～R16，电容C9、C17～C19、C23～C25，二极管D2～D4，M1～M6为N沟道功率场效应管IRFZ44N。IC4、IC5、IC6均为IR2103。IC1的11、12、18脚输出三相桥式逆变电路的下桥臂的驱动信号，分别接入对应的IC4、IC5、IC6的3脚，IC4、IC5、IC6的5脚分别通过R12、R14、R16及M4、M5、M6控制三相桥式逆变电路的下臂POWER-MOSFETL(绝缘栅功率场效应管)，IC4、IC5、IC6的7脚分别通过R11、R13、R15及M1、M2、M3控制三相桥式逆变电路的上臂POWER-MOSFET，桥臂的中心通过连接件J2连接电机线。二极管D2、D3、D4为整流用，C9、C23、C24、C25为滤波电容，C17、C18、C19为自举充电电容。
时钟发生电路由晶振Y1及电容C4、C5组成，电路接入IC1的9、10脚。
电源电路由集成稳压块IC7、IC8、电容C11、C12、C14、C20～C22组成。电池电压接连接件J5经R21降压后接入IC8的1脚，经稳压后输出+15V电压，除供给IC4、IC5、IC6作电源，还接入IC7的1脚，经稳压后的3脚输出+5V电压，作为控制电源用。电容均作为滤波用。IC7为LM7805，IC8为LM7815。
连接件J6为控制电动自行车限速20KM与非限速的转化用。
本实用新型由于采用以上电路，能根据电池电压、调速信号和脚踩信号确定无刷直流电机的驱动模式。模式如下1、当电池电压高于某一值时，有a如果有手把调速信号，则控制器采用纯电力驱动方式；b如没有手把调速信号，而有脚踩信号，则控制器采用智能驱动方式，停止脚踩，则停止驱动。
2、当电压低于某一值时，只能采用智能驱动方式，停止脚踩，则停止驱动。
3、当电池电压达到欠压值后，关掉输出，这样即能满足骑车者的要求，又能延长续行距离。
权利要求1.一种混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器，其特征在于它由单片机IC1，电池电压检测电路，电量显示电路，脚踩信号输入电路，电流采样及控制电路，电机转子位置信号输入电路，调速及刹车信号输入电路，电源电路，驱动信号控制电路，时钟发生电路、驱动及功率输出电路组成，单片机IC1与电池电压检测电路、电量显示电路、脚踩信号输入电路、电流采样及控制电路、驱动信号控制电路、驱动及功率输出电路、电机转子位置信号输入电路、调速及刹车信号输入电路、时钟发生电路连接，驱动信号控制电路与电流采样及控制电路、驱动及功率输出电路连接，电源电路提供电源。
2.根据权利要求1所述的混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器，其特征在于电流采样与控制电路由运放IC3、二极管D1、电阻R5～R10、R17、R18、电容C10、C13、C26组成，R18、C26的一端接地，R18另一端接R17一端，R17另一端与C26另一端接IC3A的3脚，R6一端、IC3A的4脚、C10一端、C13一端、R10一端接地，R6另一端、R5一端接IC3A的2脚，C10另一端接IC3的8脚，R5另一端、R7一端、R8一端接IC3A的1脚和IC3B的6脚，R7另一端接D1负极，D1正极、R8另一端、C13另一端接IC1的5脚，R10另一端、R9一端接IC3B的5脚，R9另一端接电源+5V，IC3B的7脚接IC2的2、4、12脚。
专利摘要一种混合智能型电动自行车用无刷直流电机控制器,它由单片机IC1,电池电压检测电路,电量显示电路,脚踩信号输入电路,电流采样及控制电路,电机转子位置信号输入电路,调速及刹车信号输入电路,电源电路,驱动信号控制电路,时钟发生电路、驱动及功率输出电路组成。本实用新型能根据电池电压、调速信号和脚踩信号确定无刷直流电机的驱动模式。
文档编号H02P9/48GK2466851SQ0121716
公开日2001年12月19日 申请日期2001年1月12日 优先权日2001年1月12日
发明者程相权, 祁宏 申请人:国营常熟制冷设备厂