一種電動車控制器的製作方法
2023-06-02 15:56:26 2
專利名稱：一種電動車控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動車(含電動踏板車、電動三輪車)的勻速線性起動控制技術。
目前電動車的起動普遍採用脈寬調製技術或脈頻調製技術。其起動過程中，由於給定信號突然增加，導致脈衝寬度增長過快。又因為直流電機的電樞繞組阻值很小，起動瞬間，電機轉速為零，若此時脈衝寬度增長過快，導致電機在零速全壓的狀態下起動。從而造成電動車起動電流過大，傷害蓄電池，轉速突跳，騎行不舒適的弊端。
本實用新型的目的是為了解決普通控制器起動時轉速突跳，瞬時電流過大，傷害蓄電池的技術難題，提供一種勻速線性起動控制的電動車控制器，使電動車起動過程中，起動電流大大減小，轉速無突跳，騎行舒適，增加續駛裡程，保護蓄電池。
為了達到上述目的，本實用新型採用了以下技術措施由直流電動機的基本方程式可知，電動車起動時，由於轉速W為零，其反電勢E也為零。由於直流電機的電樞繞組阻值很小，若此時將額定電壓直接加在電樞兩端，其起動電流往往大大超過電機允許電流，嚴重威脅著直流電機的使用壽命；故一般小型直流電機的起動，往往是在電樞迴路中串聯一個可變電阻器，起動電機時，阻值由大到小，使電機勻速起動加速。但此辦法用在靠蓄電池為主要能源的電動車上，顯然是不合理的。目前廣泛採用PWM調節方案，由調節手柄逐漸緩慢旋轉角度，PWM的脈寬值也逐漸由窄至寬，達到勻速起動加速的目的，這在理論上是可行的，但實際狀況並非如此。使用者往往打開電動車電門後，就將調速手柄在較短時間內旋轉至最高速，(因調速手柄的最大旋轉角≤60°，這是固有摩託車操作習慣，也是實際操作的需要，同時，也不可能要求每個操作者，起動時緩慢線性地旋轉操作手柄)導致電機突然加速起動，電流過大。
本實用新型利用集成運算放大器作多次給定電壓積分運算，控制脈衝寬度從窄到寬線性增加，從而減小起動衝擊電流，電機轉速線性增加。即使騎行者在較短時間內將調速手柄旋至最高速，而電機只可能從起動時零速逐漸線性升至額定轉速，達到了起動電流小、力矩大、運行平穩、騎行舒適的目的。
本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果減少了電動車起動電流，由於電動車在實際過程中，剎車、起動等非常頻繁，根據「第二次全國電動自行車信息交流會」上，電動自行車公路裡程賽的統計數據測得，電動車在行駛途中，每起動一次，平均減少行駛距離1公裡，若能減少起動電流，無疑將會增加續駛裡程，同時，也較好地保護了蓄電池。在同一輛車，同一電池，同一負載條件下，我們作過如下實驗，數據如下不同電動車起動電流測試報告
注①、廣西「麥格威」電動自行車負載起動時作了限流控制，因而，負載起動電流並非很大，但起動困難，爬坡無力。
②、實驗時間99年4月3日，地點武漢思德控制技術有限公司。
③、測量儀表DC10A1.5級(空載起動電流測試用)，DC 30A1.5級(負載起動電流測試用)。
以下結合附圖作詳細說明
圖1為本實用新型電路結構示意圖，圖2為LC3相關波形圖。
其中IC1-比例積分運算放大器、IC3-脈寬調製器、BG1-功率開關管、R-電阻、C-電容、W-電位器、E1、E2-蓄電池、VCC-電源、GND-接地、M-電機、1-線性增長的脈衝寬度、2-ΔV通過兩次積分逐漸線性增加的直流電壓、3-IC3第9腳輸出的鋸齒波。
由
圖1可知，本實用新型主要由比例積分運算放大器IC1、脈寬調製器IC3和功率開關管BG1組成。比例積分運算放大器IC1的1腳通過R5、R10和鋸齒波振蕩器IC3的1腳相連。脈寬調製器IC3的9腳和功率開關管BG1的基極相連。
電阻R1上端與VCC電源相連，調速電位器W1的下端與GND相連，R1與W1的分壓比即為速度給定電壓，調節W1即可調節電動車的轉速。其給定電壓通過R2與IC1A-LM324的同相端3腳相連，LM324的2腳與1腳間並聯連接了R4、C1，R3為比例電阻，也接至LM324的2腳，隨著向上調節W1的電阻值，LM324的同相輸入電壓增高，經IC1A及R4、C1、R3作比例積分運算放大，其1腳輸出電壓逐漸增加，由於R5的左端接至LM324的1腳，R5的右端接有C2的正極，C2的負極接GND，LM324的1腳輸出的積分電壓，通過R5、C2再作一次RC積分，避免了幹擾等信號的誤動作，提高了可靠性，R5的右端還接有R6，R6下端也與GND相連，控制了輸出電壓的最高幅值，R5的右端還接有R10。
通過R10接入IC3鋸齒波振蕩器及脈寬調製器專用集成電路TL494的1腳，TL494的2腳接有R9，3腳接有積分電容C3及R11，C3的左端與R8串聯，R8的左端接有R9、R7。TL494的1腳為內部誤差放大器的同相輸入端，3腳為內部誤差放大器的反饋端，2腳為內部誤差放大器的反相輸入端，通過R9、R8、C3形成同相電壓積分運算，R7為比例電阻，下端接地，這樣，由R10送入的經過前兩次積分的電壓信號，再作一次積分運算，其緩慢線性增長的直流電壓，與TL494內部產生的鋸齒波電壓進行比較，通過TL494的9腳輸出緩慢線性增長的鋸齒波振蕩器信號(見圖2)，控制BG1功率開關三極體的導通比，使電機M得到的電壓逐漸緩慢增加，達到了起動電流小、轉速線性勻速增加，運行平穩的目的。
圖1中，C4，R12分別接在IC3-TL494的5腳和6腳，主要作用是調節鋸齒波振蕩器IC3的頻率及斜率，R13左端接至TL494內部穩壓器的輸出端，右端與R14上端及TL494的15腳和C5的右端相連，C5的左端接有R11，R11的左端也接至反饋端3腳。R13、R14主要作用為分壓穩壓器的輸出電壓，與R11、C5形成積分運算，隨時準備接收送至IC3的16腳的故障保護信號，當保護信號送入TL494的16腳後，立即關閉IC3的9腳輸出脈衝，防止了事故擴大。
一種多重積分控制方案及實用電路，用於電動車的起動，可得到電機勻速線性起動，減小啟動電流，增加續駛裡程，防止幹擾誤動作的目的。
權利要求1.一種電動車控制器，其特徵在於它由比例積分運算放大器(IC1)、脈寬調製器(IC3)和功率開關管(BG1)組成；比例積分運算放大器(IC1)的1腳通過R5、R10和脈寬調製器(IC3)的1腳相連；脈寬調製器(IC3)的9腳和功率開關管(BG1)的基極相連。
2.按權利要求1所述的一種電動車控制器，其特徵在於比例積分運算放大器(IC1)的2腳與1腳間並聯連接了R4、C1，其2腳還連接了比例電阻R3；其1腳還通過R5、C2、C4和脈寬調製器(IC3)的5腳相連。
3.按權利要求1所述的一種電動車控制器，其特徵在於脈寬調製器(IC3)的3腳接有積分電容C3並R8，2腳接有R9。
專利摘要本實用新型公開了一種電動車控制器,涉及一種電動車的勻速線性起動控制技術。為了解決普通控制器起動時存在著的轉速突跳、瞬時電流過大、傷害蓄電池的問題,而提供了一種勻速線性起動控制器。為此本實用新型利用集成運算放大器多次給定電壓積分運算,控制脈衝寬度從窄到寬線性增加,從而減小起動衝擊電流,電機轉速線性增加。它由比例積分運算放大器、脈寬調製器、功率開關管等組成。由於可得到電機勻速線性起動,減小啟動電流,增加續駛裡程,防止幹擾誤動作的目的,因此有著廣闊的應用前景。
文檔編號B60L15/08GK2376398SQ9923752
公開日2000年5月3日 申請日期1999年4月19日 優先權日1999年4月19日
發明者李開貴, 楊培德 申請人:武漢雲鶴車輛製造廠, 武漢思德計算機房技術有限責任公司