電動助力控制器的製作方法
2023-05-03 07:08:56
專利名稱：電動助力控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自行車用助力控制器，特別是涉及一種電動助力控制器。
目前使用的自行車助力控制器，一般為手動助力控制器，它是憑人的感覺手動操作助力器，控制電機轉動代替人力腳踏。中國專利CN1123240A介紹了一種電動輔助自行車，其主控系統根據檢測手段和曲軸轉數傳感器分別檢測踏力和轉數，產生PWM調製的電機驅動信號，電機驅動限制手段中的電壓比較器當在踏力在所定值VTH以下時，輸出L水平信號，通過阻止電機驅動信號，在不踏力的狀態下，限制電機的運轉，電機驅動限制手段獨立於主控系統，故在CPU等構成的主控系統工作不正常時，不會產生不需要的輔助力。
本實用新型的目的在於提供一種既能自動駕駛，也能根據騎車人蹬腳踏板的扭矩值和轉速，自動進行不同助力比助力的電動助力控制器。
本實用新型電動助力控制器是這樣實現的，由控制電路和控制裝置組成。控制電路包括轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓檢測電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路，自動駕駛轉換電路，單片機，電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電池電壓報警電路。轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓檢測電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路及自動駕駛轉換電路的輸出接單片機輸入，單片機輸出接電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電池電壓報警電路。其中，轉速扭矩傳感電路由光電傳感器A、B，電阻R3～R6，整形器IC3和IC4構成；電機及電源電壓檢測電路由電阻R1和R2，功能轉換開關K2構成；制動傳感電路由電位計W和電阻R7構成；電機電流檢測電路由放大器IC5，電阻R9，電容C1和電流檢測開關K1構成；自動駕駛轉換電路由按鈕AT和電阻R13構成；電機控制電路由二極體D1和D2，開關管GB1和放大器IC6構成；系統工作指示電路由發光二極體LED1和電阻R8構成；充電電路由放大器IC7，電阻R11和R12，電容C2和C3，開關電源控制器IC2，開關管GB2和GB3，二極體D3和脈衝變壓器構成；電池電壓報警電路由電阻R10、發光二極體LED2組成。其連接關係為，A通過R3、R4、R5和R6接電源BAT正極和IC3的的輸入端，IC3輸出端接IC1的開關量(I/O)輸入端，B通過R5和R6接在BAT正極和IC4輸入端，IC4輸出端接IC1的I/O輸入端。R1一端接K2固定端，另一端接R2和IC1模數轉換(A/D)輸入端，R2另一端接地，K2固定端同時接電機M輸入端，M輸出端接BG1漏極，BG1源極接地，柵極接IC6輸出端，IC6輸入端接IC1的PWM輸出端，D1跨接在電機M兩端。K2的位置①端接電池BAT正極，位置②端接T的電源輸入端，W兩固定端分別接+E和地，滑動端串聯R7接IC1模數轉換輸入端，K1固定端接M輸出端和BG1漏極，另一端接串聯R9後接IC5輸入端，C1一端接IC5和R9連接中端，IC5輸出端接IC1的A/D，K1的控制端接IC6的輸入端，IC6輸出端接GB1柵極，GB1源極接地，D2跨接於BG1漏極和源極。IC7的輸入端接IC1的PWM輸出端，IC7輸出端串聯R11後接C2一端和IC2的誤差信號輸入端，C2另一端接地，R12一端接+E，另一端接IC2的電源輸入端，IC2的輸出端分別接BG2和BG3的柵極，BG2和BG3又分別在T的初級線圈上，初級線圈的中間抽頭接K2的位置2端和C3上，C3另一端接地，T的次級線圈一端接連接D3後接於BAT正極，另一端接BAT負極。R8一端接IC1的I/O輸出端，另一端接LED1正極，LED1負極接地，R10一端接IC1的I/O輸出端，另一端接LED2正極，LED2負極接地。AT一端接地，另一端接R13和IC1的I/O輸入端。R13的另一端接電源。
本實用新型電動助力控制器的控制裝置包括套在自行車腳踏軸上並與其轉動連接，且帶第一刻度盤的大鏈輪和小鏈輪，固定在自行車腳踏軸上帶第二刻度盤的超越棘輪，安裝在自行車腳踏軸外筒上並與兩刻度盤配合的光電傳感器，繞在自行車腳踏軸上其兩端分別固定在兩刻度盤上的扭簧，小鏈輪通過鏈雜與電機連接，大鏈輪通過鏈條與自行車後輪連接。
本實用新型電動助力控制器的控制電路工作原理是，光電傳感器A、B檢測出周期T和相位差ΔT，經整形器IC3和IC4整形，輸入單片機IC1的定時計數器，系統啟動程序進入四種狀態，1)助力狀態當ΔT大於設定最小值，單片機IC1輸出PWM控制信號到IC6放大，再到GB1，從而控制電機電流，改變輸出力矩；2)充電狀態當ΔT不大於設定最小值，並且充電傳感器W有信號(剎車但未停車)輸入時，單片機IC1輸出PWM控制信號到放大器IC7放大，經R11和C2濾波，進入開關電源控制器IC2，IC2輸出不同佔空比的信號到GB2和GB3，經放大進入脈衝變壓器T，將電機所發電能轉換成充電電流，經D3整流進入電池。3)不充電、不助力當ΔT不大於零，充電傳感器W無信號輸入，系統進入不充電、不助力狀態；4)自動駕駛狀態當按下按鈕AT即可進入自動駕駛狀態。其控制裝置的工作原理是，1)只有助力功能，無自動駕駛功能；人力蹬腳踏，帶動腳踏軸轉動，超越棘輪內圈隨之轉動，當內圈轉速大於超越棘輪外圈轉速時，將帶動外圈轉動，第二刻度盤隨之轉動，並通過扭簧帶動第一刻度盤轉動，於是大、小鏈輪轉動，大鏈輪通過鏈條帶動後輪轉動。當ΔT大於設定最小值時，單片機IC1啟動程序助力，電機助動力矩通過鏈條，大、小鏈輪傳遞到後輪。當ΔT不大於設定最小值時，電機停止助力。2)進入自動駕駛功能按下自動駕駛按鈕AT，控制系統進入自動駕駛狀態，腳踏不轉動，腳踏軸不轉動，無蹬力，超越棘輪內圈不轉動，無力矩傳動到外圈，但外圈還在隨著車前進而轉動，在內圈上滑動，扭簧無變形，第一、二刻度盤，大、小鏈輪也轉動。控制電路根據光電傳感器檢測車速，自動調節電機電流，以當前行駛速度V0勻速前進。下坡時，如電機電流為零，車速還是大於V0時，關閉電機電流，車滑行前進。車速降至V0時，重新啟動電機轉動，由鏈條將力矩傳到小鏈輪，帶動大鏈輪，又通過鏈條帶動後輪轉動，同時超越棘輪內、外圈滑動，不傳遞力矩。此時，車速、控制電路、電機電流、電機力矩、後車驅動力矩構成一個閉環控制系統，自動調節車速，保持勻速前進。可由4種途徑退出自動駕駛，即再次按下自動駕駛按鈕AT；坡度過大，電機功率超出設定功率；剎車；人蹬腳踏。
以下結合附圖詳細說明本實用新型實施例。
圖1本實用新型控制裝置結構示意圖圖2本實用新型控制電路框圖圖3本實用新型控制電路連接圖本實用新型電動助力控制器由控制電路和控制裝置組成。控制電路包括轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓檢測電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路，自動駕駛轉換電路，單片機(MC68HC05B8)，電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電池電壓報警電路。轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路及自動駕駛轉換電路的輸出接單片機輸入，單片機輸出接電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電壓報警電路。其中，轉速扭矩傳感電路由光電傳感器A、B，電阻R3～R6，整形器IC3和IC4構成；電機及電源電壓檢測電路由電阻R1和R2，功能轉換開關K2構成；制動傳感電路由電位計W和電阻R7構成；電機電流檢測電路由放大器IC5，電阻R9，電容C1和…開關K1構成；自動駕駛轉換電路由按鈕AT和電阻R13構成；電機控制電路由二極體D1和D2，開關管GB1和放大器IC6構成；系統工作指示電路由發光二極體LED1和電阻R8構成；充電電路由放大器IC7，電阻R11和R12，電容C2和C3，開關電源控制器IC2，開關管GB2和GB3，二極體D3和脈衝變壓器構成；電池電壓報警電路由電阻R10、發光二極體LED2組成。其連接關係為，A通過R3、R4、R5和R6接電源BAT正極和IC3的的輸入端，IC3輸出端接IC1的I/O輸入端，B通過R5和R6接在BAT正極和IC4輸入端，IC4輸出端接IC1的I/O輸入端。R1一端接K2固定端，另一端接R2和IC1A/D輸入端，R2另一端接地，K2固定端同時接電機M輸入端，M輸出端接BG1漏極，BG1源極接地，柵極接IC6輸出端，IC6輸入端接IC1的PWM輸出端，D1跨接在電機M兩端。K2的位置①端接電池BAT正極，位置②端接T的電源輸入端，W兩固定端分別接+E和地，滑動端串聯R7接IC1模數轉換輸入端，K1固定端接M輸出端和BG1漏極，另一端接串聯R9後接IC5輸入端，C1一端接IC5和R9連接中端，IC5輸出端接IC1的A/D輸入端，K1的控制端接IC6的輸入端，IC6輸出端接GB1柵極，GB1源極接地，D2跨接於BG1漏極和源極。IC7的輸入端接IC1的PWM輸出端，IC7輸出端串聯R11後接C2一端和IC2的誤差信號輸入端，C2另一端接地，R12一端接+E，另一端接IC2的電源輸入端，IC2的輸出端分別接BG2和BG3的柵極，BG2和BG3又分別在T的初級線圈上，初級線圈的中間抽頭接K2的位置2端和C3上，C3另一端接地，T的次級線圈一端接連接D3後接於BAT正極，另一端接BAT負極。R8一端接IC1的I/O輸出端，另一端接LED1正極，LED1負極接地，R10一端接IC1的I/O輸出端，另一端接LED2正極，LED2負極接地。AT一端接地，另一端接R13和IC1的I/O輸入端，R13的另一端接電源；控制裝置包括套在自行車腳踏軸8上並與其轉動連接，且帶第一刻度盤12大鏈輪5和小鏈輪6，固定在自行車腳踏軸8上帶第二刻度盤13超越棘輪9，安裝在自行車腳踏軸8外筒3上並與兩刻度盤12、3配合的光電傳感器4，繞在自行車腳踏軸8上其兩端分別固定在兩刻度盤上12、13的扭簧7，小鏈輪6通過鏈條2與電機1連接，大鏈輪5通過鏈條10與自行車後輪11連接。
權利要求1.一種電動助力控制器，由控制電路和控制裝置組成，其特徵在於控制電路包括轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓檢測電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路，自動駕駛轉換電路，單片機，電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電池電壓報警電路，轉速扭矩傳感電路，電機及電源電壓電路，制動傳感電路，電機電流檢測電路及自動駕駛轉換電路的輸出接單片機輸入，單片機輸出接電機控制電路，系統工作指示電路，充電電路及電池電壓報警電路；控制裝置包括套在自行車腳踏軸上並與其轉動連接，且帶第一刻度盤的大鏈輪和小鏈輪，第一刻度盤和大、小鏈輪為一整體結構，固定在自行車腳踏軸上的超越棘輪，固定在超越棘輪外圈上的第二刻度盤，安裝在自行車腳踏軸外筒上並與兩刻度盤配合的光電傳感器，繞在自行車腳踏軸上其兩端分別固定在兩刻度盤上的扭簧，小鏈輪通過鏈條與電機連接，大鏈輪通過鏈條與自行車後輪連接。
2.如權利求1所述的電動助力控制器，其特徵在於轉遞扭矩傳感電路由光電傳感器A、B，電阻R3～R6，整形器IC3和IC4構成；電機及電源電壓檢測電路由電阻R1和R2，功能轉換開關K2構成；制動傳感電路由電位計W和電阻R7構成；電機電流檢測電路由放大器IC5，電阻R9，電容C1和電流檢測開關K1構成；自動駕駛轉換電路由按鈕AT和電阻R13構成；電機控制電路由，二極體D1和D2、開關管GB1和放大器IC6構成；系統工作指示電路由發光二極體LED1和電阻R8構成；充電電路由放大器IC7，電阻R11和R12，電容C2和C3，開關電源控制器IC2，開關管GB2和GB3，二極體D3和脈衝變壓器T構成；電池電壓報警電路由電阻R10，發光二極體LED2組成。
專利摘要本實用新型電動助力控制器由控制電路和控制裝置組成,控制電路包括轉速扭矩傳感電路,電機及電源電壓檢測電路,制動傳感電路,電機電流檢測電路,自動駕駛轉換電路,單片機,電機控制電路,系統工作指示電路,充電電路及電池電壓報警電路;控制裝置包括套在腳踏軸上帶第一刻度盤的大、小鏈輪和帶第二刻度盤的超越棘輪,安裝在腳踏軸外筒上並與兩刻度盤配合的光電傳感器,繞在腳踏軸上其兩端分別固定在兩刻度盤上的扭簧,大、小鏈輪分別通過鏈條與自行車後輪和電機連接。
文檔編號B62M25/00GK2290547SQ97207669
公開日1998年9月9日 申請日期1997年3月3日 優先權日1997年3月3日
發明者潘建軍 申請人:潘建軍