CN103507657A - 电动车及其总线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备领域，尤其涉及一种电动车及其总线控制系统。本发明实施例在原有的总线控制系统中加入两个电压转换模块，电压转换模块连接于控制模块与总线、功能模块与总线之间，用于提升原总线传输信号的幅值。原总线传输信号由信号发送端发送，经电压转换模块将其幅值提升到一个值，然后经总线传输到另一电压转换模块，此电压转换模块将信号幅值恢复到原值再传送给接收端，极大地提高了电动车总线控制的抗干扰能力，实现了电动车的正常使用和维护。

Description

电动车及其总线控制系统

技术领域

本发明属于电力设备领域，尤其涉及一种电动车及其总线控制系统。

背景技术

电动车的控制模块一般要连接电机、调速把、仪表模块及其他的外围设备，通常这些与控制模块相连的设备，在装配过程中被分布在电动车的两端。而现有的电动车的控制系统中除霍尔信号线、电机线外，还至少包括刹车控制线一根、三速控制线三根、电流指示线一根、速度指示线一根，并可能包括其它功能控制线等，布线十分复杂。为了简化电动车组装过程中的走线，减少传统电动车走线复杂造成的人力资源浪费，现有技术提供了一种总线控制系统的方案，如图1所示，即总线控制系统包括一个控制模块、一个功能模块以及连接控制模块与功能模块的两根导线，也即用两根导线代替传统的复杂线束，这里的两根导线被定义为总线。另外，控制系统中的控制模块还是与电机直接相连，功能模块包括电流指示、速度指示以及其他信号等。

但是，上述方案在抗EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰，简称EMI）方面存在缺陷，如若在骑行过程中按铁喇叭，干扰脉冲信号就会对两根总线上的传输信号产生干扰，很可能使功能模块接收错误的信号，导致电动车调速无效或者停止驱动等现象，严重影响电动车的正常使用，甚至引发一系列的安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车的总线控制系统，以增强电动车导线传输信号抗干扰的能力，旨在解决原总线控制系统传输信号抗干扰能力差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：

一种电动车的总线控制系统，包括依次连接的电机、控制模块和功能模块，所述功能模块包括电流指示、速度指示等信号模块，所述控制模块和功能模块之间采用第一总线和第二总线连接，作为改进，所述总线控制系统还包括：

位于所述第一、第二总线两端的，分别与所述控制模块和所述功能模块相连的、对在所述总线上传输的信号幅值进行转换的第一电压转换模块和第二电压转换模块。

本发明的另一目的在于提供一种电动车，包括但不限于电动摩托车和电动自行车，所述电动车包括如上所述的总线控制系统。

本发明提供的电动车及其总线控制系统，在原有总线控制系统中加入两个电压转换模块，分别位于原有的两根总线两端、连接控制模块和功能模块，原总线传输信号由信号发送端（即控制模块或者功能模块）发送，经电压转换模块将其幅值提升到一个值，使外界脉冲信号的干扰不足以改变原信号的逻辑“0”或者逻辑“1”状态，然后经两根总线传输到另一电压转换模块。此接收端的电压转换模块将信号幅值恢复到原值再传送给接收端（对应的功能模块或者控制模块）。其中，信号在总线上传输期间，外界脉冲干扰虽仍对总线上的传输信号造成干扰，但因总线传输信号的幅值足够高，干扰信号根本不足以影响到后续逻辑“0”或“1”值的判断，以此来达到抗干扰的目的。

附图说明

图1是现有技术中的电动车总线控制系统的结构框图；

图2本发明实施例提供的电动车总线控制系统的结构框图；

图3是本发明实施例提供的第一电压转换模块和第二电压转换模块的示例电子元器件图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在电动车的实际生产中，考虑到成本问题，现有的总线控制系统所采用的信号线是两条普通的导线，事实上，采用其它本身具有抗干扰功能的导线如屏蔽线等时所受干扰依然存在，在信号线上传输的信号极易受到外界脉冲信号的干扰而导致传输数据错误。通过一些仿真实验，可以明显地看出在外界脉冲信号干扰下，原信号会出现高电平被拉低，低电平被拉高的现象。

本发明实施例在原有的总线控制系统中加入两个电压转换模块，电压转换模块连接于控制模块与总线、功能模块与总线之间，用于提升原总线传输信号的幅值。原总线传输信号由信号发送端发送，经电压转换模块将其幅值提升到一个值，然后经总线传输到另一电压转换模块，此电压转换模块将信号幅值恢复到原值后再传送给接收端，极大地提高了电动车总线控制的抗干扰能力，实现了电动车的正常使用和维护。

图2是本发明实施例提供的电动车总线控制系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。如图所示：

一种电动车的总线控制系统，包括电机100、控制模块200和功能模块300，其中，电机100直接与控制模块200相连，功能模块300包括电流指示、速度指示等信号模块，控制模块200和功能模块300之间采用两根总线连接，分别命名为第一总线和第二总线。作为本发明的一实施例，总线控制系统还包括分别位于总线两端的两个电压转换模块，分别是与控制模块200相连的第一电压转换模块401以及与功能模块300相连的第二电压转换模块402，第一电压转换模块401与第二电压转换模块402之间由第一总线和第二总线进行信号传输。

原总线传输信号由信号发送端（假设为控制模块200）发送，经第一电压转换模块401将其幅值提升到一个值，然后经第一总线和第二总线传输到对应的第二电压转换模块402，第二电压转换模块402将接收到的信号幅值降低、恢复到原值的标准后再传送给接收端（对应的功能模块300）。

同样地，功能模块300的输出信号经第二电压转换模块402将幅值提升后，由第一总线和第二总线传输到对应的第一电压转换模块401，第一电压转换模块401将接收到的信号幅值降低、恢复到原值的标准后再传送给控制模块200。

图3是本发明实施例提供的第一电压转换模块和第二电压转换模块的示例电子元器件图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。如图所示：

第一电压转换模块401包括：NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2；

NPN型三极管Q2的基极通过电阻R1接控制模块200的第一输出端，NPN型三极管Q2的集电极通过电阻R2接第一直流电源V1，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q1的集电极接第一直流电源V1，NPN型三极管Q1的基极接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极与二极管D1的阳极共接后接第一总线的第一端，二极管D1的阴极接NPN型三极管Q2的集电极，电容C1接在二极管D2的阴极与地之间；NPN型三极管Q3的集电极通过电阻R3接第二直流电源V2，NPN型三极管Q3的集电极和电阻R3的公共连接端接控制模块200的第二输出端，NPN型三极管Q3的基极接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端接第二总线的第一端，NPN型三极管Q3的发射极接地，电阻R5接在NPN型三极管Q3的基极与地之间，电容C2接在电阻R4的第二端与地之间。

第二电压转换模块402包括：NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、NPN型三极管Q6、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D3、二极管D4、电容C3和电容C4；

NPN型三极管Q4的基极通过电阻R7接第一总线的第二端，NPN型三极管Q4的发射极接地，电阻R8接在NPN型三极管Q4的基极与地之间，电容C3接在第一总线的第二端与地之间，NPN型三极管Q4的集电极同时接功能模块300的第一输入端和电阻R6的第一端，电阻R6的第二端接第四直流电源V4；NPN型三极管Q5的集电极接第三直流电源V3，NPN型三极管Q5的基极通过电阻R9接第三直流电源V3，NPN型三极管Q5的发射极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极同时接第二总线的第二端和二极管D3的阳极，电容C4接在二极管D4的阴极与地之间，二极管D3的阴极同时接NPN型三极管Q5的基极和NPN型三极管Q6的集电极，NPN型三极管Q6的发射极接地，NPN型三极管Q6的基极通过电阻R10接功能模块300的第二输入端。

作为本发明的一优选实施例，第一和第三直流电源都为+48V的直流电源，第二和第四直流电源都为+5V的直流电源。

经实验证明，外界电磁脉冲干扰的幅值具有一个范围，当导线上传输信号的幅值在干扰信号幅值的两倍之内时，传输信号极易受到外界电磁脉冲信号的干扰，导致传输错误；当导线传输信号的幅值在干扰幅值的两倍以上时，外界电磁脉冲对原信号产生的干扰不足以影响到后续对信号逻辑“0”、逻辑“1”状态的判断。

另一方面，在仅仅用两根导线进行信号传输而不采取相应抗干扰措施的总线控制系统中，在铁喇叭这一种干扰源的干扰下，传输信号的误码率就高达90%以上；而在现有的总线控制系统中加入两个电压转换模块电路之后，提升了传输信号的幅值，误码率就降在了0.5%以下，再加上实际应用中都会在所传输的信号中加入校验位，误码率低至0.05%以下，几乎可以忽略不计，极大程度上提高了采用总线控制系统方案的电动车的抗干扰能力。

作为本发明的优选实施例，可将原总线传输信号的幅值提升为外界电磁脉冲干扰信号幅值的两倍以上，使外界脉冲信号的干扰不足以改变原信号的逻辑“0”或者逻辑“1”状态。

本发明实施例还提供一种电动车，该电动车包括如本发明上述实施例所述的总线控制系统，并且，电动车的种类包括但不限于电动摩托车和电动自行车。

本发明实施例提供的电动车及其总线控制系统，在原有总线控制系统中加入两个电压转换模块，分别位于原有总线两端，分别连接控制模块和功能模块，即利用提升总线传输信号复制的方式有效解决了总线控制系统中总线传输信号易受EMI干扰而控制紊乱的问题，达到抗干扰的目的，使电动车总线控制系统方案更加安全可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动车的总线控制系统，包括依次连接的电机、控制模块和功能模块，所述功能模块包括电流指示、速度指示等信号模块，所述控制模块和功能模块之间采用第一总线和第二总线连接，其特征在于，所述总线控制系统还包括：

位于所述第一、第二总线两端的，分别与所述控制模块和所述功能模块相连的、对在所述总线上传输的信号幅值进行转换的第一电压转换模块和第二电压转换模块。

2.如权利要求1所述的总线控制系统，其特征在于，所述第一电压转换模块包括：NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2；

所述NPN型三极管Q2的基极通过所述电阻R1接所述控制模块的第一输出端，所述NPN型三极管Q2的集电极通过所述电阻R2接第一直流电源，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述NPN型三极管Q1的集电极直接接所述第一直流电源，所述NPN型三极管Q1的基极接所述NPN型三极管Q2的集电极，所述NPN型三极管Q1的发射极接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极与所述二极管D1的阳极共接后接所述第一总线的第一端，所述二极管D1的阴极接所述NPN型三极管Q2的集电极，所述电容C1接在所述二极管D2的阴极与地之间；

所述NPN型三极管Q3的集电极通过所述电阻R3接第二直流电源，所述NPN型三极管Q3的集电极和所述电阻R3的公共连接端接所述控制模块的第二输出端，所述NPN型三极管Q3的基极接所述电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端接所述第二总线的第一端，所述NPN型三极管Q3的发射极接地，所述电阻R5接在所述NPN型三极管Q3的基极与地之间，所述电容C2接在所述电阻R4的第二端与地之间。

3.如权利要求1或2所述的总线控制系统，其特征在于，所述第二电压转换模块包括：NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、NPN型三极管Q6、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D3、二极管D4、电容C3和电容C4；

所述NPN型三极管Q4的基极通过所述电阻R7接所述第一总线的第二端，所述NPN型三极管Q4的发射极接地，所述电阻R8接在所述NPN型三极管Q4的基极与地之间，所述电容C3接在所述第一总线的第二端与地之间，所述NPN型三极管Q4的集电极同时接所述功能模块的第一输入端和所述电阻R6的第一端，所述电阻R6的第二端接第四直流电源；

所述NPN型三极管Q5的集电极接第三直流电源，所述NPN型三极管Q5的基极通过所述电阻R9接所述第三直流电源，所述NPN型三极管Q5的发射极接所述二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极同时接所述第二总线的第二端和所述二极管D3的阳极，所述电容C4接在所述二极管D4的阴极与地之间，所述二极管D3的阴极同时接所述NPN型三极管Q5的基极和所述NPN型三极管Q6的集电极，所述NPN型三极管Q6的发射极接地，所述NPN型三极管Q6的基极通过所述电阻R10接所述功能模块的第二输入端。

4.一种电动车，包括一个总线系统，所述总线系统包括依次连接的电机、控制模块和功能模块，所述功能模块包括电流指示、速度指示等信号模块，所述控制模块和功能模块之间采用第一总线和第二总线连接，其特征在于，所述总线控制系统还包括：

位于所述第一、第二总线两端的、分别与所述控制模块和所述功能模块相连的、对在所述总线上传输的信号幅值进行转换的第一电压转换模块和第二电压转换模块。

5.如权利要求4所述的电动车，其特征在于：所述第一电压转换模块包括：NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2；

所述NPN型三极管Q2的基极通过所述电阻R1接所述控制模块的第一输出端，所述NPN型三极管Q2的集电极通过所述电阻R2接第一直流电源，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述NPN型三极管Q1的集电极直接接所述第一直流电源，所述NPN型三极管Q1的基极接所述NPN型三极管Q2的集电极，所述NPN型三极管Q1的发射极接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极与所述二极管D1的阳极共接后接所述第一总线的第一端，所述二极管D1的阴极接所述NPN型三极管Q2的集电极，所述电容C1接在所述二极管D2的阴极与地之间；

所述NPN型三极管Q3的集电极通过所述电阻R3接第二直流电源，所述NPN型三极管Q3的集电极和所述电阻R3的公共连接端接所述控制模块的第二输出端，所述NPN型三极管Q3的基极接所述电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端接所述第二总线的第一端，所述NPN型三极管Q3的发射极接地，所述电阻R5接在所述NPN型三极管Q3的基极与地之间，所述电容C2接在所述电阻R4的第二端与地之间。

6.如权利要求4或5所述的电动车，其特征在于，所述第二电压转换模块包括：NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、NPN型三极管Q6、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D3、二极管D4、电容C3和电容C4；

所述NPN型三极管Q4的基极通过所述电阻R7接所述第一总线的第二端，所述NPN型三极管Q4的发射极接地，所述电阻R8接在所述NPN型三极管Q4的基极与地之间，所述电容C3接在所述第一总线的第二端与地之间，所述NPN型三极管Q4的集电极同时接所述功能模块的第一输入端和所述电阻R6的第一端，所述电阻R6的第二端接第四直流电源；

所述NPN型三极管Q5的集电极接第三直流电源，所述NPN型三极管Q5的基极通过所述电阻R9接所述第三直流电源，所述NPN型三极管Q5的发射极接所述二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极同时接所述第二总线的第二端和所述二极管D3的阳极，所述电容C4接在所述二极管D4的阴极与地之间，所述二极管D3的阴极同时接所述NPN型三极管Q5的基极和所述NPN型三极管Q6的集电极，所述NPN型三极管Q6的发射极接地，所述NPN型三极管Q6的基极通过所述电阻R10接所述功能模块的第二输入端。

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