CN106347257A - 一种电动车、电动机及其总开关系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动机的总开关系统，包括用于在电动机旋转时产生感应电压的电机相线以及用于通过电机相线产生的感应电压使总电源与主机功能系统导通的电子开关模块。本发明所公开的总开关系统，电子开关模块相当于电动机的总开关，而电机相线中的感应电压信号即为打开该总开关的“钥匙”(开启条件)。如此，人们在试图驾驶电动车时，只需推动电动车使电动机转轴在外力作用下旋转起来，即可在电机相线中产生感应电压，电子开关模块据此将总电源与主机功能系统导通。由于无需设置额外的机械结构、触摸屏、按键等，大幅节省了生产成本，简化了总电源的开启操作，提高了用户体验。本发明还提供一种电动机和一种电动车，其有益效果如上所述。

Description

一种电动车、电动机及其总开关系统

技术领域

本发明涉及机械电子技术领域，特别涉及一种电动机的总开关系统。本发明还涉及一种包括上述总开关系统的电动机以及一种电动车。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

传统的机械工业往往可划分为重工业和轻工业两种，其中，重工业指为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料的工业，包括钢铁工业、冶金工业、机械、能源、化学、建筑材料等。而轻工业指以提供生活消费品为主的工业，包括食品、纺织、皮革、造纸、日用化工、文教艺术体育用品工业等。

以电动车制造业为例，电动车的种类很多，比如电摩、电动自行车、电动滑板车等，这些类型的车辆的动力来源主要为电动机。为方便电动车的驾驶，目前市场上的电动车都会设计总开关，用于启动整机的总电源。在现有技术中，总开关一般包括两类，即机械类和触摸屏类。然而，对于机械类的总开关而言，机械总开关的结构比较复杂，体积也较大，会占用人机交互的空间，并且操作较繁琐。而对于触摸屏类的总开关而言，又存在灵敏度不够、成本较高、可能误开启、待机功耗大等问题。

因此，如何克服现有技术中的电动车的总开关存在的结构复杂、操作繁琐、成本较高等问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动机的总开关系统，能够轻松、方便、低成本地实现电动车的总电源的开启操作。本发明的另一目的是提供一种包括上述总开关系统的电动机，以及一种电动车。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动机的总开关系统，包括用于在电动机旋转时产生感应电压的电机相线以及用于通过所述电机相线产生的感应电压使总电源与主机功能系统导通的电子开关模块。

优选地，所述电子开关模块包括NMOS管、PMOS管、第一电阻和第二电阻，其中：

所述NMOS管的栅极与所述电机相线的输出端相连，其源极接地，其漏极与所述第一电阻的一端相连；所述PMOS管的栅极与所述第一电阻的另一端相连，其源极与所述总电源相连，其漏极与所述主机功能系统相连；所述第二电阻的一端与所述NMOS管的漏极相连，另一端与所述PMOS管的源极相连。如此，通过该实施例，当电机相线内产生感应电压后，感应电压信号通过其输出端传递到NMOS管的栅极上，使得NMOS管的栅极处具有较大电压值(与电动机的转速相关)，同时NMOS管的源极接地，其电位为零，如此NMOS管上栅极与源极之间的电压值即为感应电压值。由于NMOS管的开启电压(或阈值电压)很低，一般只有2～6V，而电机相线内所产生的感应电压在较低的转速下很容易就达到几十伏，因此感应电压值必然大于NMOS管的开启电压值，从而使得NMOS管的源极与漏极导通。

优选地，还包括串联在所述电机相线的输出端与所述NMOS管的栅极之间的电容。如此，通过该实施例，一方面通过电容将电机相线与NMOS管间隔开，避免两者直接相连导致的安全隐患，另一方面电容能够蓄能，当电机相线所产生的感应电压逐渐增大时，可以通过电容的蓄积再释放到NMOS管的栅极。

优选地，还包括一端连接在所述电容与所述NMOS管的栅极之间、另一端与所述NMOS管的源极相连的整流模块。如此，通过该实施例，电机相线中的感应电流通过整流模块后，交流电改变为直流电，而感应电压也改变为直流电压。

优选地，所述整流模块包括整流二极管，且所述整流二极管的正极与所述NMOS管的源极相连，其负极连接在所述电容与所述NMOS管的栅极之间。如此，通过该实施例，能够简化整流模块的结构。

优选地，还包括与所述NMOS管的栅极相连的开关锁定控制模块，用于在所述总电源与主机功能系统被导通之后通过输出高电平使两者保持导通状态，以及用于当检测到电动机停止转动的持续时间超过预设阈值时通过输出低电平使所述总电源与主机功能系统断开。如此，通过该实施例，整车上电后，总电源的开启状态无需再依赖外力推动电动机产生的感应电压。同时，开关锁定控制模块在总电源与主机功能系统导通后，实时检测电动机的转动状态，当检测到电动机停止转动的持续时间超过预设阈值时，比如电动机停止转动超过5分钟后，开关锁定控制模块即输出低电平，使得总电源与主机功能系统的连接断开，将整车断电，实现电动车的自动关机，避免能量浪费。

优选地，还包括设置在所述开关锁定控制模块与所述NMOS管的栅极之间，以及在所述电机相线的输出端与所述NMOS管的栅极之间，用于防止回流影响的开关二极管；且所述开关二极管的正极与所述电机相线的输出端或开关锁定控制模块相连，其负极均与所述NMOS管的栅极相连。如此，通过该实施例，避免了回流对开关锁定控制模块造成影响。

本发明还提供一种电动机，包括壳体和设置于所述壳体内的总开关系统，其中，所述总开关系统为上述任一项所述的总开关系统。

本发明还提供一种电动车，包括车体和设置于所述车体内的电动机，其中，所述电动机为上述一项所述的电动机。

本发明所提供的电动机的总开关系统，主要包括电机相线和开关模块。其中，电机相线是电动机中的重要组成部件，一般为三相线任何一相或多相，在电动机旋转时，由于转子切割磁感线会在电机相线中产生感应电压。电子开关模块主要用于接收电机相线所产生的感应电压的信号，并在接收到该信号后将电动机的总电源与电动机的主机功能系统导通，使得总电源为主机功能系统供电，从而使得电动机能够开始正常运转。如此，电子开关模块就相当于电动机的总开关，而电机相线中的感应电压信号即为打开该总开关的“钥匙”(开启条件)。因此，本发明所提供的电动机的总开关系统，人们在试图驾驶电动车时，只需略微用力推动电动车，使得其中的电动机转轴在外力作用下旋转起来，当电动机旋转到一定速度时，即可在电机相线中产生足够的感应电压。该感应电压的信号即被电子开关模块所捕捉到，之后电子开关模块就将总电源与主机功能系统导通，此时电动车就处于整车上电状态，可进行正常驾驶操作。综上所述，本发明所提供的电动机的总开关系统，通过外力推动车体使电动机产生的感应电压唤醒总电源，相比于现有技术，无需设置额外的机械结构、触摸屏、按键等，大幅节省了生产成本，简化了总电源的开启操作，提高了用户体验。

本发明所提供的电动机和电动车，其有益效果均如上所述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式中的总开关系统框图；

图2为图1中所示的电子开关模块的一种电路结构图。

其中，图1—图2中：

电机相线—1，总电源—2，主机功能系统—3，电子开关模块—4，开关锁定控制模块—5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式中的总开关系统框图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，电动机的总开关系统主要包括电机相线1和电子开关模块4。

其中，电机相线1是电动机中的重要组成部件，一般可为三相线中的任意一相或多相，在电动机旋转时，由于转子切割磁感线会在电机相线1中产生感应电流，同时产生感应电压。

电子开关模块4主要用于接收电机相线1所产生的感应电压的信号，并在接收到该信号后将电动机的总电源2与电动机的主机功能系统3导通，使得总电源2为主机功能系统3供电，从而使得电动机能够开始正常运转。

另外，总电源2和主机功能系统3均为电动车的重要组成部件，其中，总电源2在电动车运行时为各个部件提供电能，在本实施例中，总电源2主要用于对主机功能系统3进行供电。而主机功能系统3为电动车的核心系统，一般负责输入、输入和协调控制电动车各个部件的运行，比如控制电动机的转速等。

如此，电子开关模块4就相当于电动机的总开关，而电机相线1中的感应电压信号即为打开该总开关的“钥匙”(开启条件)。因此，当人们在试图驾驶电动车时，只需略微用力推动电动车，使得其中的电动机转轴在外力作用下旋转起来，当电动机旋转到一定速度时，即可在电机相线1中产生足够的感应电压。该感应电压的信号即被电子开关模块4所捕捉到，之后电子开关模块4就以此将总电源2与主机功能系统3导通，此时电动车就处于整车上电状态，可进行正常驾驶操作。

综上所述，本发明所提供的电动机的总开关系统，通过外力推动车体使电动机产生的感应电压唤醒总电源，相比于现有技术，无需设置额外的机械结构、触摸屏、按键等，大幅节省了生产成本，简化了总电源的开启操作，提高了用户体验。

如图2所示，图2为图1中所示的电子开关模块的一种电路结构图。

在关于电子开关模块4的一种具体实施方式中，该电子开关模块4的电路结构主要包括NMOS管(Negative channel Metal Oxide Semiconductor，N型金属氧化物半导体)，即图2中的Q2、PMOS管(Positive channel Metal Oxide Semiconductor，P型金属氧化物半导体)，即图2中的Q1、第一电阻(图2中的R1)和第二电阻(图2中的R2)。

具体的，NMOS管的栅极(Q2上的G)与电机相线1的输出端相连，如此电机相线1中所产生的感应电压信号即能够传递到NMOS管的栅极中。同时，NMOS管的源极(Q2上的S)接地，而NMOS管的漏极(Q2上的D)与第一电阻的一端相连。PMOS管的栅极(Q1上的G)与第一电阻的另一端相连，同时，PMOS管的源极(Q1上的S)与总电源2相连，而PMOS管的漏极(Q1上的D)与主机功能系统3相连。

如此，当电机相线1内产生感应电压后，感应电压信号通过其输出端传递到NMOS管的栅极上，使得NMOS管的栅极处具有较大电压值(与电动机的转速相关)，同时NMOS管的源极接地，其电位为零，如此NMOS管上栅极与源极之间的电压值即为感应电压值。由于NMOS管的开启电压(或阈值电压)很低，一般只有2～6V，而电机相线1内所产生的感应电压在较低的转速下很容易就达到几十伏，因此感应电压值必然大于NMOS管的开启电压值，从而使得NMOS管的源极与漏极导通。

同时，当NMOS管中的源极与漏极导通后，由于R1的两端分别与PMOS管的栅极和NMOS管的漏极相连，而NMSO管的源极又接地，因此，PMOS管的栅极的电位为零，同时PMOS管的源极与总电源相连，因此源极电压较高，其栅极和源极之间的电压差值为负数，小于Uth(阈值电压)，此时PMOS管的源极与漏极导通，从而使得总电源与主机功能系统导通，总电源即可为主机功能系统供电，电动车整机处于上电状态，可进行正常驾驶操作。

第二电阻的一端与NMOS管的漏极相连，其另一端与PMOS管的源极相连。如此设置，第二电阻上的压降能够保证PMOS管的源极处的电压总是高于PMOS管的栅极电压。

需要说明的是，电子开关模块4的具体电路并不仅限于上述实施例中的结构，其余比如能够起到相同作用的、由感应电压或感应电流通过其他半导体元件、继电器等电子控制开关器件将总电源2和主机功能系统3导通的电路也在本发明的保护范围内。

此外，本实施例还在电机相线1的输出端与NMOS管的栅极之间串联了电容(图2中的C1)。如此，一方面通过电容将电机相线1与NMOS管间隔开，避免两者直接相连导致的安全隐患，另一方面电容能够蓄能，当电机相线1所产生的感应电压逐渐增大时，可以通过电容的蓄积再释放到NMOS管的栅极。

进一步的，本实施例还增设了对电机相线1中的感应电流进行整流的整流模块。该整流模块的一端连接在电容与NMOS管之间，另一端与NMOS管的源极相连。如此设置，电机相线1中的感应电流通过整流模块后，交流电改变为直流电，而感应电压也改变为直流电压。

具体的，整流模块包括整流二极管(图2中的D1)，并且该整流二极管的正极与NMOS管的源极相连，其负极连接在电容与NMOS管的栅极之间。当然，整流模块并不仅限于整流二极管的形式，其余比如全波整流、桥式整流等均可以采用。

另外，本实施例中还增设了开关锁定控制模块5。该开关锁定控制模块5与NMOS管的栅极相连，主要用于对NMOS管的栅极输出高电平，使得NMOS管的源极和漏极保持导通，以在总电源2与主机功能系统3被导通之后保持导通状态；或者输出低电平使NMOS管的源极和漏极的导通状态断开，以使总电源2与主机功能系统3的连接断开。具体的，开关锁定控制模块5在总电源2与主机功能系统3被导通之后触发高电平，也就是在感应电压信号将NMOS管中的源极和漏极导通时，如此使得整车上电后，总电源的开启状态无需再依赖外力推动电动机产生的感应电压。同时，开关锁定控制模块5在总电源2与主机功能系统3导通后，实时检测电动机的转动状态，当检测到电动机停止转动的持续时间超过预设阈值时，比如电动机停止转动超过5分钟后，开关锁定控制模块5即输出低电平，使得总电源2与主机功能系统3的连接断开，将整车断电，实现电动车的自动关机，避免能量浪费。

不仅如此，本实施例还在开关锁定模块5与NMOS管的栅极之间，以及电机相线1的输出端与NMOS管的栅极之间设置了开关二极管(图2中的D2或D3)，并且该开关二极管的正极与电机相线1的输出端或开关锁定控制模块5相连，其负极均与NMOS管的栅极相连。该开关二极管的设置使得感应电流只能从开关锁定模块5或电机相线1的输出端中流出到NMSO管，而不允许电流从反方向流回到开关锁定模块5中的I/O口或电机相线1的输出端中。如此，避免了回流影响。

本实施例还提供一种电动机，包括壳体和设置在壳体内的总开关系统，其中，该总开关系统与上述相关内容相同，此处不再赘述。

本实施例还提供一种电动车，包括车体和设置在车体内的电动机，其中，该电动机与上述的电动机相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电动机的总开关系统，其特征在于，包括用于在电动机旋转时产生感应电压的电机相线(1)以及用于通过所述电机相线(1)产生的感应电压使总电源(2)与主机功能系统(3)导通的电子开关模块(4)。

2.根据权利要求1所述的总开关系统，其特征在于，所述电子开关模块(4)包括NMOS管、PMOS管、第一电阻和第二电阻，其中：所述NMOS管的栅极与所述电机相线(1)的输出端相连，其源极接地，其漏极与所述第一电阻的一端相连；所述PMOS管的栅极与所述第一电阻的另一端相连，其源极与所述总电源(2)相连，其漏极与所述主机功能系统(3)相连；所述第二电阻的一端与所述NMOS管的漏极相连，另一端与所述PMOS管的源极相连。

3.根据权利要求2所述的总开关系统，其特征在于，还包括串联在所述电机相线(1)的输出端与所述NMOS管的栅极之间的电容。

4.根据权利要求3所述的总开关系统，其特征在于，还包括一端连接在所述电容与所述NMOS管的栅极之间、另一端与所述NMOS管的源极相连的整流模块。

5.根据权利要求4所述的总开关系统，其特征在于，所述整流模块包括整流二极管，且所述整流二极管的正极与所述NMOS管的源极相连，其负极连接在所述电容与所述NMOS管的栅极之间。

6.根据权利要求2-5任一项所述的总开关系统，其特征在于，还包括与所述NMOS管的栅极相连的开关锁定控制模块(5)，用于在所述总电源(2)与主机功能系统(3)被导通之后通过输出高电平使两者保持导通状态，以及用于当检测到电动机停止转动的持续时间超过预设阈值时通过输出低电平使所述总电源(2)与主机功能系统(3)断开。

7.根据权利要求6所述的总开关系统，其特征在于，还包括设置在所述开关锁定控制模块(5)与所述NMOS管的栅极之间，以及在所述电机相线(1)的输出端与所述NMOS管的栅极之间，用于防止回流影响的开关二极管；且所述开关二极管的正极与所述电机相线(1)的输出端或开关锁定控制模块(5)相连，其负极均与所述NMOS管的栅极相连。

8.一种电动机，包括壳体和设置于所述壳体内的总开关系统，其特征在于，所述总开关系统为权利要求1-7任一项所述的总开关系统。

9.一种电动车，包括车体和设置于所述车体内的电动机，其特征在于，所述电动机为权利要求8所述的电动机。