CN110027662A - 一种电动自行车控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动自行车控制器，包括壳体和线路板，线路板上设置有电机驱动电路、MCU、电源模块、UART通信电路以及保护电路，保护电路、UART通信电路以及电机驱动电路均与MCU电连接；壳体的一端设置有可拆卸的端盖，线路板插接于壳体内部，且线路板两侧面与壳体内壁之间具有散热腔，散热腔内设置有蛇形的换热管，换热管的一端连接有进气直管，另一端连接有出气直管，进气直管贯穿端盖且连接有集气罩，出气直管贯穿壳体的底板。通过改进线路板上的控制电路结构，增加保护电路，可提高电动车行驶的安全性。通过改进线路板的安装结构，提高通风散热性能，可避免线路板的温度过高而影响正常工作和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电动车领域，尤其是一种电动自行车控制器。
背景技术
控制器是电动自行车的重要元件，用于控制电机运行，现有的电动自行车控制器存在以下不足：
1、工作过程中产生大量的热，长时间行驶后温度较高，影响使用寿命；
2、功能单一，当行驶速度过快时，安全系数低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热效果好、具有保护功能的电动自行车控制器。
本发明的目的是这样实现的：一种电动自行车控制器，包括壳体和安装在壳体内部的线路板，
所述线路板上设置有电机驱动电路、MCU、电源模块、UART通信电路以及保护电路，电机驱动电路用于控制电机运行，电源模块用于对电机驱动电路、MCU、UART通信电路以及保护电路供电，UART通信电路用于输出信号，保护电路用于对电池管理系统进行保护，MCU用于接收信号、处理信号和输出信号，所述保护电路、UART通信电路以及电机驱动电路均与MCU电连接；
所述壳体的一端设置有可拆卸的端盖，所述线路板插接于壳体内部，且线路板两侧面与壳体内壁之间具有散热腔，所述散热腔内设置有蛇形的换热管，所述换热管的一端连接有进气直管，另一端连接有出气直管，所述进气直管贯穿端盖且连接有集气罩，所述出气直管贯穿壳体的底板。
进一步地，所述保护电路包括温度保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和过流保护电路。
进一步地，所述集气罩的口部设置有过滤网。
进一步地，所述进气直管、换热管和出气直管一体成型，所述集气罩的小端与进气直管螺纹连接；所述端盖外侧的进气直管以及壳体底板外侧的出气直管上均设置有定位螺母。
进一步地，所述壳体的内壁设置有插槽，所述线路板的两侧边位于插槽内，所述端盖通过螺钉与壳体相连，且端盖的内侧面设置有弹性垫，弹性垫与线路板压紧接触。
进一步地，所述壳体为塑料壳体。
本发明的有益效果是：通过改进线路板上的控制电路结构，增加保护电路，可提高电动车行驶的安全性。通过改进线路板的安装结构，提高通风散热性能，可避免线路板的温度过高而影响正常工作和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的主视示意图；
图2是图1中A-A的剖视示意图；
图3是线路板上各个电路模块之间的连接示意图；
图4是电机驱动电路的一种实施方式的示意图；
图5是UART通信电路的一种实施方式的示意图；
图6是温度保护电路的一种实施方式的示意图；
图7是欠压保护电路的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的一种电动自行车控制器，包括壳体1和安装在壳体1内部的线路板2，壳体1用于安装线路板2，同时将控制器整体安装在电动自行车上。壳体1采用轻质、强度较高的材质，以减小重量，如铝合金等，优选采用塑料材质，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙等。
如图3所示，所述线路板2上设置有电机驱动电路22、MCU23、电源模块24、UART通信电路25以及保护电路21，所述保护电路21、UART通信电路25以及电机驱动电路22均与MCU23电连接。电机驱动电路22用于控制电机运行，该电机是指安装在电动自行车上、用于驱动电动自行车行驶的电机，电动自行车行驶速度由电机的转速决定。电机驱动电路22可采用现有的各种控制电机运行的电路，其中一种可行的电路结构可参照图4所示。电源模块24用于对电机驱动电路22、MCU23、UART通信电路25以及保护电路21供电，电源模块24是线路板上的常见模块，采用现有技术即可。
MCU23用于接收信号、处理信号和输出信号，如接收各种传感器检测到的信号(行驶速度、电池温度等)，或者读取电池管理系统(BMS)的信号等，并对这些信号进行分析，然后根据设定的程序输出控制指令。MCU23为微控制单元，具体型号可以是MN101EF77G、MN101CF88G等。
UART通信电路25用于输出信号，如将电动自行车的行驶速度、电池的剩余电量等信号传输至显示仪表，或者输出MCU23的控制信号，UART通信电路25一种可行的电路结构可参照图5所示。
保护电路21用于对电动自行车的电池管理系统(BMS)进行保护，具体地，保护电路21包括温度保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和过流保护电路，为了实现保护功能，需要设置用于检测电动自行车的电池温度的温度传感器，用于检测电池管理系统(BMS)输出电流的电流传感器以及用于检测电池管理系统(BMS)输出电压的电压传感器，这些传感器均通过信号线与线路板2上的接口相连，用于将检测到的信号传输至MCU23，MCU23对这些信号进行分析，根据分析的结果控制温度保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和过流保护电路作出反应，切断电池管理系统(BMS)的输出电压或电流，使得电动自行车的电机断电而停止运行，避免电池或电池管理系统(BMS)出现故障时造成安全事故。温度保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和过流保护电路均是电力系统常用的技术，参照现有技术即可，如温度保护电路和欠压保护电路的一种可行的电路结构可分别参照图6和图7所示。
此外，还可以在电动自行车上设置速度传感器，用于检测行驶速度并将信号传输至MCU23，当行驶速度高于某个临界值时，MCU23输出脉宽调制(PWM)波，电机驱动电路22接收脉宽调制(PWM)波后控制电机减速，从而将电动自行车的行驶速度控制在安全的范围内，避免行驶超速，可保证行驶的安全性。
所述壳体1的一端设置有可拆卸的端盖11，端盖11可拆卸，以便于安装线路板2和散热元件。所述线路板2插接于壳体1内部，方便拆装和检修。线路板2两侧面与壳体1内壁之间具有散热腔12，保证线路板2的散热。所述散热腔12内设置有蛇形的换热管13，所述换热管13的一端连接有进气直管14，另一端连接有出气直管15，所述进气直管14贯穿端盖11且连接有集气罩16，集气罩16呈圆台形，小端与进气直管14相连。所述出气直管15贯穿壳体1的底板。换热管13、进气直管14和出气直管15均采用导热系数高的材质，如铜合金等。
本控制器的散热原理为：将本控制器安装在电动自行车上后，集气罩16的大端朝向电动自行车的前方，电动自行车向前行驶时，线路板2通电发热，集气罩16的空气自动进入集气罩16，然后通过进气直管14进入换热管13，冷空气通过换热管13与散热腔12中的热空气进行换热，带走散热腔12中的热量，然后从出气直管15排出，避免线路板2的热量累计而导致温度过高。由于冷空气源源不断地通过换热管13，可保证良好的散热效果，避免线路板的温度过高而影响正常工作和使用寿命。
所述集气罩16的口部设置有过滤网17，防止塑料、树叶等杂物进入换热管13而导致堵塞。
所述进气直管14、换热管13和出气直管15一体成型，连接强度高，且保证连接处的密封性。所述集气罩16的小端与进气直管14螺纹连接；所述端盖11外侧的进气直管14以及壳体1底板外侧的出气直管15上均设置有定位螺母18。装配时，将换热管13和出气直管15放入壳体1内部，然后将出气直管15穿过壳体1底板，将一个定位螺母18拧在出气直管15上，然后盖上端盖11，使进气直管14穿过端盖11，再将另一个定位螺母18拧在进气直管14上，旋转两个定位螺母18，使两个定位螺母18分别与端盖11和壳体1底板压紧，即可使进气直管14、换热管13和出气直管15保持稳定，最后装上集气罩16即可。
所述壳体1的内壁设置有插槽，所述线路板2的两侧边位于插槽内，所述端盖11通过螺钉与壳体1相连，且端盖11的内侧面设置有弹性垫19，弹性垫19与线路板2压紧接触，弹性垫19可采用橡胶垫、海绵垫等，用于保护线路板2，防止线路板2边缘受压而损伤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电动自行车控制器，包括壳体(1)和安装在壳体(1)内部的线路板(2)，其特征在于：
所述线路板(2)上设置有电机驱动电路(22)、MCU(23)、电源模块(24)、UART通信电路(25)以及保护电路(21)，电机驱动电路(22)用于控制电机运行，电源模块(24)用于对电机驱动电路(22)、MCU(23)、UART通信电路(25)以及保护电路(21)供电，UART通信电路(25)用于输出信号，保护电路(21)用于对电动自行车的电池管理系统进行保护，MCU(23)用于接收信号、处理信号和输出信号，所述保护电路(21)、UART通信电路(25)以及电机驱动电路(22)均与MCU(23)电连接；
所述壳体(1)的一端设置有可拆卸的端盖(11)，所述线路板(2)插接于壳体(1)内部，且线路板(2)两侧面与壳体(1)内壁之间具有散热腔(12)，所述散热腔(12)内设置有蛇形的换热管(13)，所述换热管(13)的一端连接有进气直管(14)，另一端连接有出气直管(15)，所述进气直管(14)贯穿端盖(11)且连接有集气罩(16)，所述出气直管(15)贯穿壳体(1)的底板。
2.根据权利要求1所述的一种电动自行车控制器，其特征在于：所述保护电路(21)包括温度保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和过流保护电路。
3.根据权利要求1所述的一种电动自行车控制器，其特征在于：所述集气罩(16)的口部设置有过滤网(17)。
4.根据权利要求1所述的一种电动自行车控制器，其特征在于：所述进气直管(14)、换热管(13)和出气直管(15)一体成型，所述集气罩(16)的小端与进气直管(14)螺纹连接；所述端盖(11)外侧的进气直管(14)以及壳体(1)底板外侧的出气直管(15)上均设置有定位螺母(18)。
5.根据权利要求1所述的一种电动自行车控制器，其特征在于：所述壳体(1)的内壁设置有插槽，所述线路板(2)的两侧边位于插槽内，所述端盖(11)通过螺钉与壳体(1)相连，且端盖(11)的内侧面设置有弹性垫(19)，弹性垫(19)与线路板(2)压紧接触。
6.根据权利要求1所述的一种电动自行车控制器，其特征在于：所述壳体(1)为塑料壳体。
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