CN113911254B - 电机及电助力自行车驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电机及电助力自行车的驱动系统，涉及自行车技术领域。包括：电机模块及与电机模块连接的处理模块；电机模块包括：至少一个数据采集单元；处理模块分别与各数据采集单元连接；各数据采集单元分别用于采集电机模块运行时的一种维度的数据；处理模块用于接收由各数据采集单元采集到的数据，将各数据采集单元采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过处理模块中输出接口将封装后数据发送至控制器。本方案主要是在原先的电机结构中新增加了处理模块，处理模块对电机的输出信号进行转换封装，得到封装后数据，再通过线缆将封装后数据引出，减少了从电机中引出的线缆数量，提高了对电机故障的排线检查效率。
Description
技术领域
本发明涉及自行车技术领域，具体而言，涉及一种电机及电助力自行车驱动系统。
背景技术
电助力自行车，是指设有踏板且带有“驱动系统”的自行车，在人力进行踩踏或推行时，驱动系统会给予一个助推力，以辅助自行车前行。驱动系统一般由电机、控制器、传感器、电池、人机界面(仪表)这五部分构成。
目前，在电助力自行车的驱动系统中，需要将电机与控制器或其他组件进行连接。一般是通过在电机上接入或引出线缆，以将电机所需的信号接入，或将电机产生的信号引出。
但是，由于电机所需的输入信号、或产生的输出信号种类繁多，导致从电机上接入或引出的线缆众多，进而降低了对电机故障的排线检查效率。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电机及电助力自行车驱动系统，以便提高对电机故障的排线检查效率。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种电机，包括：电机模块以及与所述电机模块连接的处理模块；所述电机模块包括：至少一个数据采集单元；
所述处理模块分别与各所述数据采集单元连接；
各所述数据采集单元分别用于采集所述电机模块运行时的一种维度的数据；
所述处理模块用于接收由各所述数据采集单元采集到的数据，并将各所述数据采集单元采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过所述处理模块中的输出接口将所述封装后数据发送至控制器。
可选地，所述处理模块包括：与所述至少一个数据采集单元一一对应的至少一个转换单元、处理单元，所述处理单元分别与各所述转换单元连接；
各所述转换单元分别用于接收对应的数据采集单元采集到的数据，并将所接收到的数据转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述处理单元；
所述处理单元用于对接收到的来自各所述转换单元处理后的数字信号进行封装处理，得到封装后数据，并通过所述输出接口将所述封装后数据发送至控制器。
可选地，所述处理模块还包括：存储单元；
所述存储单元与所述处理单元连接，所述处理单元还用于将来自各所述转换单元处理后的数字信号和/或所述封装后的数据发送给所述存储单元进行存储。
可选地，所述至少一个数据采集单元包括如下至少一项：霍尔传感器、速度传感器、温度传感器；
其中，所述霍尔传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块中绕组与磁极相对的位置数据，所述速度传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块旋转的速度数据，所述温度传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块的温度数据；
所述至少一个转换单元包括：与所述霍尔传感器连接的位置转换单元、与所述速度传感器连接的速度转换单元、以及与所述温度传感器连接的温度转换单元；
所述位置转换单元用于接收所述霍尔传感器采集到的位置数据，并将所述位置数据转换为第一数字信号；
所述速度转换单元用于接收所述速度传感器采集到的速度数据，并将所述速度数据转换为第二数字信号；
所述温度转换单元用于接收所述温度传感器采集到的温度数据，并将所述温度数据转换为第三数字信号。
可选地，所述位置转换单元包括：第一滤波单元、第二滤波单元、第一模数转换单元；
所述第一滤波单元的输入端与所述霍尔传感器连接，用于对接收到的所述位置数据进行滤波处理，得到滤波后的位置数据；
所述第一滤波单元的输出端与所述第一模数转换单元的输入端连接，所述第一模数转换单元用于对所述滤波后的位置数据进行转换处理，得到转换为数字位置信号；
所述第一模数转换单元的输出端与所述第二滤波单元的输入端连接，所述第二滤波单元用于对所述数字位置信号进行滤波处理，得到滤波后的第一数字信号。
可选地，所述速度转换单元包括：第三滤波单元、第四滤波单元、第二模数转换单元；
所述第三滤波单元的输入端与所述速度传感器连接，用于对接收到的所述速度数据进行滤波处理，得到滤波后的速度数据；
所述第三滤波单元的输出端与所述第二模数转换单元的输入端连接，所述第二模数转换单元用于对所述滤波后的速度数据进行转换处理，得到转换为数字速度信号；
所述第二模数转换单元的输出端与所述第四滤波单元的输入端连接，所述第四滤波单元用于对所述数字速度信号进行滤波处理，得到滤波后的第二数字信号。
可选地，所述处理模块中的输出接口包括：控制器局域网(Controller AreaNetwork，简称CAN)接口；
所述控制器局域网接口的输入端与所述处理单元连接，所述控制器局域网接口的输出端连接高电平总线和低电平总线；
所述处理单元具体用于将所述封装后数据通过所述控制器局域网接口的输入端发送至所述控制器局域网接口，并经由所述控制器局域网接口的输出端连接的高电平总线和低电平总线发送至所述控制器。
可选地，所述处理模块上设有电源输入接口、电源输出接口；
所述电源输入接口用于接入车辆的驱动系统中的储能单元，经由所述储能单元、所述电源输入接口为所述处理模块提供电能；
所述电源输出接口用于与所述电机模块的电源端连接，经由所述储能单元、所述电源输入接口与所述电源输出接口为所述电机提供电能。
可选地，所述处理模块上还设有第一接地接口、第二接地接口；
所述第一接地接口、所述第二接地接口分别接地连接。
第二方面，本申请实施例还提供了一种电助力自行车驱动系统，包括：控制器、力矩传感器、储能单元、以及上述第一方面实施例提供的所述电机；
所述控制器分别与所述电机、所述力矩传感器连接，所述控制器用于接收所述电机中处理模块发送的封装后数据，并对所述封装后数据进行解析处理，并根据解析后的解析结果、以及所述力矩传感器采集到的踏频信号和/或力矩信号，得到驱动车辆的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述控制器中的驱动单元，使得所述驱动单元根据所述驱动信号驱动所述电机转动；
所述储能单元分别与所述控制器、所述电机、以及所述力矩传感器连接，所述储能单元用于为所述控制器、所述电机、以及所述力矩传感器提供电能。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供一种电机及电助力自行车的驱动系统，包括：电机模块以及与电机模块连接的处理模块；电机模块包括：至少一个数据采集单元；处理模块分别与各数据采集单元连接；各数据采集单元分别用于采集电机模块运行时的一种维度的数据；处理模块用于接收由各数据采集单元采集到的数据，并将各数据采集单元采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过处理模块中的输出接口将封装后数据发送至控制器。在本方案提供的电机结构中，主要是通过在原先的电机结构中新增加了一个处理模块，使得可以通过处理模块将电机中的输出信号转换成预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，再通过单条线缆将封装后数据引出，使得电机与控制器和其它组件可以通过单条线缆进行通讯连接，有效减少了从电机中引出的线缆数量，从而提高了对电机故障的排线检查效率，还可以降低制造工艺要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的现有技术中电助力自行车的驱动系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电机的结构示意图一；
图3为本申请实施例提供的电机的结构示意图二；
图4为本申请实施例提供的电机的结构示意图三；
图5为本申请实施例提供的电机的结构示意图四；
图6为本申请实施例提供的电机中位置处理单元的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的电机中速度处理单元的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的电机中温度处理单元的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的电助力自行车的驱动系统的结构示意图。
图标：100-电机；201-电机模块；202-处理模块；203-数据采集单元；301-转换单元；302-处理单元；401-存储单元；900-电助力自行车驱动系统；901-控制器；902-力矩传感器；903-储能单元；904-驱动单元。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
首先，在对本申请所提供的技术方案展开具体说明之前，先对本申请所涉及的相关背景进行简单说明。
参照图1所示，本申请所涉及到的“电机”主要是指电助力自行车的驱动系统中的电机。通常，在电助力自行车的驱动系统包括：电机、控制器、力矩传感器、电池、人机界面(仪表)这五部分。在人力进行踩踏或推行时，控制器根据接收到力矩传感器采集到的踏频信号和/或力矩信号，启动助力模式，同时控制器基于力矩传感器采集到的踏频信号和/或力矩信号、以及电机中的霍尔传感器采集到位置信号，得到用于驱动电机转动的驱动信号，以调整电机的实时输出功率，以避免向电机输出过大的驱动助力，使得电机能够辅助使用者对行驶中的自行车进行驱动，并确保了使用的安全性。
目前，主要是通过在电机上接入或引出线缆，以将电机所需的信号接入，或将电机产生的信号引出。例如，需要通过线缆接入来自控制器中的三相桥臂驱动电路输出的三路驱动信号U、V、W，这三路驱动信号U、V、W是用于驱动电机转动；需要通过线缆引出电机中的霍尔传感器采集到位置信号Ha、Hb、Hc、速度传感器采集到的速度信号V、以及温度传感器采集到温度信号T，另外，还需线缆接入输入电压(5V)正极和负极(地线)。
但是，这样直接采用线缆将电机所需的信号接入，或将电机产生的信号引出，会导致从电机上接入或引出的线缆众多，进而降低了对电机故障的排线检查效率。
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种新的电机结构，主要是通过在原先的电机中增加了一个处理模块，将电机中的输出信号通过处理模块转换成CAN总线信号，再通过CAN总线的线缆将“CAN总线信号”引出，使得电机与控制器和其它组件进行CAN总线通讯连接，有效减少了从电机中引出的线缆数量，从而提高了对电机故障的排线检查效率，还可以降低制造工艺要求。
如下将对本申请提供的电机结构进行详细说明。
图2为本申请实施例提供的电机的结构示意图一；如图2所示，该电机100包括：电机模块201以及与电机模块连接的处理模块202；示例性地，例如，电机模块201可以是指现有技术中电助力自行车的驱动系统中的电机，也即，图1中所示的电机。与电机模块连接的处理模块202可以是指信号处理电路，使得可以通过处理模块202对电机模块201输出的各类信号进行格式转换处理、滤波等。
电机模块201包括：至少一个数据采集单元203；例如，数据采集单元203可以是霍尔传感器、速度传感器、以及温度传感器等，在此对数据采集单元203的数量不做具体限定。
其中，处理模块202分别与各数据采集单元203连接，使得数据采集单元203可以将采集到的关于电机模块201的各类信号发送至处理模块202，并通过处理模块202进行处理。
各数据采集单元203分别用于采集电机模块201运行时的一种维度的数据；比如，霍尔传感器可以采集电机模块201的绕组与磁极相对的位置信号Ha、Hb、Hc，速度传感器可以采集电机模块201旋转的速度信号V，以及温度传感器可以采集电机模块201转动时的温度信号T。
处理模块202用于接收由各数据采集单元203采集到的数据，并将各数据采集单元203采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过处理模块中的输出接口将封装后数据发送至控制器。
具体的，在处理模块202接收到各数据采集单元采集到的数据后，通过处理模块202将电机中的霍尔传感器采集到位置信号Ha、Hb、Hc、速度传感器采集到的速度信号V、以及温度传感器采集到温度信号T等多种格式的信号转换处理为预设的标准格式，同时，还可以对转换后的标准格式进行封装处理，得到封装后数据；然后，再经由处理模块202中的输出接口将封装后数据发送至控制器，控制器对接收到的封装后数据进行解析处理，并根据解析后得到的解析结果，得到用于驱动电机转动的驱动信号，以调整电机的实时输出功率，使得电机能够辅助使用者对行驶中的自行车进行驱动。
可选地，例如，可以将处理模块202制成印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)安装连接在电机模块201中，使得电机模块201可以经由处理模块202中的输出接口以及线缆，与控制器实现连接，提高了本申请提供的电机的集成化。
同时，有效避免了需要从电机模块201中引出多根线缆才能够实现与控制器进行通信的问题，大大提高了对电机故障的排线检查效率，同时也降低了制造工艺要求。
综上所述，本申请实施例提供了一种电机，包括：电机模块以及与电机模块连接的处理模块；电机模块包括：至少一个数据采集单元；处理模块分别与各数据采集单元连接；各数据采集单元分别用于采集电机模块运行时的一种维度的数据；处理模块用于接收由各数据采集单元采集到的数据，并将各数据采集单元采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过处理模块中的输出接口将封装后数据发送至控制器。在本方案提供的电机结构中，主要是通过在原先的电机结构中新增加了一个处理模块，使得可以通过处理模块将电机中的输出信号转换成预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，再通过单条线缆将封装后数据引出，使得电机与控制器和其它组件可以通过单条线缆进行通讯连接，有效减少了从电机中引出的线缆数量，从而提高了对电机故障的排线检查效率，还可以降低制造工艺要求。
将通过如下实施例对上述图2中所示的处理模块进行展开详细介绍。
参照图3所示，处理模块202包括：与至少一个数据采集单元203一一对应的至少一个转换单元301、处理单元302。
示例性地，例如，转换单元301可以是具有模数转换功能的电路，处理单元302可以是具有处理功能的处理器。
处理单元302分别与各转换单元连接；各转换单元301分别用于接收对应的数据采集单元采集到的数据，并将所接收到的数据转换为数字信号，并将数字信号发送至处理单元302；处理单元302用于对接收到的来自各转换单元301处理后的数字信号进行封装处理，得到封装后数据，并通过输出接口将封装后数据发送至控制器。
可选地，在本申请提供的实施例中，为了有效解决现有技术中无法将电机模块201所产生的多种信号在电机模块201本地进行保存，不利于后续的数据的采集、分析和利用等问题。为此，参照图4所示，本申请提供的处理模块202还包括：存储单元401。示例性地，例如，该存储单元401可以是具有数据存储功能的存储器。
参照图4所示，存储单元401与处理单元302连接，处理单元302还用于将来自各转换单元301处理后的数字信号和/或封装后的数据发送给存储单元401进行存储。这样，实现了对电机模块所产生数据的本地保存。当电机模块201发生故障后，控制器可以读取存储单元401已存储的各转换单元301处理后的数字信号、和/或处理单元302封装后的数据，然后，再基于对处理后的数字信号和/或封装后的数据进行分析，以快速定位到导致电机模块发生故障的原因，提高了对电机模块所发生故障的分析效率。
可选地，参照图5所示，图2中所示的至少一个数据采集单元203包括如下至少一项：霍尔传感器、速度传感器、温度传感器。
其中，霍尔传感器用于采集电机模块201运行时电机模块201中绕组与磁极相对的位置数据，速度传感器用于采集电机模块201运行时电机模块201旋转的速度数据，温度传感器用于采集电机模块201运行时电机模块201的温度数据。
也即，图4中所示的至少一个转换单元包括：与霍尔传感器连接的位置转换单元、与速度传感器连接的速度转换单元、以及与温度传感器连接的温度转换单元；
位置转换单元用于接收霍尔传感器采集到的位置数据，并将位置数据转换为第一数字信号。
速度转换单元用于接收速度传感器采集到的速度数据，并将速度数据转换为第二数字信号。
温度转换单元用于接收温度传感器采集到的温度数据，并将温度数据转换为第三数字信号。
可选地，继续参照图5所示，处理模块202中的输出接口包括：CAN接口；
CAN接口的输入端与处理单元连接，CAN接口的输出端连接高电平总线和低电平总线；也即，可以经由CAN接口、高电平总线、以及低电平总线，实现电机模块201与控制器的连接。
处理单元具体用于将封装后数据通过CAN接口的输入端发送至CAN接口，并经由CAN接口的输出端连接的高电平总线和低电平总线发送至控制器。
在本实施例中，可以采用如下封装方式，对来自各转换单元301处理后的数字信号进行封装处理，得到封装后数据。具体如下：
在本发明实施例中，对于实施性要求较高的位置信号Ha、Hb、Hc转换成CAN协议数据后，为保持传输的实时性，以便于控制器进行有效控制电机，对于封装Ha、Hb、Hc信号的CAN通讯协议的数据包设置最高优先级，以便控制器对包含来自电机中位置信号Ha、Hb、Hc信号的CAN协议数据包进行优先处理。
CAN通讯可以支持点对点通讯，也可以支持广播通讯。目前CAN协议可以支持多个节点，在采用CAN通讯协议的电助力自行车驱动系统中，各节点可以分别是力矩传感器、控制器、仪表、电池、电机等。
在CAN通信协议的数据帧结构示例如下：
其中，起始帧、循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，简称CRC)校验、确认字符(Acknowledgement character，简称ACK)确认位和结束位可由控制器硬件自动生成,软件可以配置仲裁段、控制段和数据段的内容。
(1)帧开始(Start Of Frame，简称SOF)：这个域表示数据帧的开始。
(2)仲裁段：总线上不可能有多个设备在同一时刻使用同一个ID传输数据帧，仲裁段用于添加源节点、目标节点、命令代码、优先级、数据类型等。在本发明实施例中一种示例，可以定义扩展CAN的ID(仲裁段)29BIT(字节)中，高28-24位为源节点ID(电机)，23-19为目标节点ID(控制器)，18-15为命令码，14-10位为优先级(最高、高、中、低)，0-9位为数据类型等。例如在本发明实施例中，当数据类型为位置信号Ha、Hb、Hc可设置为最高优先级，以确保位置信号的CAN协议数据传输的实时性。
(3)控制段：这个域表示保留位和数据字节数。控制段，占6个bit，指示要传输信息的数据字节数。
(4)数据段：这是数据内容，0-8个字节的数据能被发送。一帧传输的数据量为0-8个字节，长度超过8BYTE，需要多包发送。
(5)CRC段：这个域用于检查帧的传输错误。
(6)ACK段：是对帧已经被正常接收的一个证实。
(7)帧结束：指示数据帧结束。
可选地，继续参照图5所示，处理模块202上设有电源输入接口VCC、电源输出接口；
电源输入接口用于接入车辆的驱动系统中的储能单元(也即，图1中所示的电池)，经由储能单元、电源输入接口为处理模块202提供电能。
电源输出接口用于与电机模块201的电源端(VCC)连接，经由储能单元、电源输入接口与电源输出接口为电机模块201提供电能，以确保电机模块201的正常工作。
可选地，继续参照图5所示，处理模块202上还设有第一接地接口、第二接地接口；第一接地接口、第二接地接口分别接地连接。
将通过如下实施例，具体讲解上述涉及到的位置转换单元、速度转换单元以及温度转换单元的结构。
可选地，参照图6所示，位置转换单元包括：第一滤波单元、第二滤波单元、第一模数转换单元；
应理解，以位置信号中Ha为例，在位置转换单元中，第一滤波单元是指由磁珠B11和电容C11组成的电路单元，第二滤波单元指由电阻R12和电容C12组成的电路单元，第一模数转换单元是指由电阻R13组成的电路单元。
同理，从图6中也可以获知位置信号中Hb、Hc分别所对应的第一滤波单元、第二滤波单元、第一模数转换单元中所包括的电路元器件。
第一滤波单元的输入端与霍尔传感器连接，用于对接收到的位置数据进行滤波处理，得到滤波后的位置数据；
第一滤波单元的输出端与第一模数转换单元的输入端连接，第一模数转换单元用于对滤波后的位置数据进行转换处理，得到转换为数字位置信号；
第一模数转换单元的输出端与第二滤波单元的输入端连接，第二滤波单元用于对数字位置信号进行滤波处理，得到滤波后的第一数字信号。
在本实施例中，图6所示的位置转换单元的工作原理是：以位置信号中Ha为例，位置信号Ha与磁珠B11电连接，磁珠B11与电容C11用于滤除高频干扰；霍尔位置信号Ha是由开关型霍尔器件集电极开路输出，上拉电阻R13接VCC(5V)电压，通过R13将霍尔效应的阻值变化转变为电压信号；同时，电阻R12与电容C12构成低通滤波器，进一步滤除干扰信号，以得到位置信号Ha对应的数字信号。
同理，位置信号中Hb、Hc的处理原理相同，最终得到第一数字信号。
可选地，参照图7所示，速度转换单元包括：第三滤波单元、第四滤波单元、第二模数转换单元。
在速度转换单元中，第三滤波单元是指由磁珠B2和电容C1组成的电路单元，第四滤波单元指由电阻R2和C2组成的电路单元，第二模数转换单元是指由电阻R3组成的电路单元。
第三滤波单元的输入端与速度传感器连接，用于对接收到的速度数据进行滤波处理，得到滤波后的速度数据；
第三滤波单元的输出端与第二模数转换单元的输入端连接，第二模数转换单元用于对滤波后的速度数据进行转换处理，得到转换为数字速度信号；
第二模数转换单元的输出端与第四滤波单元的输入端连接，第四滤波单元用于对数字速度信号进行滤波处理，得到滤波后的第二数字信号。
在本实施例中，图7所示的速度转换单元的工作原理是：速度信号V与磁珠B2电连接，磁珠B2与电容C1用于滤除高频干扰；速度位置信号V是由开关型霍尔器件集电极开路输出，上拉电阻R3是接VCC(5V)电压，通过上拉电阻R3将霍尔效应的阻值变化转变为电压信号；电阻R2与电容C2构成低通滤波器，进一步滤除干扰信号，以得到第二数字信号。
可选地，参照图8所示，温度转换单元包括：第五滤波单元、第六滤波单元、第三模数转换单元。
在温度转换单元中，第五滤波单元是指由磁珠B3和电容C3组成的电路单元，第四滤波单元指由电阻R6和C4组成的电路单元，第三模数转换单元是指由电阻R7组成的电路单元。
第五滤波单元的输入端与温度传感器连接，用于对接收到的温度数据进行滤波处理，得到滤波后的温度数据；
第五滤波单元的输出端与第三模数转换单元的输入端连接，第三模数转换单元用于对滤波后的温度数据进行转换处理，得到转换为数字温度信号；
第三模数转换单元的输出端与第六滤波单元的输入端连接，第六滤波单元用于对数字温度信号进行滤波处理，得到滤波后的第三数字信号。
在本实施例中，图8所示的温度转换单元的工作原理是：温度信号T与磁珠B3电连接，磁珠B3与电容C3用于滤除高频干扰；温度信号T是通过热敏电阻产生，热敏电阻与开关型霍尔器件集电极开路输出进行并联，上拉电阻R7接VCC(5V)电压，通过上拉电阻R7将霍尔效应的阻值变化转变为电压信号；R6与C42构成低通滤波器，进一步滤除干扰信号，以得到第三数字信号。
综上所述，在本申请提供的实施例中，可以通过位置转换单元对来自霍尔传感器的位置信号进行限流和去噪处理，并将处理后得到的第一数字信号输出至处理单元；速度转换单元对来自速度传感器的速度信号进行限流和去噪处理，并将处理后得到的第二数字信号输出至处理单元；温度转换单元对来自温度传感器的温度信号进行限流和去噪处理，并将处理后得到的第三数字信号输出至处理单元。
处理单元对限流和去噪处理后第一数字信号、第二数字信号、第三数字信号进行实时处理，并通过CAN接口将实时处理的数字信号数据传输至控制器，控制器根据第一数字信号、以及力矩传感器所采集的踏频信号等，以得到驱动电机模块转动的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)驱动信号。
同时，本申请还提供了一种电助力自行车驱动系统，如图9所示，该电助力自行车驱动系统900包括：控制器901、力矩传感器902、储能单元903、以及上述实施例提所提到的电机100。
控制器901分别与电机100、力矩传感器902连接，控制器901用于接收电机100中处理模块发送的封装后数据，并对封装后数据进行解析处理，并根据解析后的解析结果、以及力矩传感器902采集到的踏频信号和/或力矩信号，得到驱动车辆的驱动信号，并将驱动信号发送至控制器901中的驱动单元904，使得驱动单元904根据驱动信号驱动电机100中的电机模块转动，以产生辅助电助力自行车前行的一个助推力。
储能单元903分别与控制器901、电机100、力矩传感器902以及驱动单元904连接，储能单元903用于为控制器901、电机100、力矩传感器902提供电能，以确保电助力自行车驱动系统900中各部件的正常工作。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种电机，其特征在于，包括：电机模块以及与所述电机模块连接的处理模块；所述电机模块包括：至少一个数据采集单元；
所述处理模块分别与各所述数据采集单元连接；
各所述数据采集单元分别用于采集所述电机模块运行时的一种维度的数据；
所述处理模块用于接收由各所述数据采集单元采集到的数据，并将各所述数据采集单元采集到的数据转换为预设的标准格式并进行封装处理，得到封装后数据，通过所述处理模块中的输出接口将所述封装后数据发送至控制器。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述处理模块包括：与所述至少一个数据采集单元一一对应的至少一个转换单元、处理单元，所述处理单元分别与各所述转换单元连接；
各所述转换单元分别用于接收对应的数据采集单元采集到的数据，并将所接收到的数据转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述处理单元；
所述处理单元用于对接收到的来自各所述转换单元处理后的数字信号进行封装处理，得到封装后数据，并通过所述输出接口将所述封装后数据发送至控制器。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述处理模块还包括：存储单元；
所述存储单元与所述处理单元连接，所述处理单元还用于将来自各所述转换单元处理后的数字信号和/或所述封装后的数据发送给所述存储单元进行存储。
4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述至少一个数据采集单元包括如下至少一项：霍尔传感器、速度传感器、温度传感器；
其中，所述霍尔传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块中绕组与磁极相对的位置数据，所述速度传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块旋转的速度数据，所述温度传感器用于采集所述电机模块运行时所述电机模块的温度数据；
所述至少一个转换单元包括：与所述霍尔传感器连接的位置转换单元、与所述速度传感器连接的速度转换单元、以及与所述温度传感器连接的温度转换单元；
所述位置转换单元用于接收所述霍尔传感器采集到的位置数据，并将所述位置数据转换为第一数字信号；
所述速度转换单元用于接收所述速度传感器采集到的速度数据，并将所述速度数据转换为第二数字信号；
所述温度转换单元用于接收所述温度传感器采集到的温度数据，并将所述温度数据转换为第三数字信号。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述位置转换单元包括：第一滤波单元、第二滤波单元、第一模数转换单元；
所述第一滤波单元的输入端与所述霍尔传感器连接，用于对接收到的所述位置数据进行滤波处理，得到滤波后的位置数据；
所述第一滤波单元的输出端与所述第一模数转换单元的输入端连接，所述第一模数转换单元用于对所述滤波后的位置数据进行转换处理，得到转换为数字位置信号；
所述第一模数转换单元的输出端与所述第二滤波单元的输入端连接，所述第二滤波单元用于对所述数字位置信号进行滤波处理，得到滤波后的第一数字信号。
6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述速度转换单元包括：第三滤波单元、第四滤波单元、第二模数转换单元；
所述第三滤波单元的输入端与所述速度传感器连接，用于对接收到的所述速度数据进行滤波处理，得到滤波后的速度数据；
所述第三滤波单元的输出端与所述第二模数转换单元的输入端连接，所述第二模数转换单元用于对所述滤波后的速度数据进行转换处理，得到转换为数字速度信号；
所述第二模数转换单元的输出端与所述第四滤波单元的输入端连接，所述第四滤波单元用于对所述数字速度信号进行滤波处理，得到滤波后的第二数字信号。
7.根据权利要求2-6任一项所述的电机，其特征在于，所述处理模块中的输出接口包括：控制器局域网接口；
所述控制器局域网接口的输入端与所述处理单元连接，所述控制器局域网接口的输出端连接高电平总线和低电平总线；
所述处理单元具体用于将所述封装后数据通过所述控制器局域网接口的输入端发送至所述控制器局域网接口，并经由所述控制器局域网接口的输出端连接的高电平总线和低电平总线发送至所述控制器。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述处理模块上设有电源输入接口、电源输出接口；
所述电源输入接口用于接入车辆的驱动系统中的储能单元，经由所述储能单元、所述电源输入接口为所述处理模块提供电能；
所述电源输出接口用于与所述电机模块的电源端连接，经由所述储能单元、所述电源输入接口与所述电源输出接口为所述电机提供电能。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述处理模块上还设有第一接地接口、第二接地接口；
所述第一接地接口、所述第二接地接口分别接地连接。
10.一种电助力自行车驱动系统，其特征在于，包括：控制器、力矩传感器、储能单元、以及上述权利要求1-9中任一所述的电机；
所述控制器分别与所述电机、所述力矩传感器连接，所述控制器用于接收所述电机中处理模块发送的封装后数据，并对所述封装后数据进行解析处理，并根据解析后的解析结果、以及所述力矩传感器采集到的踏频信号和/或力矩信号，得到驱动车辆的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述控制器中的驱动单元，使得所述驱动单元根据所述驱动信号驱动所述电机转动；
所述储能单元分别与所述控制器、所述电机、以及所述力矩传感器连接，所述储能单元用于为所述控制器、所述电机、以及所述力矩传感器提供电能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Electric motor and electric assisted bicycle drive system Granted publication date: 20230407 Pledgee: Bank of Nanjing Jiangbei District branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: NANJING DMHC SCIENCE&TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980012842 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |