CN201113914Y - 电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括蓄电池组、矢量变频及控制装置、交流电机，所述蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连；所述矢量变频及控制装置包括微控制器、分别与微控制器相连的逆变开关阵列和附加控制装置、驱动电路。本实用新型蓄电池组和矢量变频及控制装置之间无需再加DC－DC变换器，既提高了效率，又降低了成本；所述矢量变频及控制装置能根据电动自行车的不同工作状态进行调节，在启动、爬坡时工作在恒功率低速大转矩状态，使启动和爬坡更加容易；在电动自行车减速时，电机处在发电机状态而向蓄电池组充电，使电池的行驶里程增加。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置。
背景技术
常见的电动助力车一般使用有刷或无刷直流电动机，其结构复杂、故障率高，且直流电机只能工作于“恒转矩”状态，在启动、爬坡或重载时不能用减速来提高力矩。同时直流电机本身的效率虽然不低，但它对电动车工况的适配性不是很好，会导致整体效率下降。而矢量变频感应电机组合却能工作于“恒转矩”又能工作于“恒功率”状态，这就能在需要时保持功率不变而用降低转速来增大输出转矩。并且矢量变频感应电机组合能通过传感器即时掌握电动车的工况进行实时调整，而使效率提高。
虽然用交流感应电机来驱动电动自行车有诸多好处，但以前没有适合电动自行车的变频器，这是因为电动自行车的电池组的电动势较低(一般为24v、36v、48v等)，而现有变频器都是为工业电网设计的，只适合在几百伏电压下工作。也有像专利号为02235115.9的专利所示的装置：在电池组与变频器之间加一直流/直流变换装置来匹配电池组和变频器，但是这样的装置效率较低，且会带来现有电动车的成本提高。而对于电动自行车而言，效率和价格都是致关重要的，所以该装置对电动自行车来说实用性较差。
另外，电动自行车的车轮大小不一，且电机磁极也不尽相同，所以要有不同的变频器与之配套。
发明内容
本实用新型目的是提供一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，其蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连，蓄电池组和矢量变频及控制装置之间无需再加DC-DC变换器，既提高了效率，又降低了成本；所述矢量变频及控制装置能根据电动自行车的不同工况进行调节，在启动、爬坡时工作在恒功率低速大转矩状态，使启动和爬坡更加容易。
本实用新型的技术方案是：一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括蓄电池组、矢量变频及控制装置、交流电机，所述蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连；所述矢量变频及控制装置包括微控制器、分别与微控制器相连的逆变开关阵列和附加控制装置、驱动电路。
本实用新型进一步的技术方案是：一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括蓄电池组、矢量变频及控制装置、交流电机，所述蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连；所述矢量变频及控制装置包括微控制器、分别与微控制器相连的逆变开关阵列和附加控制装置、驱动电路；所述低压交流电动机驱动控制装置还包括DC-DC变换器，其输入端与蓄电池组相连，两个不同电压输出端分别与微控制器和逆变开关阵列推动级等电路相连；所述附加控制装置包括电源监控模块、电流检测模块、调速手柄模块、扩展口模块、仪表密匙模块、刹车传感模块以及车速控制模块。
本实用新型更为详细的技术方案是：一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括蓄电池组、矢量变频及控制装置、交流电机，所述蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连；所述矢量变频及控制装置包括微控制器、分别与微控制器相连的逆变开关阵列和附加控制装置、驱动电路；所述低压交流电动机驱动控制装置还包括DC-DC变换器，其输入端与蓄电池组相连，两个不同电压输出端分别与微控制器和逆变开关阵列推动级等电路相连；所述附加控制装置包括电源监控模块、电流检测模块、调速手柄模块、扩展口模块、仪表密匙模块、刹车传感模块以及车速控制模块；所述电源监控模块、电流检测模块及调速手柄模块与微控制器的AD端相连，扩展口模块和仪表密匙模块与微控制器的IIC端相连，扩展口模块、刹车传感模块以及车速控制模块与微控制器的IO端相连；所述电源监控模块还与蓄电池组相连，所述电流检测模块与逆变开关阵列的蓄电池组输入端电路相连，所述车速控制模块还与交流电机的转速传感器相连。
本实用新型优点是：
1.本实用新型其蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连，蓄电池组和矢量变频及控制装置之间无需再加DC-DC变换器，提高了效率，而且机构简单、故障率低，降低了电动自行车的生产、维修成本。
2.本实用新型内不含永久磁铁，当电池没电时，可以跟自行车一样轻松骑行。
3.本实用新型在电动自行车要减速时，调节速度手柄使电机同步转速小于车轮实际转速，电机处在发电机状态而向蓄电池组充电，同时电动自行车由于能量转化而减速(动能变电能)。这样，使电池的行使里程增加，而且大大减少机械刹车的使用，增长其使用寿命。
4.本实用新型在启动、爬坡时使电机处在“恒功率”运行，这样就能以降低速度来增加力矩。
5.本是实用新型能通过传感器即时掌握电动车的工况进行实时调整，如在低速行驶时比高速行驶时所需力矩小，可以减小力矩行驶，进一步提高效率。
附图说明
图1为本实用新型的装置结构框图；
图2为本实用新型矢量变频及控制装置的原理图。
其中：1蓄电池组；2DC-DC变换器；3矢量变频及控制装置；4交流电机；5微控制器；6逆变开关阵列；7附加控制装置；8电源监控模块；9电流检测模块；10调速手柄模块；11扩展口模块；12仪表密匙模块；13刹车传感模块；14车速控制模块；15转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：如图1和图2所示，一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括直接顺序相连的蓄电池组1、矢量变频及控制装置3和交流电机4；所述矢量变频及控制装置3包括微控制器5、分别与微控制器5相连的逆变开关阵列6和附加控制装置7、驱动电路。不同磁极对数的电机和不同直径的车轮组合对应矢量变频及控制装置3中不同的微控制器5软件设置。
所述低压交流电动机驱动控制装置还包括DC-DC变换器2，其输入端与蓄电池组1相连，两个不同电压输出端分别与微控制器5和逆变开关阵列6推动级等电路相连。
所述附加控制装置7包括电源监控模块8、电流检测模块9、调速手柄模块10、扩展口模块11、仪表密匙模块12、刹车传感模块13以及车速控制模块14，同时其还包含有这些装置的软件模块。
所述电源监控模块8、电流检测模块9及调速手柄模块10与微控制器5的AD端相连，扩展口模块11和仪表密匙模块12与微控制器5的IIC端相连，扩展口模块11、刹车传感模块13以及车速控制模块14与微控制器5的IO端相连；所述电源监控模块8还与蓄电池组1相连，所述电流检测模块9与逆变开关阵列6的蓄电池组1输入端电路相连，所述车速控制模块14还与交流电机4的转速传感器15相连。
逆变开关阵列6的六只输出功率管Q1-Q6采用低压场效应管，以降低成本。
如图2所示，工作时，电池由POWER接入。由+E分接到DC-DC变换器2和逆变开关阵列6(Q1-Q6)。DC-DC变换器6把电池组电压变换成+15V和+5V分别供给微控制器(IC1)及逆变开关推动级等电路使用。逆变开关阵列6(Q1-Q6)受IC1的17、18、19、20、21、25脚控制，通过不同的开关组合输出所需的三相交流电，再由U、V、W三点接到交流电机4上。
电流检测电路从AT点获取电流信号，整理后提供给微控制器IC1，使其能适时监控电动车。同时，电压检测电路从+E点获取电池的信息对电池进行监控。微控制器IC1同时管理着其他附加控制装置。
本实用新型蓄电池组、矢量变频及控制装置和交流电机直接顺序相连，蓄电池组和矢量变频及控制装置之间无需再加DC-DC变换器，既提高了效率，又降低了成本；所述矢量变频及控制装置能根据电动自行车的不同工作状态进行调节，在启动、爬坡时工作在恒功率低速大转矩状态，使启动和爬坡更加容易；在电动自行车要减速时，调节速度手柄使电机同步转速小于车轮实际转速，电机处在发电机状态而向蓄电池组充电，同时电动自行车由于能量转化而减速(动能变电能)。这样，使电池的行使里程增加，而且大大减少机械刹车的使用，增长其使用寿命。
Claims (4)
1.一种电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，包括蓄电池组(1)、矢量变频及控制装置(3)、交流电机(4)，其特征在于：所述蓄电池组(1)、矢量变频及控制装置(3)和交流电机(4)直接顺序相连；所述矢量变频及控制装置(3)包括微控制器(5)、分别与微控制器(5)相连的逆变开关阵列(6)和附加控制装置(7)、驱动电路。
2.根据权利要求1所述的电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，其特征在于：所述低压交流电动机驱动控制装置还包括辅助DC-DC变换器(2)，其输入端与蓄电池组(1)相连，两个不同电压输出端分别与微控制器(5)和逆变开关阵列(6)推动级等电路相连。
3.根据权利要求1所述的电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，其特征在于：所述附加控制装置(7)包括电源监控模块(8)、电流检测模块(9)、调速手柄模块(10)、扩展口模块(11)、仪表密匙模块(12)、刹车传感模块(13)以及车速控制模块(14)。
4.根据权利要求3所述的电动自行车用低压交流电动机驱动和控制装置，其特征在于：所述电源监控模块(8)、电流检测模块(9)及调速手柄模块(10)与微控制器(5)的AD端相连，扩展口模块(11)和仪表密匙模块(12)与微控制器(5)的IIC端相连，扩展口模块(11)、刹车传感模块(13)以及车速控制模块(14)与微控制器(5)的IO端相连；所述电源监控模块(8)还与蓄电池组(1)相连，所述电流检测模块(9)与逆变开关阵列(6)的蓄电池组(1)输入端电路相连，所述车速控制模块(14)还与交流电机(4)的转速传感器(15)相连。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104009701A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-08-27 | 重庆市科诚电机制造有限公司 | 一种交流电机变频控制器 |
| CN107253507A (zh) * | 2010-12-22 | 2017-10-17 | 微空间株式会社 | 电动机驱动控制装置 |
| CN109039220A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机驱动器及其控制电路板断电保护装置、控制方法 |
| WO2022120779A1 (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 电机启动方法、装置、存储介质和电子设备 |
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2007
- 2007-09-03 CN CNU2007200469363U patent/CN201113914Y/zh not_active Expired - Fee Related
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