CN201385589Y - 电动自行车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动自行车控制系统，包括电机和外围控制部件，还包括：用于接收、处理所述外围控制部件的信号及对所述电机运行状态信息进行显示的处理显示单元；与所述处理显示单元相互通讯、并驱动所述电机工作的驱动控制单元；所述处理显示单元安装在所述电动自行车的上部，所述驱动控制单元安装在所述电动自行车的下部，从而解决了电动自行车控制系统稳定性较差、连接线束繁多的问题。

Description

电动自行车控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，具体地说，是涉及一种电动自行车的控制系统。

背景技术

随着科技的发展和居民生活水平的提高，作为主要交通工具之一的自行车逐渐被电动自行车代替。图1示出了现有电动自行车控制系统的组成框图，主要包括电机、控制器、显示面板及外围控制部件。其中，控制器作为电动自行车控制系统的核心部分，一般安装在电动车下部的踏板附近，主要用于接收来自刹车、调速转把、运行模式选择按钮等外围控制部件的控制信号，如刹车信号、调速信号等，并对这些控制信号进行相应的处理，然后按照固定的程序驱动电机动作，控制电动自行车的运动状态。同时，为便于使用者了解电动自行车的运行状态，控制器还连接有显示面板，通过显示面板可以显示电机转速信息、助力信息、超温信息等。显示面板一般安装在自行车车把附近，以便于使用者观察。

但上述电动自行车控制系统存在一些缺点和不足：一方面，现有的电动自行车系统中，外围控制部件大多位于电动自行车上部的车把附近，而控制器位于自行车下部的踏板附近，外围控制部件均通过较长的线束直接与控制器相连接。例如，转把需要通过三条连接线才能与控制器连接，其中包括地线、电源线和控制信号线；刹车及运行模式选择按钮也分别需要两条连接线与控制器相连。而安装在车把附近的显示面板则需要更多条的连接线与控制器相连，以便控制器将电机转速信号、超温信号、充放电信号等传输至显示面板进行显示。如此一来，多个外围控制部件及显示面板通过较长、较多的线束连接控制器，不仅造成整车线束繁杂、装配不便，且增加了系统线束成本，也不利于整车的售后维修和维护。另一方面，由于外围控制部件、显示面板及电机均直接与控制器相连接，控制系统的所有信号接收、处理及控制均由控制器来实现，导致控制器的稳定性较差，检修复杂，寿命较低。另外，如果进一步增加整车的外围控制部件，连接到控制器的线束也会相应地增加，也不利于控制系统的整体稳定性。

发明内容

本实用新型针对现有技术中电动自行车控制系统存在的上述缺点和不足，提供了一种电动自行车控制系统，解决了控制系统稳定性较差、连接线束繁多的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种电动自行车控制系统，包括电机和外围控制部件，其特征在于，所述控制系统还包括：

用于接收、处理所述外围控制部件的信号及对所述电机运行状态信息进行显示的处理显示单元；

与所述处理显示单元相互通讯、并驱动所述电机工作的驱动控制单元；

所述处理显示单元安装在所述电动自行车的上部，所述驱动控制单元安装在所述电动自行车的下部。

根据本实用新型，为进一步缩短线束，所述处理显示单元安装在所述电动自行车上部的车把附近，与所述外围控制部件距离较近；所述驱动控制单元安装在所述电动自行车下部的踏板附近，与所述电机距离较近。

根据本实用新型，所述处理显示单元与所述驱动控制单元通过两条数据线进行通讯，既能实现数据的同时双向传输，且最大程度上减少线束数量。

根据本实用新型，所述处理显示单元进一步包括：

第一处理器；

与所述第一处理器相连接的第一通讯接口电路；

及与所述第一处理器相连接的显示电路；

所述第一处理器接收、处理所述外围控制部件的信号，并将处理后的外围控制部件的信号传输至所述第一通讯接口电路，经所述第一通讯接口电路转换为电机控制通讯信号输出；

所述第一通讯接口电路接收来自所述驱动控制单元传输的电机运行状态通讯信号，并将所接收的电机运行状态通讯信号传输至所述第一处理器进行处理，然后传输至所述显示电路进行电机运行状态的显示。

根据本实用新型，所述驱动控制单元进一步包括：

第二处理器；

与所述第二处理器相连接的第二通讯接口电路；

及与所述第二处理器相连接的电机驱动电路；

所述第二通讯接口电路接收来自所述处理显示单元传输的电机控制通讯信号，并将所接收的电机控制通讯信号传输至所述第二处理器，进而通过所述电机驱动电路驱动所述电机；

所述第二处理器将电机运行状态信号传输至所述第二通讯接口电路，经所述第二通讯接口电路转换为电机运行状态通讯信号输出。

根据本实用新型，从所述控制系统的全局安全性考虑，为在紧急状况下进行紧急刹车，所述处理显示单元与所述驱动控制单元之间连接有使能控制线，所述处理显示单元通过所述使能控制线向所述驱动控制单元发送紧急刹车信号。

根据本实用新型，所述外围控制部件包括调速车把、刹车及运行模式选择按钮。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

1、通过将电动自行车控制系统控制部分分为设置在上部的处理显示单元和设置在下部的驱动控制单元两部分，利用所述处理显示单元接收和处理来自刹车、转把等外围控制部件的控制信号，而不需要驱动控制单元对这些外围控制部件的信号进行数据转换等的处理，从而减轻了每个控制单元的负担，提高了控制系统的稳定性；

2、处理显示单元与外围控制部件距离较近，驱动控制单元与电机距离较近，而所述处理显示单元与所述驱动控制单元之间可以通过极少量的线束进行连接，从而大大减少了控制系统连接线束的数量和长度，不仅节省了整车的线束成本，也提高了整车装配与维护的便利性。

附图说明

图1为现有电动自行车控制系统组成框图；

图2为本实用新型电动自行车控制系统组成框图；

图3为图2所述控制系统一个实施例的具体实现框图；

图4为图3所示实施例中第一通讯接口电路的原理图；

图5为图3所示实施例中第二通讯接口电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

请参阅图2和图3所示本实用新型电动自行车控制系统框图。

本实用新型所述电动自行车控制系统包括电机和外围控制部件，还包括可以相互通讯的处理显示单元和驱动控制单元，所述外围控制部件与所述处理显示单元相连接，所述驱动控制单元与所述电机相连接。所述处理显示单元安装在电动自行车车把附近，靠近所述外围控制部件，其包括有第一处理器、第一通讯接口电路及显示电路。所述驱动控制单元安装的电动自行车的踏板附近，靠近所述电机，其包括有第二处理器、第二通讯接口电路及电机驱动电路。

具有上述控制系统的电动自行车的工作过程如下：与所述处理显示单元距离较近的外围控制部件发出的控制信号通过短线束直接传输至所述第一处理器的输入端口，所述第一处理器将所述外围控制部件发出的信号进行A/D转换，转换成数字控制信号，并通过第一通讯接口转换为通讯信号传输至所述驱动控制单元的第二通讯接口，进而传输至所述第二处理器，所述第二处理器根据接收的外围控制部件的控制信号驱动电机工作。同时，所述第二处理器通过所述第二通讯接口电路输出电机运行状态通讯信号，这些信号包括有电机运行状态信息，如电机转速信息、助力信息、欠压信息、超温信息、限流保护信息、相线短路保护信息、电极对数信息等。上述电机运行状态通讯信号经所述第一通讯接口传输至所述第一处理器，所述第一处理器根据接收到的电机运行状态信号驱动所述显示电路进行相应信号的显示，方便用户及时了解电动自行车的状态。

此外，所述第一处理器还通过使能控制线连接所述第二处理器的使能控制端CS，在紧急状况下需要急刹车时，所述第一处理器通过所述使能控制线发送控制信号至所述第二处理器的使能控制端CS，所述第二处理器接收到使能控制信号后控制电机停止运转，实现紧急刹车。因此，在所述电动自行车控制系统中，所述第一处理器不仅通过通讯接口电路以数据通讯的方式将刹车数据信号传输至所述第二处理器，实现控制电机停止转动的目的，还可以通过所述使能控制线将刹车信号传输至所述第二处理器，实现控制电机停止转动的目的，从而保证了整车的全局安全性能。

图4所示为图3中第一通讯接口电路的原理图。所述通讯接口电路中包括有用于信号整形放大的NPN型三极管N701和PNP型三极管P701。其中，所述三极管N701的基极一方面通过一电阻R701连接一5针插座CN7的第3针脚，另一方面通过电阻R702和电容C701组成的滤波电路接地；所述三极管N701的集电极一方面通过上拉电阻R703连接+5V电源，另一方面通过电阻R704与第一处理器的输入端子连接(图中未示出)，从而将第一通讯接口电路所接收的信号传输至所述第一处理器中；所述三极管N701的发射极接地。而所述三极管P701的基极通过电阻R705与第一处理器的输出端子连接(图中未示出)；所述三极管P701的集电极一方面通过电阻R706和电容C703组成的滤波网络接地，另一方面通过电阻R707连接5针插座CN7的第4针脚；所述三极管P701的发射极连接+5V直流电源。

图5所示为图3中第二通讯接口电路的原理图，所述第二通讯接口电路原理图与所述第一通讯接口电路原理图类似，具体为：包括用于信号整形放大的NPN型三极管N201和PNP型三极管P201。其中，所述三极管N201的基极一方面通过一电阻R201连接一5针插座CN2的第3针脚，另一方面通过电阻R202和电容C201组成的滤波电路接地；所述三极管N201的集电极一方面通过上拉电阻R203连接+5V电源，另一方面通过电阻R204与第二处理器的输入端子连接(图中未示出)，从而将第二通讯接口电路所接收的信号传输至所述第二处理器中；所述三极管N201的发射极接地。而所述三极管P201的基极通过电阻R205与第二处理器的输出端子连接(图中未示出)；所述三极管P201的集电极一方面通过电阻R206和电容C203组成的滤波网络接地，另一方面通过电阻R207连接5针插座CN2的第4针脚；所述三极管P201的发射极连接+5V直流电源。

组成控制系统时，用两条数据线分别将所述插座CN7的第3针脚与所述插座CN2的第4针脚相连、所述插座CN7的第4针脚与所述插座CN2的第3针脚相连。外围控制部件的调速信号、刹车控制信号及模式选择等信号通过所述处理显示单元中的第一处理器转换成数字信号，并通过与所述三极管P701的基极连接的输出端子发出相应的驱动信号驱动三极管P701动作，进而通过所述三极管P701的集电极及插座CN7的第4针脚输出电机控制通讯信号并传输至所述插座CN2的第3针脚。所述三极管N201在所述电机控制通讯信号的驱动下动作，进而将控制信号通过所述三极管N201的集电极传输至所述第二处理器中。所述第二处理器根据接收到的控制信号发出指令信号，控制电机工作，实现外围控制部件对电机的控制操作。而电机的转速信息、堵转信息及超温信息等通过所述第二处理器转换为相应的数字信号，进而驱动所述三极管P201动作，通过所述三极管P201及所述插座CN2的第4针脚输出电机运行状态通讯信号并传输至所述插座CN7的第3针脚。所述三极管N701在所述电机运行状态通讯信号的驱动下动作，进而将电机运行状态信息传输至所述第一处理器，所述第一处理器驱动显示电路工作，在显示面板上显示相应的电机运行状态信息。

上述实施例中，处理显示单元和驱动控制单元仅通过两条数据线进行控制信号及运行状态反馈信号的传输，加上相互连接的+5V电源线和地线及紧急刹车使能控制线，总共只有5条较长的线束从电动自行车上部连接至下部，从而大大缩减了长线束的数量，实现了本实用新型所述的目的。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1、一种电动自行车控制系统，包括电机和外围控制部件，其特征在于，所述控制系统还包括：

用于接收、处理所述外围控制部件的信号及对所述电机运行状态信息进行显示的处理显示单元；

与所述处理显示单元相互通讯、并驱动所述电机工作的驱动控制单元；

所述处理显示单元安装在所述电动自行车的上部，所述驱动控制单元安装在所述电动自行车的下部。

2、根据权利要求1所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述处理显示单元安装在所述电动自行车上部的车把附近，所述驱动控制单元安装在所述电动自行车下部的踏板附近。

3、根据权利要求1或2所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述处理显示单元与所述驱动控制单元通过两条数据线进行通讯。

4、根据权利要求1或2所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述处理显示单元与所述驱动控制单元之间连接有使能控制线，所述处理显示单元通过所述使能控制线向所述驱动控制单元发送紧急刹车信号。

5、根据权利要求3所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述处理显示单元包括：

第一处理器；

与所述第一处理器相连接的第一通讯接口电路；

及与所述第一处理器相连接的显示电路；

所述第一处理器接收、处理所述外围控制部件的信号，并将处理后的外围控制部件的信号传输至所述第一通讯接口电路，经所述第一通讯接口电路转换为电机控制通讯信号输出；

所述第一通讯接口电路接收来自所述驱动控制单元传输的电机运行状态通讯信号，并将所接收的电机运行状态通讯信号传输至所述第一处理器进行处理，然后传输至所述显示电路进行电机运行状态信息的显示。

6、根据权利要求5所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述驱动控制单元包括：

第二处理器；

与所述第二处理器相连接的第二通讯接口电路；

及与所述第二处理器相连接的电机驱动电路；

所述第二通讯接口电路接收来自所述处理显示单元传输的电机控制通讯信号，并将所接收的电机控制通讯信号传输至所述第二处理器，进而通过所述电机驱动电路驱动所述电机；

所述第二处理器将电机运行状态信号传输至所述第二通讯接口电路，经所述第二通讯接口电路转换为电机运行状态通讯信号输出。

7、根据权利要求1所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述外围控制部件包括调速车把、刹车及运行模式选择按钮。

Images