CN203558176U - 电动车用可正反向调速转把及电动车动力控制装置 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种可正反向都能转动以控制电动车正反转的电动车用可正反向调速转把，它结构简单，没有倒车开关，操作方便，可靠性高，且成本与通常的调速转把相当。它包括由把手杆、把手座组成的固定件及转把，在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够从复位位置顺时针或者逆时针转动；霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。

Description

电动车用可正反向调速转把及电动车动力控制装置

技术领域

本技术涉及一种电动车用可正反向调速转把及包含该调速转把的电动车动力控制装置，属于自动控制技术领域。 

背景技术

传统的电动车（包括电动（二轮、三轮）自行车和电动（二轮、三轮）摩托车），一般包括驱动电动车的电动机，控制电动机的控制器，控制运行方向和速度的一个调速转把和一个倒车开关。调速转把包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座，转动设置在把手杆上的转把。不对转把施加外力时，转把处于复位位置。对转把施加外力时，转把只能从复位位置向一个方向转动（一般为逆时针转动），而不能向相反方向转动。 

倒车开关安装在把手座上并与控制器电连接。电动车正常前进时只需转动转把进行就可以了，控制器根据转把转动的角度大小（转把距离复位位置的远近）控制电动机在不同的动力下工作，一般转把转动的角度越大（转把距离复位位置越远），电动机输出扭矩越大。但倒车时则需要将倒车开关合上，此时，控制器就控制电动机处于反转状态，再转动转把，控制器再根据转把转动的角度大小（转把距离复位位置的远近）控制电动机在不同的动力下工作。如果倒车开关损坏或倒车开关与控制器线束接触不良就会导致运行方向不正确，从而导致危险。为了提高可靠性，倒车开关通常会选用比较昂贵的进口器件，从而导致车辆成本的提高。 

如果能够省去倒车开关，不但可以节省成本，也降低了危险性。这就需要对传统的调速转把进行改进，但如果改进后调速转把（及无倒车开关并能够转动转把去控制电动机的正反转的调速转把）相对于改进前的调速转把的差价超出了倒车开关的价格，无疑难于推广使用。因此，需要改进后调速转把的结构简单，生产和安装成本低，可靠性高。 

发明内容

本技术的目的是提供一种可正反向都能转动以控制电动车正反转的电动车用可正反向调速转把，它结构简单，没有倒车开关，操作方便，可靠性高，且成本与通常的调速转把相当。 

本技术的电动车用可正反向调速转把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把，在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够 从复位位置顺时针或者逆时针转动； 

霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。 

本技术的有益效果：使用时，霍尔传感器与控制器电连接。控制器以转把在复位位置时的霍尔传感器输出信号作为基准信号。当转把向一个方向（如逆时针）转动离开复位位置时，霍尔传感器的输出信号会大于（也可能小于，为方便描述，以大于进行描述）基准信号，并且随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，输出信号而增大；当转把向相反方向转动离开复位位置，霍尔传感器的输出信号会小于基准信号，并且随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，输出信号而减小。这样，控制器即可根据霍尔传感器的输出信号对电动机进行控制。霍尔传感器输出基准信号时，控制器不控制电动机动作（也就是电动机既不正转也不反转）；当霍尔传感器的输出信号大于基准信号时，控制器控制电动机正转（也可以反转，为方便描述，以正转进行描述），并且随着输出信号的增大，控制电动机输出更大的扭矩；当霍尔传感器的输出信号小于基准信号时，控制器控制电动机反转，并且随着输出信号的减小，控制电动机输出更大的扭矩。这样就能够实现电动机的正反转控制，实现电动车的前进、后退或制动控制。 

本技术的调速转把有两个弹簧（左转弹簧和右转弹簧），而普通的调速转把只有一个弹簧，但本调速转把省去了倒车开关。所以本调速转把相对于普通的调速转把，成本相差无几。本调速转把结构简单，生产方便，安装快捷，生产成本和安装成本均较低，可正反向转动以控制电动车正反转。 

上述调速转把，转把是在两个弹簧的作用下处于复位位置，虽然批量生产中相同的弹簧的弹力基本一致，但弹簧弹力仍有或多或少的误差。这样就带来一个问题，两个调速转把中的转把的复位位置不完全相同，两个调速转把中的霍尔传感器输出的基准信号会有差别。为了克服该问题，作为进一步改进，上述的电动车用可正反向调速转把，在与把手座相对的转把端面上设置凸台，凸台伸入到与转把相对的把手座上的环槽内；环槽轴线与转把轴线同轴；在环槽内设置可沿环槽绕环槽轴线滑动的滑块；用于推动滑块逆时针在环槽内移动的左转弹簧设置在滑块与环槽底面上的弹簧座之间；在环槽的侧壁上设置用于限定滑块逆时针在环槽内移动到极限位置的反向限位卡；在复位位置时，左转弹簧使得滑块与反向限位卡接触，同时右转弹簧使得凸台与滑块接触。这样，通过滑块同时与反向限位卡、凸台接触的机械定位，保障了转把可靠处于复位位置，避免了弹簧弹力的误差造成的批量 生产的各调速转把中转把复位位置误差的问题，保证了各调速转把中转把复位位置完全相同，进而保证了各调速转把中的霍尔传感器的基准信号相同。本电动车用可正反向调速转把的动作过程：需要逆时针转动转把时，对转把施加逆时针的扭矩（外力），转把克服右转弹簧的弹力而逆时针转动，此时滑块在左转弹簧的作用下始终与反向限位卡接触。外力取消时，转把在右转弹簧的作用下顺时针转动，直到凸台滑块接触而处于复位位置。需要顺时针转动转把时，对转把施加顺时针的扭矩（外力），转把克服左转弹簧的弹力而顺时针转动，同时，凸台推动滑块，滑块与反向限位卡脱离，在环槽内顺时针移动。外力取消时，滑块在左转弹簧的作用下，克服右转弹簧的弹力，推动凸台在环槽内逆时针转动，直到滑块与反向限位卡接触（同时滑块与凸台接触）而处于复位位置。 

在复位位置时，左转弹簧推动滑块沿环槽逆时针移动而使得滑块左侧与反向限位卡右侧接触，同时右转弹簧使得凸台右侧与滑块左侧与接触。 

上述的电动车用可正反向调速转把，弧形永磁体轴线与转把轴线同轴，弧形永磁体设置在转把端面上，霍尔传感器设置在把手座上，当然，也可以是，弧形永磁体设置在把手座上，霍尔传感器设置在转把端面上。 

上述的电动车用可正反向调速转把，滑块包括与环槽侧壁滑动接触的导向部及沿着环槽的径向延伸的支撑部；弹簧座呈弧形；导向部位于环槽侧壁与弹簧座之间并与它们接触；左转弹簧设置在弹簧座的一端与支撑部之间。这样，由于具有导向部，滑块在环槽内滑动灵活，防止被环槽卡住而不能移动。通过支撑部，方便与左转弹簧的连接。 

上述的电动车用可正反向调速转把，左转弹簧和右转弹簧中一个为设置在把手座与转把之间的螺旋压缩弹簧，另一个为设置在把手杆与转把之间的扭簧。 

上述的电动车用可正反向调速转把，环槽的底面上设置有正向限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动一定角度时，正向限位块与转把接触而限制了转把继续逆时针转动；所述一定角度即是转把在外力下从复位位置逆时针转动的最大角度。这样，本调速转把逆时针转动时，由于有正向限位块的限制，操作时无需担心，只要逆时针转动转把即可，如果转动角度过大就会因转把碰到正向限位块而无法继续转动，所以操作更加方便。 

上述的电动车用可正反向调速转把，弧形永磁体的弧形角度大于90度。以增加弧形永磁体相对于霍尔传感器移动的距离，增大霍尔传感器的输出信号的分辨率。 

上述的电动车用可正反向调速转把，霍尔传感器的输出信号为电压信号，范围为x-y；在复位位置时，霍尔传感器的输出信号为x+（y-x）/2左右。 

上述的电动车用可正反向调速转把，霍尔传感器的输出信号为占空比5%-95%的脉冲宽 度调制信号，在复位位置时，霍尔传感器输出信号的占空比为50%左右。 

本技术同时提供了一种结构简单，操作方便，可靠性高的电动车动力控制装置。 

本电动车动力控制装置，它包括上述的电动车用可正反向调速转把及用于控制驱动电动车的电动机的控制器；控制器与霍尔传感器电连接，以接收霍尔传感器的输出信号，并根据转把转动时，霍尔传感器因感测弧形永磁体在不同位置而输出的不同信号控制电动机的正反转。 

本电动车动力控制装置的工作过程。控制器以转把在复位位置时的霍尔传感器输出信号作为基准信号。当转把向一个方向（如逆时针）转动离开复位位置时，霍尔传感器的输出信号会大于（也可能小于，为方便描述，以大于进行描述）基准信号，并且随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，输出信号而增大；当转把向相反方向转动离开复位位置，霍尔传感器的输出信号会小于基准信号，并且随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，输出信号而减小。这样，控制器即可根据霍尔传感器的输出信号对电动机进行控制。霍尔传感器输出基准信号时，控制器不控制电动机动作（也就是电动机既不正转也不反转）；当霍尔传感器的输出信号大于基准信号时，控制器控制电动机正转（也可以反转，为方便描述，以正转进行描述），并且随着输出信号的增大，控制电动机输出更大的扭矩；当霍尔传感器的输出信号小于基准信号时，控制器控制电动机反转，并且随着输出信号的减小，控制电动机输出更大的扭矩。这样就能够实现电动机的正反转控制，实现电动车的前进、后退或制动控制。 

本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术提供的电动车用可正反向调速转把，结构简单，成本较低，可靠性高，因少了一个倒车开关，提高了车辆的可靠性，降低了成本。 

附图说明

图1是转把的立体图。 

图2是转把的主视图。 

图3是转把的右视图（图2的右视图）。 

图4是实施例1的调速转把在复位位置的剖视图。 

图5是实施例1的调速转把中的转把逆时针旋转到限位装置的剖视图。 

图6是实施例1的调速转把中的转把顺时针旋转到限位装置的剖视图。 

图7是图4的A-A剖视图（旋转）。 

图8是实施例1的调速转把的爆炸图。 

图9是实施例3的调速转把在复位位置的剖视图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

实施例1： 

参见图4-8所示的电动车用可正反向调速转把，包括由把手杆100、固定在把手杆100上的把手座1组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把2，参见图1-3，在与把手座轴向相对的转把端面21上设置凸台22和具有弧形槽23的弧形体24。弧形槽内用于放置弧形磁钢3。弧形永磁体的弧形角度B约为100°。 

参见图7、8，与转把轴向相对的把手座上具有环槽11。环槽11轴线、转把轴线、把 

手杆轴线、弧形磁钢轴线均同轴。环槽11的底面上设置有正向限位块12、弧形弹簧座13、霍尔传感器4。 

环槽外侧壁15上具有向环槽内延伸的反向限位卡14。正向限位块12、弧形弹簧座13、反向限位卡14、霍尔传感器4沿逆时针方向依次设置在环槽11的底面上。弧形磁钢3和霍尔传感器4相对但不接触的分别设置在转把上的弧形体24内和把手座上。转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。霍尔传感器有三根导线组成的线束，其中二根是电源线41，向霍尔传感器供电电压为DC5V或相近；另一根是位置信号输出线42。弧形永磁体相对于霍尔传感器转动到不同位置时，霍尔传感器位置信号输出线的输出信号在0.8V-4.3V之间。 

滑块5包括与环槽外侧壁15滑动接触的导向部51及沿着环槽的径向延伸的支撑部52；导向部51位于环槽外侧壁15与弹簧座13之间并与它们接触。滑块在环槽内可沿环槽外侧壁绕环槽轴线滑动。左转弹簧（螺旋压缩弹簧）6设置在相对的弹簧座一端131与支撑部52之间，用于推动滑块逆时针在环槽内移动，使得支撑部与反向限位卡接触，也就是说，反向限位卡限定了滑块逆时针在环槽内移动的极限位置。 

凸台22和弧形体24上的弧形磁钢3伸入环槽11内，并位于支撑部52与正向限位块12之间。 

右转弹簧7为扭簧，扭簧一端固定在把手杆，一端固定在凸台上。扭簧7使得转把相对于把手杆具有顺时针转动的趋势，因此，在扭簧的作用下凸台与支撑部相接触。在不对转把施加外力时，转把处于复位位置，左转弹簧推动滑块而使得滑块左侧与反向限位卡右侧接触，同时右转弹簧使得凸台右侧与滑块左侧与接触。参见图4，在复位位置时，霍尔传 感器处于弧形磁钢的中间位置。转把在复位位置时的霍尔传感器输出直流2.5V信号作为基准信号，输出到控制器。 

参见图5，需要电动车前进时，对转把施加逆时针的扭矩逆时针转动转把，转把克服右转弹簧的弹力而逆时针转动，转把离开复位位置，此时滑块不动（滑块在左转弹簧的作用下始终与反向限位卡接触）。随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，弧形磁钢相对于霍尔传感器逐渐移动（逆时针转动），霍尔传感器的输出信号会从2.5V逐渐增大。直到弧形体24与正向限位块12在周向接触，转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器位于弧形磁钢的左侧端，霍尔传感器的输出信号达到最大的4.3V。控制器根据霍尔传感器输出信号的增大，控制电动机输出更大的扭矩，使得电动车前进速度逐渐增大。外力取消时，转把在右转弹簧的作用下顺时针转动，直到凸台滑块接触而处于复位位置。 

参见图6，需要电动车后退时或者需要对前进的电动车进行制动时，对转把施加顺时针的扭矩顺时针转动转把，转把克服左转弹簧的弹力而顺时针转动，同时，转把的凸台推动滑块，滑块与反向限位卡脱离，在环槽内顺时针移动，随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，支撑部与弹簧座之间的左转弹簧6逐渐被压缩，弧形磁钢相对于霍尔传感器逐渐移动（顺时针转动），霍尔传感器的输出信号会从2.5V逐渐降低。直到左转弹簧6无法再被压缩时，转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器位于弧形磁钢的右侧端，霍尔传感器的输出信号达到最小的0.8V。控制器根据霍尔传感器输出信号的减小，控制电动机输出更大的反向扭矩，使得电动车后退的速度逐渐增大，或者对前进中的电动车进行制动。外力取消时，滑块在左转弹簧的作用下，克服右转弹簧的弹力，推动凸台在环槽内逆时针转动，直到滑块与反向限位卡接触（同时滑块与凸台接触）而处于复位位置。 

实施例2： 

实施例2与实施例1不同在于：弧形永磁体相对于霍尔传感器转动到不同位置时，霍尔传感器的输出信号为占空比5%--95%的脉冲宽度调制信号。在复位位置时，霍尔传感器输出信号（基准信号）的占空比为50%左右。 

需要电动车前进时，对转把施加逆时针的扭矩逆时针转动转把，随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，霍尔传感器的输出信号的占空比会从50%逐渐增大。直到弧形体24与正向限位块12在周向接触，转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器的输出信号的占空比达到最大的95%。控制器根据霍尔传感器输出信号的占空比增大，控制电动机输出更大的扭矩，使得电动车前进速度逐渐增大。 

需要电动车后退时或者需要对前进的电动车进行制动时，对转把施加顺时针的扭矩顺 时针转动转把，随着转把转动的角度（相对于复位位置）增大，霍尔传感器的输出信号的占空比会从50%逐渐降低。直到左转弹簧6无法再被压缩时，转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器的输出信号的占空比达到最小的5%。控制器根据霍尔传感器输出信号占空比的减小，控制电动机输出更大的反向扭矩，使得电动车后退的速度逐渐增大，或者对前进中的电动车进行制动。 

实施例3： 

参见图9（并参考图5、6），实施例3与实施例1的不同在于：实施例3中的环槽外侧壁15上没有实施例1中的反向限位卡14，实施例3中的转把2和滑块5的一体结构（可以把滑块看作是转把2的一部分）。转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置。当转动转把时，转把（和滑块）一起转动。 

本技术公开的一种电动车用可正反向调速转把。转把在复位状态时，霍尔传感器紧靠弧形磁钢的中间位置，转把正反向运转时，霍尔传感器不动，弧形磁钢转动，从而导致霍尔传感器输出信号变化。这个信号输出到控制器作为控制电动机扭矩大小和方向变化的依据。当转把顺时针或逆时针转动至不能转动时，此时霍尔传感器与弧形磁钢靠近的位置在弧形磁钢的两端，松开转把后，由于弹簧的作用，弧形磁钢返回到复位状态。 

本调速转把因可正反向调速，减少了传统电动车上的倒车开关，增加了产品可靠性，同时也降低了成本。 

Claims (10)

1.一种电动车用可正反向调速转把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把，其特征在于：在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够从复位位置顺时针或者逆时针转动； 

霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。 

2.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：在与把手座相对的转把端面上设置凸台，凸台伸入到与转把相对的把手座上的环槽内；环槽轴线与转把轴线同轴；在环槽内设置可沿环槽绕环槽轴线滑动的滑块；用于推动滑块逆时针在环槽内移动的左转弹簧设置在滑块与环槽底面上的弹簧座之间；在环槽的侧壁上设置用于限定滑块逆时针在环槽内移动到极限位置的反向限位卡；在复位位置时，左转弹簧使得滑块与反向限位卡接触，同时右转弹簧使得凸台与滑块接触。 

3.如权利要求2所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：弧形永磁体轴线与转把轴线同轴，弧形永磁体设置在转把端面上，霍尔传感器设置在把手座上。 

4.如权利要求2所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：弧形永磁体轴线与转把轴线同轴，弧形永磁体设置在把手座上，霍尔传感器设置在转把端面上。 

5.如权利要求2所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：滑块包括与环槽侧壁滑动接触的导向部及沿着环槽的径向延伸的支撑部；弹簧座呈弧形；导向部位于环槽侧壁与弹簧座之间并与它们接触；左转弹簧设置在弹簧座的一端与支撑部之间。 

6.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：左转弹簧和右转弹簧中一个为设置在把手座与转把之间的螺旋压缩弹簧，另一个为设置在把手杆与转把之间的扭簧。 

7.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：环槽的底面上设置有正向限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动一定角度时，正向限位块与转把接触而限制了转把继续逆时针转动；所述一定角度即是转把在外力下从复位位置逆时针转动的最大角度。 

8.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：霍尔传感器的输出信号为电压信号，范围为x-y；在复位位置时，霍尔传感器的输出信号为x+（y-x）/2 左右。 

9.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速转把，其特征在于：霍尔传感器的输出信号为占空比5%--95%的脉冲宽度调制信号，在复位位置时，霍尔传感器输出信号的占空比为50%左右。 

10.一种电动车动力控制装置，其特征是：它包括权利要求1-9任一所述的电动车用可正反向调速转把及用于控制驱动电动车的电动机的控制器；控制器与霍尔传感器电连接，以接收霍尔传感器的输出信号，并根据转把转动时，霍尔传感器因感测弧形永磁体在不同位置而输出的不同信号控制电动机的正反转。 

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