CN210338195U - 一种无刷直流电机自适应控制系统 - Google Patents

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余辉
宋文平
代礼周
王长利
王启龙
梁丽
李留洋
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Abstract

本实用新型公开了一种无刷直流电机自适应控制系统，属于电动助力车技术领域，解决了现有系统采用霍尔控制，霍尔失效会造成系统失灵的问题；包括用于采集助力车基础信息的信号采集电路模块和用于驱动电机的电机驱动电路模块，所述信号采集电路模块和电机驱动电路模块之间双向电性连接，电机驱动电路模块内设有用于控制模块和驱动模块，所述控制模块的输出端与驱动模块的输入端电性连接；本实用新型实现了转矩精确控制；高效地利用电源能量；控制效果的快速性和稳定性；加强了突变负载的自适应性能力，提高骑行的感受。

Description

一种无刷直流电机自适应控制系统
技术领域
本实用新型涉及电动助力车技术，具体是一种无刷直流电机自适应控制系统。
背景技术
由于使用的便捷，电助力自行车越来越多使用在人们的生活中。目前，行业内助力自行车主要是以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了轮毂电机、控制器、蓄电池、力矩速度传感器和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。目前，助力自行车的驱动电机主要分为前轮毂电机及后轮毂电机，基于骑行方便的优势，正得到越来越多的人们使用，特别是在高端助力自行车中。控制器通常与驱动电机分开设置，控制器与驱动电机的电机引线、蓄电池的电源线、传感器控制线连接，进而实现通过蓄电池为驱动电机提供电能，通过骑行过程中的蹬踏，力矩速度传感器智能感知骑行者蹬踏力矩的大小，传递给控制器系统经过智能算法来控制电机启停加速助力的目的。
中国专利CN207433736U公开了一种电助力车控制系统以及电助力车，包括电机，被配置成向车轮提供驱动力；电池，被配置成向电机以及控制系统中各组件提供电源；电池锁，被配置成可操作地将电池锁定在电助力车上的预设位置；通讯控制单元，与电池锁耦合，被配置成响应于外部电池锁指令控制电池锁锁定或解锁电池；通讯控制单元，还被配置成获取定位数据以及与服务器和/或终端通信，但是该电动助力自行车的无刷直流电机的控制均采用霍尔控制，如果霍尔失效会造成系统失灵，因此，我们提出一种无刷直流电机自适应控制系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机自适应控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种无刷直流电机自适应控制系统，包括用于采集助力车基础信息的信号采集电路模块和用于驱动电机的电机驱动电路模块，所述信号采集电路模块和电机驱动电路模块之间双向电性连接，电机驱动电路模块内设有用于控制模块和驱动模块，所述控制模块的输出端与驱动模块的输入端电性连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述控制模块包括运行单元、指令发送单元和数据储存单元，运行单元电性连接有指令发送单元，运行单元和指令发送单元均电性连接有数据储存单元，所述驱动模块的输出端电性连接有驱动端，所述驱动端为无刷直流电机。
作为本实用新型再进一步的方案：所述驱动端的输出端电性连接有电机信号传输模块，电机信号传输模块的输出端与控制模块电性连接，且所述电机信号传输模块包括用于接收转子角度数据的转子角度传输单元、用于传输角速度数据的角速度传输单元和用于传输电子电流数据的电子电流传输单元。
作为本实用新型再进一步的方案：所述电机信号传输模块还包括发送信号的信号发射单元，所述转子角度传输单元、角速度传输单元和电子电流传输单元均双向电性连接有信号发射单元。
作为本实用新型再进一步的方案：所述信号采集电路模块包括传感组件，传感组件包括力矩传感器、速度传感器和倾角传感器，传感器组件电性连接有前端控制器，前端控制器与控制模块电性连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了转矩精确控制；高效地利用电源能量；控制效果的快速性和稳定性；加强了突变负载的自适应性能力，提高骑行的感受。
附图说明
图1为无刷直流电机自适应控制系统的结构示意图。
图2为无刷直流电机自适应控制系统中信号采集电路模块的结构示意图。
图3为无刷直流电机自适应控制系统中电机信号传输模块的结构示意图。
图4为无刷直流电机自适应控制系统的算法框图。
图5为无刷直流电机自适应控制系统的控制流程图。
图中：1-信号采集电路模块、2-电机驱动电路模块、3-控制模块、4-驱动模块、5-驱动端、6-电机信号传输模块、7-转子角度传输单元、8-角速度传输单元、9-电子电流传输单元、10-信号发射单元、11-力矩传感器、12-速度传感器、13-倾角传感器、14-前端控制器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅图1、3-5，本实用新型实施例中，一种无刷直流电机自适应控制系统，包括用于采集助力车基础信息的信号采集电路模块1和用于驱动电机的电机驱动电路模块2，所述信号采集电路模块1和电机驱动电路模块2之间双向电性连接，电机驱动电路模块2内设有用于控制模块3和驱动模块4，所述控制模块3的输出端与驱动模块4的输入端电性连接；
所述控制模块3包括运行单元、指令发送单元和数据储存单元，运行单元用于模拟采集到的数据，并对数据进行模拟运行，从而得出助力车的运动趋势，运行单元电性连接有指令发送单元，运行单元和指令发送单元均电性连接有数据储存单元。
所述驱动模块4的输出端电性连接有驱动端5，所述驱动端5为无刷直流电机，无刷直流电机为现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况对无刷直流电机的型号进行选择。
实施例2
请参阅图1-5，本实用新型实施例中，一种无刷直流电机自适应控制系统，包括用于采集助力车基础信息的信号采集电路模块1和用于驱动电机的电机驱动电路模块2，所述信号采集电路模块1和电机驱动电路模块2之间双向电性连接，电机驱动电路模块2内设有用于控制模块3和驱动模块4，所述控制模块3的输出端与驱动模块4的输入端电性连接；
所述控制模块3包括运行单元、指令发送单元和数据储存单元，运行单元用于模拟采集到的数据，并对数据进行模拟运行，从而得出助力车的运动趋势，运行单元电性连接有指令发送单元，运行单元和指令发送单元均电性连接有数据储存单元。
所述驱动模块4的输出端电性连接有驱动端5，所述驱动端5为无刷直流电机，无刷直流电机为现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况对无刷直流电机的型号进行选择；
所述驱动端5的输出端电性连接有电机信号传输模块6，电机信号传输模块6的输出端与控制模块3电性连接，且所述电机信号传输模块6包括用于接收转子角度数据的转子角度传输单元7、用于传输角速度数据的角速度传输单元8和用于传输电子电流数据的电子电流传输单元9，所述电机信号传输模块6还包括发送信号的信号发射单元10，所述转子角度传输单元7、角速度传输单元8和电子电流传输单元9均双向电性连接有信号发射单元10；
所述信号采集电路模块1包括传感组件，传感组件包括力矩传感器11、速度传感器12和倾角传感器13，所述力矩传感器11用于实时检测助力车的力矩信息，速度传感器12用于实时检测助力车的速度，倾角传感器13用于实时检测助力车上坡倾斜角；
传感器组件电性连接有前端控制器14，前端控制器14与控制模块3电性连接。
本实用新型的工作原理是：工作时，信号采集电路模块1获取助力车基础数据，其中力矩传感器11用于实时检测助力车的力矩信息，速度传感器12用于实时检测助力车的速度，倾角传感器13用于实时检测助力车上坡倾斜角，然后前端控制器14将数据传输至电机驱动电路模块2，控制模块3对数据进行分析，运行单元用于模拟采集到的数据，并对数据进行模拟运行，从而得出助力车的运动趋势，运行单元电性连接有指令发送单元，控制模块3向驱动模块4发送指令，驱动模块4驱动驱动端5开启；
同时驱动端5工作时，能够将驱动端5的运行数据输出给电机信号传输模块6，所述电机信号传输模块6包括用于接收转子角度数据的转子角度传输单元7、用于传输角速度数据的角速度传输单元8和用于传输电子电流数据的电子电流传输单元9，控制结果应是，一旦骑行者踩踏力确定，不管道路坡度和载重何如变化，换言之，不管干扰力矩与实际被控对象的内部模型如何变化，实际被控对象的运动状态都应该追踪名义模型的运动状态，从而实现助力自行车的突然间的负载自适应控制。
本实用新型实现了转矩精确控制；高效地利用电源能量；控制效果的快速性和稳定性；加强了突变负载的自适应性能力，提高骑行的感受。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种无刷直流电机自适应控制系统，其特征在于，包括用于采集助力车基础信息的信号采集电路模块(1)和用于驱动电机的电机驱动电路模块(2)，所述信号采集电路模块(1)和电机驱动电路模块(2)之间双向电性连接，电机驱动电路模块(2)内设有用于控制模块(3)和驱动模块(4)，所述控制模块(3)的输出端与驱动模块(4)的输入端电性连接，所述控制模块(3)包括运行单元、指令发送单元和数据储存单元，运行单元电性连接有指令发送单元，运行单元和指令发送单元均电性连接有数据储存单元，所述驱动模块(4)的输出端电性连接有驱动端(5)，所述驱动端(5)为无刷直流电机。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机自适应控制系统，其特征在于，所述驱动端(5)的输出端电性连接有电机信号传输模块(6)，电机信号传输模块(6)的输出端与控制模块(3)电性连接，且所述电机信号传输模块(6)包括用于接收转子角度数据的转子角度传输单元(7)、用于传输角速度数据的角速度传输单元(8)和用于传输电子电流数据的电子电流传输单元(9)。
3.根据权利要求2所述的无刷直流电机自适应控制系统，其特征在于，所述电机信号传输模块(6)还包括发送信号的信号发射单元(10)，所述转子角度传输单元(7)、角速度传输单元(8)和电子电流传输单元(9)均双向电性连接有信号发射单元(10)。
4.根据权利要求1-3任一所述的无刷直流电机自适应控制系统，其特征在于，所述信号采集电路模块(1)包括传感组件，传感组件包括力矩传感器(11)、速度传感器(12)和倾角传感器(13)。
5.根据权利要求4所述的无刷直流电机自适应控制系统，其特征在于，传感器组件电性连接有前端控制器(14)，前端控制器(14)与控制模块(3)电性连接。
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