CN210363402U - 电动车驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车驱动控制系统，包含一电池模组，具有一电源输出端，一处理单元的一控制讯号输出端通过一过电压保护电路电连接一驱动输出单元的一致能讯号输入端；当电池模组的电源输出端的电压大于或等于一过电压临界值，过电压保护电路对致能讯号输入端输出一关闭讯号，处理单元根据输出控制讯号不符合该关闭讯号的结果，进一步输出该关闭讯号，并执行一重整程序；借由过电压保护电路的硬体电子元件在过电压时关闭驱动输出单元，快速反应保护控制系统不受过电压损坏，再由处理单元软件判断执行重新启动，确保使用安全性及便利性。

Description

电动车驱动控制系统

技术领域

本实用新型有关一种控制系统，尤其指一种电动车驱动控制系统。

背景技术

基于环境保护及节省能源的科技趋势，电动车已经成为许多使用者购买交通工具时除了传统汽油动力摩托车之外的另一大选项，其具有低噪音、低震动、车辆状态容易掌控等优点。请参阅图3所示，现有的电动摩托车的动力系统一般来说包含一电池模组21、一马达控制器22及一马达模组23。一般来说，该马达模组21及马达控制器22常选用无刷直流三相马达(BLDC)及直流马达控制模组。无刷直流马达的马达控制模组借由电子元件进行整流及驱动输出，具有较高的可靠性及耐用度。该马达控制器22具有一处理器MCU，且该马达模组23上设置有至少一位置回授元件24，该位置回授元件24电连接该马达控制模组的处理器MCU以回传感测讯号。该处理器MCU根据该感测讯息判断该马达模组23当下的位置资讯，以在正确的时间点控制该马达控制器22输出驱动电流至马达模组23。

在正常情况下，该处理器MCU皆能正常控制该马达控制器22输出驱动电流。惟当发生例如处理器软件功能异常、马达模组的三相线错接、位置回授元件24损坏导致感测讯号异常等特殊状况，可能会造成该马达控制器22的驱动电流失步，与该马达模组23的实际转动状态不符，而由于马达模组23仍在持续运转，马达模组23的交流电能会反向流回马达控制模组23或电池模组21，使得马达控制模组23或电池模组21的电压异常上升，进一步导致马达控制器23或电池模组的元件损坏。

实用新型内容

[实用新型欲解决的课题]

当现有的马达控制器出现异常状况导致对于马达模组的控制出现失步的状况时，马达模组的电能会回流至马达控制模组或电池模组，使得该马达控制模组或电池模组内的电压异常上升，并进一步导致马达控制模组或电池模组的元件损坏。

[解决问题的技术手段]

本实用新型提供一种电动车驱动控制系统，包含一电池模组、一处理单元、一驱动输出单元、一马达模组及一过电压保护电路。该电池模组具有一电源输出端，该处理单元具有一控制讯号输出端，且该处理单元由该控制讯号输出端输出一控制讯号；该驱动输出单元具有一致能讯号输入端，且该驱动输出单元电连接该电池单元的电源输出端以接收一电池电源，而该马达模组电连接该驱动输出单元；该过电压保护电路电连接该电池模组的电源输出端、该处理单元的控制讯号输出端及该驱动输出单元的致能讯号输入端。其中，当该电池模组的电源输出端的输出电压小于一过电压临界值时，该过电压保护电路根据该处理单元的控制讯号输出该控制讯号至该驱动输出单元的控制讯号输出端，此时该驱动输出单元根据该处理单元的控制讯号输出驱动电流；当该电池模组的电源输出端的输出电压大于或等于该过电压临界值时，该过电压保护电路对该驱动输出单元的致能讯号输入端输出一关闭讯号。进一步来说，当该处理单元的控制讯号输出端的控制讯号与该驱动输出单元的致能讯号输入端的致能讯号不相符时，该处理单元执行一重整程序。

当电动车在启动状态，且该电池模组的电源输出端的电压正常，也就是低于该过电压临界值时，该过电压保护电路系将该处理单元输出的控制讯号传递至该驱动输出单元，使得该动输出单元正常地根据该控制讯号对该马达模组输出驱动电流，该控制讯号例如是一启动讯号。而当该电池模组的电源输出端的电压异常上升至超出该过电压临界值时，该过电压保护电路则通过电路元件的作动直接对该驱动输出单元的致能讯号输入端输出一关闭讯号，使得该驱动输出单元即刻停止输出驱动电流，以停止对马达模组输入电能，避免由该马达模组回流的电能继续使得该电源输出端的异常高电压持续上升。进一步的，由于该处理单元输出的控制讯号仍然是该启动讯号，而该驱动输出单元的致能讯号输入端接收的讯号惟该关闭讯号，该控制讯号输出端输出的启动讯号与该驱动输出单元的致能讯号输入端的讯号值并不相符，此时该处理单元可以确认发生电源输出端的电压异常上升的情况，因此该处理单元执行一重整程序，以使得该电动车回到正常运作情况。

[实用新型的功效]

本实用新型的电动车驱动控制系统借由该过电压保护电路的侦测该电池模组的电源输出端的电压，并在该电源输出端的电压超过该过电压临界值时，由该过电压保护电路直接关闭该驱动输出单元以停止输出驱动电流，进一步的，该处理单元根据其输出的控制讯号与该驱动输出单元接收到的控制讯号不符而得知发生过电压异常情况，因此执行重整程序并接续进行整体驱动控制系统的状态回复。

由于过电压保护电路由硬体电路元件作动，其反应速度大于处理单元的软件运算进行判断并产生控制命令的速度，因此，通过硬体电路元件的快速反应切断驱动电流的输出，能够确保在异常高电压发生的紧急情况下的即时保护，再接续由处理单元的软件进行的侦测判断执行重整程序以重新启动驱动输出。如此一来，达到快速即时的系统保护，以及安全可控的再启动程序，确保使用者的安全及电动车的良好使用性。

附图说明

图1是本实用新型电动车驱动控制系统的方块示意图。

图2是本实用新型电动车驱动控制系统第三较佳实施例的电路示意图。

图3是现有技术电动车驱动系统的方块示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种电动车驱动控制系统，包含一电池模组11、一处理单元12、一驱动输出单元14、一马达模组15及一过电压保护电路13。该电池模组11具有一电源输出端Vo，该处理单元12具有一控制讯号输出端ctl，且该处理单元12由该控制讯号输出端ctl输出一控制讯号；该驱动输出单元14具有一致能讯号输入端en，用以接收一致能讯号，，该驱动输出单元14还电连接该电池模组11的电源输出端Vo以接收一电池电源，而该马达模组15电连接该驱动输出单元14，以接收该驱动输出单元输出的一驱动电流。该过电压保护电路13电连接该电池模组11的电源输出端Vo、该处理单元12的控制讯号输出端ctl及该驱动输出单元14的致能讯号输入端en。

当该电池模组11的电源输出端Vo的输出电压小于一过电压临界值时，该过电压保护电路13将该处理单元12的控制讯号直接传递至该驱动输出单元14的致能讯号输入端en，此时该驱动输出单元14以该处理单元12的控制讯号作为致能讯号，并据以输出驱动电流；当该电池模组11的电源输出端Vo的输出电压大于或等于该过电压临界值时，该过电压保护电路13对该驱动输出单元14的致能讯号输入端en输出一关闭讯号。进一步来说，当该处理单元12的控制讯号输出端ctl的控制讯号与该致能讯号输入端en所接收的的讯号值不相符时，该处理单元12执行一重整程序。

其中，该处理单元12是一微控制器，用以产生该控制讯号及驱动控制讯号，该控制讯号为一关闭讯号或一启动讯号。该驱动输出单元14还进一步电连接该处理单元12，根据该驱动控制讯号产生驱动电流并输出至马达模组15以驱动该马达模组15转动。较佳的，该马达模组15是一三相无刷直流马达，包含三组定子绕组，该驱动输出单元14是一三相马达驱动电流输出单元，包含三组输出控制器，该三组输出控制器电连接该电池模组11的电源输出端Vo及该马达模组15的三组定子绕组之间，并分别接收该处理单元12的PWM控制讯号，据以将该电池模组11的对电池电源转换为三相电流并输出至对该马达模组15的三组定子绕组。

在本实用新型的一第一较佳实施例中，当该处理单元12执行该重整程序时，该处理单元12先由该控制讯号输出端ctl输出该关闭讯号，再执行一正常启动程序。

在本实施例中，该处理单元12还电连接该驱动输出单元14的致能讯号输入端en，以回授接收该致能讯号输入端en的讯号值。因此，当该处理单元12判断该驱动讯号输出单元的致能讯号输入端en的讯号值不符合该处理单元12输出的控制讯号，例如该处理单元12输出的控制讯号是一启动讯号，而该驱动讯号输出单元的致能讯号输入端en的讯号值是一关闭讯号，代表此时该处理单元12输出的控制讯号并未正常地通过该过电压保护电路13传递至该致能讯号输入端en，该过电压保护电路13已被过电压触发并关闭该驱动输出单元14。因此该处理单元12开始以软件执行重新启动的程序，首先先将该处理单元12输出的控制讯号切换至关闭讯号，确保该驱动输出单元14进入关闭状态，再次执行一正常启动程序，使得电动车回到正常驱动马达的使用状态并供使用者继续骑乘。

请继续参阅图1所示，在本实用新型的一第二较佳实施例中，该电动车驱动控制系统包含一位置回授模组16，该位置回授模组16设置于该马达模组15上，并根据该马达模组15的转动位置产生一位置回授讯号。该处理单元12包含一位置回授输入端，该位置回授输入端电连接该位置回授模组16以接收该位置回授讯号。当该处理单元12执行正常启动程序，该处理单元12根据该位置回授讯号计算该马达模组15的一转速，且当该马达模组15的转速低于一转速临界值时，该处理单元12由该控制讯号输出端ctl输出一启动讯号。此外，该处理单元12执行一内部重置动作，根据该位置回授讯号产生一关于马达模组的转动位置资讯，并根据该转动位置资讯产生该驱动控制讯号。

较佳的，该位置回授模组系包含霍尔感测单元(Hall effect sensor)；较佳的，该转速临界值例如为100转每分钟(rpm)。

也就是说，当该过电压保护电路13被电源输出端Vo的过电压触发后，该处理单元12先将控制讯号输出端ctl的控制讯号切换为关闭讯号，并执行正常启动程序。为了确认异常高电压的情况已经解除，该处理单元12根据该位置回授讯号判断马达模组15的转速，当马达模组15的转速下降到低于该转速临界值时，代表此时该马达模组15内的电能已经释放消耗，因此该处理单元12再次由该控制讯号输出端ctl输出启动讯号，以再次致能该驱动输出单元14。较佳的，该启动讯号是一高电位讯号(high)，该关闭讯号是一低电位讯号(low)。

综上所述，当该过电压保护电路13被电源输出端Vo的过电压处发后，该处理单元12输出的控制讯号及该驱动输出单元接收的致能讯号的切换状态如下表1所示。

表1

在本较佳实施例中，当该处理单元12的控制讯号输出端ctl输出一关闭讯号时，且该电源输出端Vo的电压低于该过电压临界值时，该过电压保护电路13回到一初始状态，也就是将该处理单元12的控制讯号输出端ctl的控制讯号正常传递至驱动输出单元14的致能讯号输入端en，如此一来，当该处理单元12执行该正常启动程序时，该处理单元12能够正常的通过该过电压保护电路13致能该驱动输出单元14。而该处理单元12也执行该内部重整程序，以排除原先由处理单元12内部软件计算失误，导致马达控制失步及电压异常上升的错误状况，重新判断马达模组15的转动位置资讯，以输出正确的驱动控制讯号。

以下将进一步说明该过电压保护电路13的较佳实施方式。

请参阅图2所示，在本实用新型的一第三较佳实施例中，该过电压保护电路13包含一第一电阻R1、一硅控整流器G及一压控单元131，该第一电阻R1电连接于该处理单元12的控制讯号输出端ctl及该驱动输出单元14的控制讯号入端之间。该硅控整流器G具有一控制端，且该硅控整流器G电连接于该驱动输出单元14的致能讯号输入端en及一接地端gnd之间。该压控单元131电连接该电池模组11的电源输出端Vo及该硅控整流器G的控制端，且当该电池模组11的电源输入端的电压大于或等于该过电压临界值时，该压控单元131对该硅控整流器G的控制端输出一导通讯号。该导通讯号使得该硅控整流器G导通该驱动输出单元14的致能讯号输入端en，使得该致能讯号输入端en与该接地端gnd等电位，也就是一低电位的关闭讯号。因次，当该电压输出端的电压大于或等于该过电压临界值时，该硅控整流器G被触发导通，使得该驱动输出单元14的致能讯号输入端en电位被拉低为一关闭讯号，而此时该处理单元12仍然输出一高电位的启动讯号。

如此一来，当该处理单元12判断其控制讯号输出端ctl的控制讯号与该致能讯号输入端en的讯号值不相符，表示该过压保护电路已被触发导致该致能讯号输入端en与该接地端gnd等电位，因此该处理单元12执行该重启程序。当该处理单元12执行重启程序，先由该控制讯号输出端ctl输出该关闭讯号，也就是一低电位讯号，再执行正常启动程序。

该压控单元131包含一稳压二极管ZD、一第一分压电阻Rd1及一第一分压电阻Rd2。该稳压二极管ZD具有一阴极及一阳极，该阴极电连接该电池模组11的电源输出端Vo；该第一分压电阻Rd1及该第一分压电阻Rd2电串接于该稳压二极管ZD的阳极及该接地端gnd之间，且该硅控整流器G的控制端系电连接该第一分压电阻Rd1及该第一分压电阻Rd2的连接接点。其中，该稳压二极管ZD的反向崩溃电压系该过电压临界值。

当该电池模组11的电源输出端Vo的电压上升至大于该过电压临界值，该稳压二极管ZD反向崩溃导通，该第一分压电阻Rd1及该第一分压电阻Rd2将该电源输出端Vo的电压经分压后产生该导通讯号并提供致该硅控整流器G的控制端，使得该硅控整流器G在该致能讯号输入端en及该接地端gnd之间形成导通。而此时由于该处理单元12的控制讯号输出端ctl仍然输出一高电位的开启讯号，该第一电阻R1的两端形成一电压差，因此该控制讯号输出端ctl产生一电流通过该第一电阻R1及该硅控整流器G流入该接地端gnd。

当该驱动输出单元14的致能讯号输入端en的讯号为该低电位的关闭讯号而不再输出驱动电流，该马达模组15的转速下降，使得该电池模组11的电源输出端Vo的电压下降至该过电压临界值以内，该稳压二极管ZD不再导通，该硅控整流器G的控制端与该接地端gnd等电位；进一步的，此时该处理单元12的控制讯号输出端ctl也已切换为一低电位的关闭讯号，该第一电阻R1的两端均为一低电位而不再有电流通过该硅控整流器G流入接地端gnd，根据该硅控整流器G的元件特性，此时该硅控整流器G进入关断状态。至此，该稳压二极管ZD及该硅控整流器G皆回到未导通的状态，该硅控整流器G为一开路，该第一电阻R1两端的致能讯号输入端en及该控制讯号输出端ctl等电位。也就是说，该过电压保护电路13回到该初始状态，将该处理单元12的控制讯号输出端ctl的控制讯号正常地传递至该驱动输出单元14的致能讯号输入端en。

在本实用新型的一第四较佳实施例中，该处理单元12包含一电压回授输入端，且该过驱动控制系统进一步包含一电压回授单元17，该电压回授单元电连接该电池模组11的电源输出端Vo及该处理单元12，并根据该电源输出端Vo的电压产生一电压回授讯号提供至该处理单元12。该处理单元12根据该电压回授讯号进一步确认该电池模组11的电源输出端Vo的电压状况。举例来说，当该处理单元12执行该重启程序时，当判断该马达模组15的转速低于该马达转速临界值时，进一步根据该电压回授讯号判断该电源输出端Vo的电压是否低于该过电压临界值，且在该电源输出端Vo的电压低于该过电压临界值时，才由该控制讯号输出端ctl输出一启动讯号，并正常输出驱动控制讯号。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，可利用上述公开的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

附图标记列表

11电池模组 Vo电源输出端

12处理单元 ctl控制讯号输出端

13过电压保护电路 131压控单元

R1第一电阻 Rd1第一分压电阻

Rd2第二分压电阻 ZD稳压二极管

G硅控整流器

14驱动输出单元 en致能讯号输入端

15马达模组

16位置回授模组 17电压回授模组

21电池模组 22马达控制器

MCU处理器 23马达模组

24位置回授元件

Claims (11)

1.一种电动车驱动控制系统，用于驱动一电动车，其特征在于，包含：

一电池模组，具有一电源输出端；

一处理单元，具有一控制讯号输出端，该处理单元由该控制讯号输出端输出一控制讯号；

一驱动输出单元，具有一致能讯号输入端，用以接收一致能讯号，且该驱动输出单元电连接该电池模组的该电源输出端；

一马达模组，电连接该驱动输出单元；

一过电压保护电路，电连接该电池模组的该电源输出端、该处理单元的该控制讯号输出端及该驱动输出单元的该致能讯号输入端；其中，

当该电池模组的电源输出端的电压小于一过电压临界值，该过电压保护电路对该驱动输出单元的该致能讯号输入端输出该控制讯号；

当该电池模组的电源输出端的电压大于或等于该过电压临界值，该过电压保护电路对该驱动输出单元的该致能讯号输入端输出一关闭讯号。

2.如权利要求1所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，当该处理单元的控制讯号输出端的控制讯号与该致能讯号输入端接收到的致能讯号不相符，该处理单元执行一重整程序。

3.如权利要求2所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，当该处理单元执行该重整程序，是指该处理单元由该控制讯号输出端输出该关闭讯号，再执行一正常启动程序，使得该电动车回到驱动该马达模组的正常使用状态并供使用者继续骑乘。

4.如权利要求3所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，进一步包含：

一位置回授模组，设置于该马达模组上，该位置回授模组根据该马达模组的转动位置产生一位置回授讯号；

该处理单元进一步包含一位置回授输入端，该位置回授输入端电连接该位置回授模组以接收该位置回授讯号；

当该处理单元执行正常启动程序，是指该处理单元根据该位置回授讯号计算该马达模组的一转速，且当该马达模组的转速低于一转速临界值时，该处理单元由该控制讯号输出端输出一启动讯号。

5.如权利要求1所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，该过电压保护电路包含：

一第一电阻，电连接于该处理单元的控制讯号输出端及该驱动输出单元的控制讯号入端之间；

一硅控整流器，具有一控制端，该硅控整流器电连接于该驱动输出单元的致能讯号输入端及该接地端之间；

一压控单元，电连接该电池模组的电源输出端及该硅控整流器的控制端；其中，当该电源输出端的电压大于或等于该过电压临界值，该压控单元对该硅控整流器的控制端输出一导通讯号。

6.如权利要求5所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，该压控单元包含：

一稳压二极管，具有一阴极及一阳极，该阴极电连接该电池模组的电源输出端；

一第一分压电阻及一第二分压电阻，串接于该稳压二极管的阳极及该接地端之间；该硅控整流器的控制端电连接该第一分压电组及该第二分压电阻的连接接点；其中，

该稳压二极管的反向崩溃电压是该过电压临界值。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，当该处理单元的控制讯号输出端输出的控制讯号是一关闭讯号，且该电源输出端的电压低于该过电压临界值时，该过电压保护电路回到一初始状态。

8.如权利要求4所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，

当该处理单元执行该正常启动程序，该处理单元进一步根据该位置回授讯号产生关于马达模组的一转动位置资讯，并根据该转动位置资讯产生一驱动控制讯号；

该驱动输出单元电连接该处理单元以接收该驱动控制讯号，根据该驱动控制讯号对该马达模组输出一驱动电流。

9.如权利要求1所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，

该处理单元包含一电压回授输入端；

该过压电路保护单元进一步包含：

一电压回授单元，电连接该电池模组的电源输出端及该处理单元的电压回授输入端，该电压回授单元根据该电源输出端的电压产生一电压回授讯号并提供至该处理单元的电压回授输入端。

10.如权利要求1所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，

该过电压临界值是60伏特(V)。

11.如权利要求4所述的电动车驱动控制系统，其特征在于，

该转速临界值是100转每分钟。

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