CN217227824U - 一种电动两轮车集成式控制器及新型电动两轮车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动两轮车集成式控制器及新型电动两轮车，其中集成式控制器包括单片机、电源、电机驱动控制组件、灯光采集驱动组件、开关采集组件、转把/刹车信号采集组件、蓄电池BMS组件、高压绝缘监测组件、振动/轮动传感组件、踏板压力采集组件、变档切换驱动组件，电源连接有向单片机供电的芯片供电电路，还连接有接至单片机的通用输入输出端口的内外部供电电路，通信组件将单片机与电动两轮车整车通信连接，减少了芯片数量和成本，并通过设置通信组件与整车通讯，几个模块之间的通讯内部集成降低了通讯、OTA升级的复杂性和线束成本。

Description

一种电动两轮车集成式控制器及新型电动两轮车

技术领域

本实用新型涉及电动两轮车控制器技术领域，尤其涉及一种电动两轮车集成式控制器及新型电动两轮车。

背景技术

电动两轮车是生活中最为常见的交通出行工具之一，传统电动两轮车报警器和电机控制器是两个独立模块，车辆设防报警不能高压断电，后部的尾灯和转向灯通过电动两轮车头部手柄开关控制，车子前后两端有大量的连接线束和高压电源线连接，成本高而且存在安全隐患，因此需要一种新型架构的电动两轮车集成控制器。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种电动两轮车集成式控制器及新型电动两轮车，以解决传统电动两轮车控制器成本高和电气安全的问题。

基于上述目的，本实用新型提供了一种电动两轮车集成式控制器，包括单片机、电源、电机驱动控制组件和蓄电池BMS组件，电机驱动组件和蓄电池BMS组件均连接至单片机的通用输入输出端口，电机驱动组件另一端连接至电动两轮车的驱动电机，蓄电池BMS组件另一端连接至电动两轮车的蓄电池，电源连接有向单片机供电的芯片供电电路，还连接有接至单片机的通用输入输出端口的内外部供电电路，通信组件将单片机与电动两轮车整车通信连接。

优选地，本集成式控制器还包括灯光采集驱动组件和开关采集组件，灯光采集驱动组件一端连接至单片机的ADC端口，另一端连接至电动两轮车的灯光组件，开关采集组件一端连接至单片机的通用输入输出端口，另一端连接至电动两轮车的控制开关。

优选地，开关采集组件包括设置于边撑和坐垫的开关和前端仪表的开关机按键。

优选地，本集成式控制器还包括绝缘监测组件，蓄电池BMS组件包括电流/电压采集保护电路、电池温度采集模块、充电模块、放电模块，电池温度采集模块、电流/电压采集保护电路连接至单片机的ADC接口，充电模块和放电模块的一端与电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至单片机的通用输入输出接口，绝缘监测组件一端与电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至单片机ADC接口，蓄电池BMS组件和绝缘监测组件共同组成蓄电池安全管理系统。

优选地，充电模块和/或放电模块连接有MOS保护电路，电源还连接有ACC输出MOS保护电路。

优选地，本集成式控制器还包括转把/刹车信号采集组件，转把/刹车信号采集组件一端通过LIN/PWM连接至电动两轮车的转把/刹车信号，另一端连接至单片机的通用输入输出端口。

优选地，本集成式控制器还包括振动/轮动传感组件和RKE/BT蓝牙通讯组件，振动/轮动传感组件检测整车振动或轮动信号，发送给单片机，单片机通过通信组件将报警信息发送给电动两轮车前部仪表，RKE/BT蓝牙组件接收外部遥控手柄设防/解防信号。

优选地，本集成式控制器还包括踏板压力采集组件，踏板压力采集组件一端通过RKE或BT蓝牙或PFM/模拟信号线与电动两轮车的踏板连接，另一端连接至单片机的通用输入输出接口或ADC端口。

优选地，通信组件包括CAN/485总线。

本说明书还提供一种新型电动两轮车，包括上述任意一项的电动两轮车集成式控制器，还包括前部仪表，前部仪表包含：按键开关采集、转把/刹车信号采集、灯光采集和驱动、喇叭驱动。前仪表采集按键开关信号、转把/刹车信号、灯光信号后通过通信组件传输给电动两轮车集成式控制器，所述前部仪表通过通信组件接收电动两轮车集成式控制器的报警信息驱动喇叭和灯光报警输出。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的电动两轮车集成式控制器，通过将上述、灯光采集驱动组件、开关采集组件、转把/刹车信号采集组件、蓄电池BMS组件、高压绝缘监测组件、振动/轮动传感组件、踏板压力采集组件、变档切换驱动组件、电机驱动控制组件和通信组件集成到一起，共用内部电源和一个单片机作为主控制器，由同一个主控制器进行逻辑控制，减少了芯片数量和成本，几个模块之间的通讯内部集成降低了通讯、OTA升级的复杂性和线束成本，前后两端由原来的高压电源线连接改为低压连接，解决了车辆设防报警不能高压断电的安全隐患，降低了整车电气绝缘要求和短路烧车风险，高压绝缘监测组件监测到整车高压绝缘和漏电情况时断开高压部分，降低了因电路原因导致的烧车风险，提高了整车电气防护安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的集成式控制器电路连接示意图。

图2为本实用新型实施例的新型电动两轮车电气架构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本说明书实施例提供一种电动两轮车集成式控制器，包括单片机、电源、电机驱动控制组件、蓄电池BMS组件和通信组件。

电机驱动组件和所述蓄电池BMS组件均连接至所述单片机的通用输入输出端口(GPIO)，电机驱动组件另一端连接至电动两轮车的驱动电机，蓄电池BMS组件另一端连接至电动两轮车的蓄电池，电源连接有向所述单片机供电的芯片供电电路，还连接有接至所述单片机的通用输入输出端口的内外部供电电路，通信组件将所述单片机与电动两轮车整车通信连接。

本说明书实施例提供的电动两轮车集成式控制器，通过将上述电机驱动控制组件、蓄电池BMS组件和通信组件集成到一起，共用内部电源和一个单片机作为主控制器，由同一个主控制器进行逻辑控制，减少了芯片数量和成本，并通过设置通信组件与整车通讯，几个模块之间的通讯内部集成降低了通讯、OTA升级的复杂性和线束成本。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括灯光采集驱动组件和开关采集组件，灯光采集驱动组件一端连接至单片机的ADC端口，另一端连接至电动两轮车的灯光组件，开关采集组件一端连接至单片机的通用输入输出端口，另一端连接至电动两轮车的控制开关，举例来说，控制开关可以是安装在电动两轮车前仪表或其他任意位置的，用于对灯光进行控制的开关。

灯光驱动组件采用三极管驱动；

灯光采集组件通过内部电阻分压连接至所述单片机的通用输入输出端口。

开关采集组件通过内部电阻分压连接至所述单片机的通用输入输出端口。

如开关采集组件还可以包括设置于边撑和坐垫的开关、前端仪表的开关机按键。前端仪表的开关机按键低电平有效唤醒控制器给仪表和整车上电，实现了整车断电唤醒功能。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括绝缘监测组件，所述蓄电池BMS组件包括电流/电压采集保护电路、电池温度采集模块、充电模块、放电模块，所述电池温度采集模块、电流/电压采集保护电路连接至所述单片机的ADC接口，所述充电模块和所述放电模块的一端与所述电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至所述单片机的通用输入输出接口，所述绝缘监测组件一端与所述电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至所述单片机ADC接口，蓄电池BMS组件和绝缘监测组件共同组成蓄电池安全管理系统。

蓄电池BMS组件负责安全充放电和上下电管理，使车辆静止和充电状态时整车断开高压电，仅骑行或报警时打开高压供电；车辆非充电状态时充电口不带高压电压，BMS组件还可以精准计算剩余电量和剩余里程。高压绝缘监测组件监测到整车高压绝缘和漏电情况会断开高压部分，降低了因电路原因导致的烧车风险，提高了整车电气防护安全。

作为一种实施方式，充电模块和/或放电模块连接有MOS保护电路，电源还连接有ACC输出MOS保护电路，举例来说，充电MOS、放电MOS、ACC MOS包含三种组合方式，充电MOS、放电MOS包含使用两个接口或同一个接口两种方式，充电MOS、放电MOS包含放置在蓄电池正极段和/或负极端的任何组合方式。

作为一种实施方式，电源经所述电流/电压采集保护电路后，连接有开关电源芯片、第一DC/DC转换芯片和第二DC/DC转换芯片，通过所述第一DC/DC转换芯片转换为15V供电输出，通过所述第二DC/DC转换芯片转换为12V供电输出，所述第一DC/DC转换芯片输出端连接有LDO芯片的输入端，所述LDO的输出端连接在所述单片机的供电接口。

充电MOS、放电MOS、ACC MOS有如下几种组合方式受本专利保护：1，基于成本考虑高压充放电均不做MOS保护，充电和放电MOS均取消，仅有3#ACC MOS；2，高压放电不做MOS保护，放电2#MOS取消，仅有充电1#MOS和3#ACC MOS。3，ACC放电不做单独MOS保护，3#ACC MOS和放电2#MOS共用2#MOS，仅有充电1#MOS和放电2#MOS。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括转把/刹车信号采集组件，转把/刹车信号采集组件一端通过LIN/PWM连接至电动两轮车的转把/刹车信号，另一端连接至单片机的通用输入输出端口，转把/刹车信号单独采用LIN/PWM控制，保证骑行的安全可靠。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括振动/轮动传感组件和RKE/BT蓝牙通讯组件，其中振动/轮动传感组件检测整车振动或轮动信号，发送给所述单片机，所述单片机通过所述通信组件将报警信息发送给电动两轮车前部仪表，所述RKE/BT蓝牙组件接收外部遥控手柄设防/解防信号，RKE通讯组件连接至单片机的TIMER端口，BT蓝牙通讯组件连接至单片机的TX/RX端口。RKE/BT蓝牙组件负责接收外部遥控手柄设防/解防信号，外部遥控手柄可以是RKE、BT蓝牙任何一种形式；当检测到整车振动或轮动信号时，报警信息通过CAN/485通讯发送给电动两轮车前部的集成仪表，通过集成仪表发出声光报警信息。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括踏板压力采集组件，所述踏板压力采集组件一端与电动两轮车的踏板连接，踏板压力采集组件可根据具体使用场景选择RKE、BT蓝牙、PFM/模拟信号线连接三种方式中的一种，另一端连接至所述单片机的通用输入输出接口或ADC端口，举例来说，踏板压力采集组件用于采集踏板上的压力传感器信号。

该新型控制器具有灯光驱动、开关信号采集、转把/刹车信号采集、BMS、高压绝缘检测、防盗报警、骑行助力、变档切换和电机驱动控制功能。防盗报警、灯光驱动和电机控制器集成一体减少了车子前后两端的大量的连接线束，前后两端由原来的高压电源线连接改为低压连接，解决了车辆设防报警不能高压断电的安全隐患，降低了整车电气绝缘要求和短路烧车风险。蓄电池BMS组件负责安全充放电和上下电管理，使车辆静止和充电状态时整车断开高压电，仅骑行或报警时打开高压供电；车辆非充电状态时充电口不带高压电压，BMS组件还可以精准计算剩余电量和剩余里程。高压绝缘监测组件监测到整车高压绝缘和漏电情况会断开高压部分，降低了因电路原因导致的烧车风险，提高了整车电气防护安全。

本说明书实施例还提供一种新型电动两轮车，该新型电动两轮车包括上述任意实施方式中的电动两轮车集成式控制器，还包括前部仪表，前部仪表采集按键开关信号、转把/刹车信号、灯光信号后通过所述通信组件传输给所述电动两轮车集成式控制器，所述前部仪表通过通信组件接收电动两轮车集成式控制器的报警信息驱动喇叭和灯光报警输出。

举例来说，前部仪表包括小屏幕或大屏幕，可控制的12V电源输出用于小屏幕仪表直接供电；当需要大电流时，ACC输出高压提供给外部DC/DC模块，通过外部DC/DC模块输出12V电源给大屏幕仪表供电。

前部仪表包含：按键开关采集、转把/刹车信号采集、灯光采集和驱动、喇叭驱动。前部仪表采集按键开关信号、转把/刹车信号、灯光信号后通过所述通信组件传输给所述电动两轮车集成式控制器，所述前部仪表通过通信组件接收电动两轮车集成式控制器的报警信息驱动喇叭和灯光报警输出。

作为一种实施方式，通信组件采用CAN/485总线，减少了车子前后两端的大量的连接线束，电动两轮车前部的按键开关、转把/刹车信号通过仪表集中采集，按键开关信号通过通信组件的CAN/485总线传输。

作为一种实施方式，转把信号和刹车信号出于安全考虑，单独采用LIN/PWM控制，代替普通的模拟信号传输，提高了系统抗扰度和可靠性。

作为一种实施方式，单片机的通用输入输出端口还连接有位置反馈传感器，用于电机位置检测，并将信号传递给单片机，单片机通过FOC算法，通过外部功率器件MOS管驱动电机。

作为一种实施方式，本集成式控制器还包括变档切换驱动组件，变档切换驱动组件采用DRV8847S芯片，连接至单片机IIC接口，通过控制步进电机正反转实现外部变档机构档位切换。

振动传感器采用弹簧振动开关或者滚珠干簧管开关。

轮动传感器采样驱动电机的相线信号，车辆移动时电机的相线会感应出高电平信号。

转把/刹车信号采集组件接收仪表传输的转把/刹车LIN/PWM信号。

电流采样通过内部高精度电阻取样整形后连接至单片机ADC端口，电压采集通过内部高精度电阻分压连接至所述单片机的ADC端口，电池温度采集通过NTC热敏电阻连接至单片机ADC监测温度。充电输入、放电输出使用受单片机控制的MOS保护，当电路过流、过压、短路和过温/欠温时，控制MOS关断从而实现保护功能。

高压绝缘监测组件采用平衡电桥采集高压与车身之间的绝缘阻抗，通过放大整形后输入到单片机ADC端口

RKE通讯组件采用CMT2219-M型无线射频接收芯片，BT蓝牙通讯组件采用NRF52832型蓝牙芯片。

第一DC/DC转换芯片和第二DC/DC转换芯片均采用MP2330型转换芯片，开关电源芯片采用MP9486A型开关电源芯片，LDO芯片采用TLV75533型LDO芯片。

作为一种实施方式，单片机采用STM32F103X。

单片机的串行外设接口还连接有M24C08型EEPROM，和GD25Q40CTJG型FLASH。

本说明书实施例中，对于单片机等信号处理、控制的应用均可采用现有技术中通用的程序、方法，本专利仅保护该控制器的架构、组件组合形式和接口形式，并非保护单片机内部程序。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动两轮车集成式控制器，其特征在于，包括单片机、电源、电机驱动控制组件、蓄电池BMS组件和通信组件，所述电机驱动组件和所述蓄电池BMS组件均连接至所述单片机的通用输入输出端口，所述电机驱动组件另一端连接至电动两轮车的驱动电机，所述蓄电池BMS组件另一端连接至电动两轮车的蓄电池，所述电源连接有向所述单片机供电的芯片供电电路，还连接有接至所述单片机的通用输入输出端口的内外部供电电路，所述通信组件将所述单片机与电动两轮车整车通信连接。

2.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，还包括灯光采集驱动组件和开关采集组件，所述灯光采集驱动组件一端连接至所述单片机的ADC端口，另一端连接至电动两轮车的灯光组件，所述开关采集组件一端连接至所述单片机的通用输入输出端口，另一端连接至电动两轮车的控制开关。

3.根据权利要求2所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，所述开关采集组件包括设置于边撑和坐垫的开关和前端仪表的开关机按键。

4.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，还包括绝缘监测组件，所述蓄电池BMS组件包括电流/电压采集保护电路、电池温度采集模块、充电模块、放电模块，所述电池温度采集模块、电流/电压采集保护电路连接至所述单片机的ADC接口，所述充电模块和所述放电模块的一端与所述电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至所述单片机的通用输入输出接口，所述绝缘监测组件一端与所述电流/电压采集保护电路连接，另一端连接至所述单片机ADC接口，蓄电池BMS组件和绝缘监测组件共同组成蓄电池安全管理系统。

5.根据权利要求4所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，所述充电模块和/或所述放电模块连接有MOS保护电路，所述电源还连接有ACC输出MOS保护电路。

6.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，还包括转把/刹车信号采集组件，所述转把/刹车信号采集组件一端通过LIN/PWM连接至电动两轮车的转把/刹车信号，另一端连接至所述单片机的通用输入输出端口。

7.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，还包括振动/轮动传感组件和RKE/BT蓝牙通讯组件，所述振动/轮动传感组件检测整车振动或轮动信号，发送给所述单片机，所述单片机通过所述通信组件将报警信息发送给电动两轮车前部仪表，所述RKE/BT蓝牙组件接收外部遥控手柄设防/解防信号。

8.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，还包括踏板压力采集组件，所述踏板压力采集组件一端通过RKE或BT蓝牙或PFM/模拟信号线与电动两轮车的踏板连接，另一端连接至所述单片机的通用输入输出接口或ADC端口。

9.根据权利要求1所述的电动两轮车集成式控制器，其特征在于，所述通信组件包括CAN/485总线。

10.一种新型电动两轮车，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的电动两轮车集成式控制器，还包括前部仪表，所述前部仪表采集按键开关信号、转把/刹车信号、灯光信号后通过所述通信组件传输给所述电动两轮车集成式控制器，所述前部仪表通过通信组件接收电动两轮车集成式控制器的报警信息驱动喇叭和灯光报警输出。

Images