CN2278609Y

CN2278609Y - 电动自行车速度控制装置

Info

Publication number: CN2278609Y
Application number: CN96229753U
Authority: CN
Inventors: 马庆一; 李裕中
Original assignee: Xinlian Electric Vehicle Co Shanghai
Current assignee: Shanghai Qianhe Electric Vehicle Co. Ltd.
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2006-04-26

Abstract

本实用新型涉及一种电动自行车速度控制装置,主要由控制盒,电池容量显示板。调速器,光电无级调速控制机构等组成,而光电无级调速控制机构是由有色透光体,透明胶片,金属支架,光电耦合发光二极管和接收管构成,光电耦合发光二极管和接收管又分别与调速器相接,调速器是由LM339四电压比较器集成电路和外围元件配合构成的。该种速度控制装置既能达到光电无级调速又能降低噪声,成本低,广泛用于电动自行车和其它电动车辆。

Description

电动自行车速度控制装置

本实用新型涉及一种电动车的控制装置，特别是一种用于电动自行车上的速度控制装置，属电动车的电力、动力装置领域。

以往用于电动车辆上的电动调速器基本上为一般调速器，其电路复杂，整个装置体大量重，成本高，故目前有关行业在这方面作了许多努力，加以研制改进，如中国专利号为94244315.2(电动自行车脉冲调速器)、93204508.1(电动摩托车的速度控制装置)等，这些产品虽能克服上述不足，但仍不尽人意，如光电无级调速，噪声等。

本实用新型的目的是提供一种使用方便、成本低、噪声低、小型化的光电无级调速的电动自行车速度控制装置。

本实用新型是这样实现的：它包括控制盒、电池容量显示板、接插件X₁、X₂、X₃、调速器、光电无级调速控制机构，而光电无级调速机构是由有色透光体，透明胶片、金属支架、光电耦合发光二极管、光电耦合接收管构成的，有色透光体，透明胶片、金属支架分别设置在光电耦合发光二极管与光电耦合接收管之间的，同时光电耦合发光二极管、光电耦合接收管是经所述的接插件X₁、X₂与所述的调速器相接，所述的调速器包括由型号为LM339集成电路内的U_1A、U_1B、U_1C、U_1D四电压比较器(以下称为电压比较器U_1A、电压比较器U_1B、电压比较器U_1C、电压比较器U_1D)和外围元件配置组成的锯齿波发生电路、电压比较器、驱动电路、欠压保护电路、电池电压不足显示电路、恒流电路和软起动缓冲电路构成的，其中锯齿波发生电路和起动缓冲电路的输出端分别送至电压比较器的反向和同相输入端，电压比较器的输出送至驱动电路，欠压保护电路和恒流电路分别检测电池电压和输入电流后其输出均送至缓冲电路。

所述的锯齿波发生电路是由电阻R₆～R₉、电容C₂、二极管D₁、电压比较器U_1A构成的，其中R₆～R₇串联后与U_1A的同相输入端相接，另两端分别连接到电源和地，R₈的一端接电源，另一端与U_1A的反相输入端和C₂相接，C₂的另一端接地，R₉分别连接到U_1A的同相输入端及输出端，D₁的负极接U_1A的输出端，正极接U_1A的反相输入端。

所述的电压比较器由电压比较器U_1B构成，其中U_1B的同相，反相输入端、输出端分别与上述的软起动缓冲电路，锯齿波发生电路，驱动电路相接。

所述的驱动电路由电阻R₁₅、三极管T₁、T₂、T₃、二极管D₃构成的，其中T₁、T₂的两发射极相连后与T₃栅极相接，T₁、T₂的两基极相接后连接到上述U_1B的输出端和R₁₅的一端，R₁₅的另一端接电源，T₃的漏极同整流二极管D₃的正极相连，D₃的负极同输入电源的正极相连。

所述的欠压保护电路由电压比较器U_1C、电阻R₁～R₂、R₄～R₅、电位器W、电容C₇、二极管D₄构成的，其中U_1C的同相输入端一路径C₇接地，另一路与电位器W中心抽头相接，W的另二端分别接R₄和R₅的一端，R₄、R₅的另一端分别接电源和地，U_1C的反相输入端与串联的R₁、R₂相接，R₁的另一端接电源，R₂的另一端连接到所述的恒流电路中的R₃上，U_1C的输出端分别与D₄的负极及所述的电池电压不足显示电路相接，D₄的正极与所述的软起动缓冲电路相接。

所述的电池电压不足显示电路是由二极管D₅、电阻R₁₆构成的，其中D₅的负极与所述欠压保护电路中的U_1C的输出端相接，正极与R₁₆的一端相接，R₁₆的另一端接电源。

所述的恒流电路是由电压比较器U_1D、电阻R₃、R₁₄、电容C₁构成的，其中U_1D的同相输入端与R₃及欠压保护电路中的R₂相接，R₃的另一端接地，C₁分别接在U_1D的同相，反相输入端之间，U_1D的输出端与所述的软起动缓冲电路中的R₁₀相接，R₁₄的一端接地，另一端与U_1D的反相输入端相连。

所述的软起动缓冲电路是由电阻R₁₀～R₁₁、电容C₃构成的，其中R₁₀的一端分别与所述恒流电路中的U₁₀的输出端及D₄的正极相接，另一端与所述的接插件X₁相接，C₃并接在X₁上，R₁₁的一端与所述的电压比较器中的U_1B的同相输入端和C₃的正极相接，另一端接电源。

所述的电池容量显示板通过所述的接插件X₃分别连接到输入电源的正极和负极。

由于本实用新型的电动自行车速度控制装置采用上述结构，故其具有光电无级调速，欠压保护，过电流保护等功能，使用方便，成本低。

以下结合附图举实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的构成框图。

图2为本实用新型的光电无级调速控制机构的结构示意图。

图3为本实用新型的调速器电路图。

如图1所示，光电无级调速控制机构、调速器及电池容量显示板都安装在控制盒内。光电无级调速控制机构由电动自行车右手把通过钢丝和软管拉动，通过其内的光电耦合接收管将信号传到调速器，控制调速器的输出脉冲宽度，达到控制电机转速的目的。电池容量显示板用于直观地显示电池剩余容量。

如图2所示，将有色透光体1嵌入金属支架3的斜面内(也可以不是斜面体)，在金属支架3再覆盖上透明胶片2将有色透光体1固定好，光电耦合发光二极管4与接收管5分别安装在金属支架3的两侧，由于有色透光体在其移动方向上各点的透光性不同，这样，工作时通过拉动金属支架3即可达到控制有色透光体与发光二极管的相对位置以达到连续的控制光电耦合接收管5的受光量和导通量，由于光电耦合发光二极管4，接收管5又分别与调速器相接，从而通过调速器将光电耦合接收管5的导通量转变成变化的电压信号而达到控制电机转速的目的，也就达到了光电无级调速控制的目的。

如图3所示，由电压比较器U_1A、电阻R₆～R₉、电容C₂、二极管D₁；电压比较器U_1B；电阻R₁₅、三极管T₁、T₂、T₃、二极管D₃；电压比较器U_1C、电阻R₁～R₂、R₄～R₅、电位器W、电容C₇、二极管D₄；二极管D₅、电阻R₁₆；电压比较器U_1D、电阻R₃、R₁₄、电容C₁；电阻R₁₀～R₁₁、电容C₃分别构成调速器中的锯齿波发生电路，电压比较器、驱动电路、欠压保护电路、电池电压不足显示电路、恒流电路、软起动缓冲电路。其中R₆～R₇串联后与U_1A的同相输入端相接，其余接电源和地，R₈的一端接电源，另一端与U_1A的反相输入端和C₂相接，C₂另一端接地，R₉与U_1A的同相输入端及输出端相接，D₁的正，负极分别连接到U_1A的反相输入端和输出端；U_1B的同相、反相输入端、输出端分别连接到软起动缓冲电路，锯齿波发生电路，驱动电路；T₁、T₂的两发射极相接后与T₃栅极相接，其两基极相接后连接到U_1B的输出端和R₁₅的一端，R₁₅的另一端接电源，T₃的漏极同D₃的正极相连，D₃的负极同输入电源的正极相连；U_1C的同相输入端一路径C₇接地，另一路与W中心抽头相接，W的另二端分别接R₄，R₅的一端，R₄、R₅的另一端分别接电源和地，U_1C的反相输入端与串联的R₁、R₂相接，R₁的另一端接电源，R₂的另一端接R₃，U_1C的输出端分别与D₄及D₅(电池电压不足显示电路中的二极管)的负极相接，R₁₆的一端接电源；U_1D的同相输入端与R₃及R₂相接，R₃的另一端接地，C₁连接在U_1D的同相、反相输入端之间，U_1D的输出端与R₁₀相接，R₁₄的一端接地，另一端与U_1D的反相输入端相接；R₁₀的一端接U_1D的输出端及D₄的正极，另一端与接插件X₁相接，C₃并接在X₁上，R₁₁的一端与U_1B的同相输入端和C₃的正极相接，另一端接电源。

工作时，锯齿波发生电路在C₂上产生一锯齿波信号U_C2，该锯齿波信号与缓冲电容C₃上的直流电压UK通过U_1B比较器相比较，产生一方波信号U_O，只要控制U_K的大小，即可控制U_O的导通比，通过驱动电路R₁₅、T₁T₂和T₃即可控制输出的导通比，从而控制直流电机的转速。车辆停止时，光电无级调速控制机构中的金属支架处在其原始位置，此时，有色透光体在耦合器(由光电耦合发光二极管4和光电耦合接收管5构成。)部位的透光性最好，光电耦合接收管导通，C₃上的电压被其放电至接近零。起动时，通过拉动金属支架来移动有色透光体在光耦合器部位的相对位置，光耦合器接收管由导通逐渐变为截止，C₃上的电压UK由R₁₁的充电而逐渐上升，从而控制了电机的转速由零逐渐上升至全速，由于有色透光体在光耦合器部位的每一点都对应了一个UK，因此只要控制金属支架的位移量，即可将车速稳定在任何速度上，以达到无级调速的目的。

随着电池电量的消耗，电池电压逐渐下降，对应U_1C的同相输入端的电压也下降，当电池电压下降到某一值时，U_1C同相端电压将低于电路所设定的U_1C反相端电压(由R₁、R₂分压得到)，此时，U_1C输出电压下降，通过D₄对C₃放电，UK下降，电机电流减小，以维持电池电压不再下降，从而起到了欠压保护的目的。

当流过T₃管的电流大到某一限度时，通过电阻R₁₄和R₃作用，使U_1D同相端电压降至低于其反相端电压，这时U_1D输出电压下降，通过R₁₀对C₃放电，UK下降，输出电流减小，由于负反馈作用，最终使T₃的电流维持在这一值不变，从而达到恒流控制的目的。

从图中可知，通过接插件X₁、X₂将光电无级调速控制机构中的光电耦合发光二极管4，接收管5(如图2所示)分别与R₁₀、R₁₃的一端相接，接插件X₃是将电池容量显示板与输入电源正极和负极相连。

Claims

1.一种电动自行车速度控制装置，包括控制盒、电池容量显示板、接插件X₁、X₂、X₃、调速器、光电无级调速控制机构，其特征在于所述的光电无级调速控制机构是由有色透光体1、透明胶片2、金属支架3、光电耦合发光二极管4、光电耦合接收管5构成的，有色透光体1、透明胶片2、金属支架3分别设置在光电耦合发光二极管4与光电耦合接收管5之间的，而光电耦合发光二极管4，光电耦合接收管5是经所述的接插件X₁、X₂与所述的调速器相接，所述的调速器包括由型号为LM339集成电路内的U_1A、U_1B、U_1C、U_1D四电压比较器和外围元件配置组成的锯齿波发生电路、电压比较器、驱动电路、欠压保护电路、电池电压不足显示电路、恒流电路和软起动缓冲电路构成的，其中锯齿波发生电路和起动缓冲电路的输出端分别送至电压比较器的反向和同相输入端，电压比较器的输出送至驱动电路，欠压保护电路和恒流电路分别检测电池电压和输入电流后其输出均送至缓冲电路。

2.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的锯齿波发生电路由电阻R₆～R₉、电容C₂、二极管D₁、电压比较器U_1A构成的，其中：R₆～R₇串联后与U_1A的同相输入端相接，另两端分别连接到电源和地，R₈的一端接电源，另一端与U_1A的反相输入端和C₂相接，C₂的另一端接地，R₉分别连接到U_1A的同相输入端及输出端，D₁的负极连接到U_1A的输出端，正极连接到U_1A的反相输入端。

3.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的电压比较器由U_1B构成，其中U_1B的同相输入端，反相输入端，输出端分别连接到所述的软起动缓冲电路、锯齿波发生电路，驱动电路。

4.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的驱动电路由电阻R₁₅、三极管T₁、T₂、T₃、二极管D₃构成的，其中T₁、T₂的两发射极相连后与T₃栅极相接，T₁、T₂的两基极相接后连接到上述U_1B的输出端和R₁₅的一端，R₁₅的另一端接电源，T₃的漏极同整流二极管D₃的正极相连，D₃的负极同输入电源的正极相连。

5.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的欠压保护电路由电压比较器U_1C、电阻R₁～R₂、R₄～R₅、电位器W、电容C₇、二极管D₄构成的，其中U_1C的同相输入端一路径C₇接地，另一路与电位器W中心抽头相接，W的另二端分别接R₄和R₅的一端，R₄、R₅的另一端分别接电源和地，U_1C的反相输入端与串联的R₁～R₂相接，R₁的另一端接电源，R₂的另一端连接到所述的恒流电路中的R₃上，U_1C的输出端分别与D₄的负极及所述的电池电压不足显示电路相接，D₄的正极与所述的软起动缓冲电路相接。

6.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的电池电压不足显示电路由二极管D₅、电阻R₁₆构成的，其中D₅的负极与所述欠压保护电路中的U_1C的输出端相接，正极与R₁₆的一端相接，R₁₆的另一端接电源。

7.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的恒流电路由电压比较器U_1D、电阻R₃、R₁₄、电容C₁构成的，其中U_1D的同相输入端与R₃及欠压保护电路中的R₂相接，R₃的另一端接地，C₁分别接在U_1D的同相和反相输入端之间，U_1D的输出端与所述的软起动缓冲电路的R₁₀相接，R₁₄的一端接地，另一端与U_1D的反相输入端相连。

8.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的软起动缓冲电路由电阻R₁₀～R₁₁、电容C₃构成的，其中R₁₀的一端分别与所述恒流电路中的U_1D的输出端及D₄的正极相接，另一端与所述的接插件X₁相接，C₃并接在X₁上，R₁₁的一端与电压比较器中的U_1B的同相输入端和C₃的正极相接，另一端接电源。

9.根据权利要求1所述的电动自行车速度控制装置，其特征是所述的电池容量显示板通过所述的接插件X₃分别连接到输入电源的正极和负极。