CN2418052Y - 自行车的电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

一种自行车的电动机控制装置,包括一个控制电路及一个磁通感应单元;磁通感应单元包括感应线圈座,其上设有一个感应线圈组,感应线圈组间穿设有一个滑杆,滑杆的一端伸入感应线圈组,另一端通过线体连接自行车把手上的加速器;感应线圈组和控制电路连接,控制电路以脉冲调制方式控制电动机转速;磁通感应单元由骑乘者控制而产生不同的磁通量,以达到变换转速的目的。本装置可延长电动机的使用寿命,提高安全性。

Description

自行车的电动机控制装置

本实用新型涉及一种电动机控制装置，特别是一种自行车的电动机控制装置，其是一种在控制箱内设有控制电路以及连设于控制电路的磁通感应单元，控制电路并通过磁通感应单元所送来不同的磁通量通过脉冲宽度调制(PWM)的方式直接控制电动机的转速，以改变自行车行进时的速度。

随着时代潮流的快速改变，交通工具为人们日常生活中所不可缺少的，由于工业水准的不断提高；绝大多数传统的交通工具，其动力来源依赖于石油，在大量开采的情况下，原油资源已逐渐减少，同时在炼油及运输过程中如有意外，随时会对生态环境产生重大冲击，且汽车所排放的废气亦无时无刻地有害于大众的呼吸系统，不管基于上述的何种原因，寻求无害的替代能源有迫切需要，而“电力”则是首先被考虑的一种能源。

虽然以电力来取代汽油作为动力来源，在原理以及目前的工业技术均有其可行性，但是目前电池的蓄电能力在实际使用上无法满足汽车长途驾驶的需求。

另一种交通工具“自行车”，则面临另一个问题，虽然自行车不需消耗能源没有任何公害，但因其完全依赖人力驱动，且速度较慢，因此，一般人多半不将其当交通工具使用，而偏向于休闲时用。

基于上述两种交通工具所面临的问题，于是有电动自行车开始问世，由于电动自行车对于电力的消耗远低于电动汽车，为目前一般的蓄电池所能胜任，自行车一旦使用电力来驱动，可以大大提高其行进速度。

目前所见的电动自行车的电动机驱动控制器，如台湾申请第84211552号的“电动自行车动力电动机的驱动控制器”，是一种利用一单向离合器啮合于自行车的传动链条上来单向传动一中心轴，中心轴上组装有一容置于封闭壳体内的行星齿轮组，行星齿轮组外围的自由齿轮传动一设有一拉杆的齿轮凸盘，该拉杆经由一设在壳体的弧形孔延伸出壳体外，再连接于一可变电阻的滑杆上，上述自行车踩踏的力量会经由单向离合器与中心轴传递到行星齿轮组，行星齿轮组会将所输入的力量转换为相对的扭力并使拉杆产生相对的位移，使得可变电阻的电阻值亦产生相对地变化，以改变输入该自行车电动机的电流强度，来达到控制电动机所输出的转速或转矩的目的。

虽然前述的电动自行车的动力电动机的驱动控制器具有无段控制电动机输出转速，在长时间使用时不会造成骑车人过度疲惫等诸多优点，但其在使用与制造上仍存在若干缺陷，例如：

(1)制造成本高：由于电动自行车需要一组行星齿轮组与一可变电阻，才能将踩动力量转换成驱动电动机的信号，该行星齿轮组属精密零件，相对地会提高产品的造价，而提高成本。

(2)电动化不完全：该电动自行车虽然设有动力电动机，但是其驱动的前提仍需要骑乘者踩踏，该电动机所提供的仅为辅助动力，其方便性仍无法与汽车或摩托车相比。

本实用新型的主要目的在于提供一种动力电动机由磁通感应单元配合控制电路控制，不需踩踏即可直接加速的电动自行车的电动机控制装置，而由磁通感应单元所输出的磁通量将改变控制电路的输出脉冲宽度，以调整自行车前进的速度。

本实用新型另一目的在于提供一种自行车的电动机控制装置，其是通过控制电路的回路设计，使得本实用新型在刹车及电动机过载时会通过控制电路上的继电器执行自动断电，切断传输制电动机的电源，避免电动机的不当运转，不但可延长电动机的使用寿命，更能提高本实用新型行驶中的安全性。

为达到上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

本实用新型的自行车的电动机控制装置，包括一个控制电路，还包括一个磁通感应单元；

磁通感应单元包括一个感应线圈座，其上设有一个感应线圈组，感应线圈组间穿设有一滑杆，滑杆一端伸入感应线圈组，滑杆另一端通过线体连接自行车把手上的加速器；

感应线圈组和控制电路连接，控制电路以脉冲调制方式控制电动机转速。

其中：所述磁通感应单元的一感应线圈座中央形成有一个凸块，凸块形成有一穿置所述滑杆的定位孔；

感应线圈座前端设有一个L形定位片，定位片上形成有供滑杆另一端穿出的穿孔。

其中：所述滑杆的一端位于线圈中移动，另一端贯穿所述定位片，并形成一连接部，且滑杆靠近中央处形成有一段调整螺纹，设有一个用以调整滑杆位于线圈中的长度的调整螺帽；

滑杆上套设有一个弹性结构，弹性结构位于定位片及凸块间。

其中：所述弹性结构为一弹簧。

其中：所述控制电路包括：

一个PWM控制单元，其输入端和所述感应线圈组连接；

一个电动机驱动电路，其输入端连接PWM控制单元的输出端，输出端连接电动机；

一个电源开关电路，其输入端连接PWM控制单元的另一输出端，其输出端连接一继电器；

一个速度限制电路，其输入端连接电动机，输出端连接PWM控制单元。

以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型的具体结构特征。

附图简要说明：

图1：本实用新型的外观平面图。

图2：本实用新型中磁通感应单元的平面图。

图3：本实用新型中磁通感应单元的剖视图。

图4：本实用新型中控制电路的电路框图。

图5：本实用新型中控制电路的电路图。

图6：本实用新型的工作流程图。

如图1所示，其是一电动自行车的外观示意图，在自行车的适当位置设有一个电气箱10，电气箱10内设有电路控制单元，电路控制单元经过导线和位于后车轮上的电动机(图中未示)连接，以便控制其转速。

自行车把手处设有一个加速器30，加速器30类似刹车把手，通过控制一拉线的伸缩，提供控制信号给电气箱10内的电路控制单元。

电路控制单元包括有一个利用脉冲宽度调制方式(PWM)控制电动机转速的控制电路及一个利用磁通量变化改变控制电路输出脉冲宽度进而改变电动机转速的磁通感应单元；其中，磁通感应单元的结构，如图2及图3所示，其包括有：

一个感应线圈座120，感应线圈座120中央适当部位形成有一个凸块121，凸块121形成有一个贯穿的定位孔1211。

一个设于感应线圈座120上的感应线圈组12，感应线圈组12通过一导线组20与控制电路11连接，并将其感应磁通量的变化值传输至控制电路11，且感应线线圈组12的轴心与定位孔1211的轴心位于同一直线上。

一个固设在感应线圈座120前端的L型定位片124，定位片124上形成有穿孔129，穿孔129与凸块121上的定位孔1211及线圈122的轴心位于同一直线上。

一个贯穿穿孔129、定位孔1211的滑杆123，滑杆123通过定位孔1211定位，且滑杆123具有一个第一端，其在线圈122中移动以及一个第二端，其贯穿定位片124后形成一连接部128，滑杆123靠近中央处形成有一段调整螺纹1231，并通过一线体301连接至设在手把上的加速器30。

一个螺设在调整螺纹1231上的调整螺帽126，调整螺帽126可调整滑杆123伸入感应线圈组12的长度。

一个螺设在调整螺纹1231上并迫紧调整螺帽126的制动螺帽127，由制动螺帽127的迫紧作用可避免调整螺帽126松动。

一个由滑杆123穿设并位于调整螺帽126与定位片124间的弹性结构125，以赋予滑杆123回复弹力；在本实施例中，弹性结构采用如图3所示的螺旋弹簧。

磁通感应单元的工作方式，是通过加速器30拉动线体301，使滑杆123在感应线圈组12间伸缩，当滑杆123伸入感应线圈组12的长度产生变化时，感应线圈组12感应的磁通量也发生变化，而控制电路11即根据该磁通量的变化调整输出脉冲宽度，以改变电动机转速，进而控制自行车的车速。

控制电路11通过铜柱201垫高并固设在感应线圈座120上，控制电路11连接有一个继电器110，利用继电器110控制电动机的电源，以便在过载或失速时切断电动机电源。

如图4所示，其为控制电路11的电路图，其包括：

一个PWM控制单元111，可接受感应线圈组12送入的控制信号；

一个电动机驱动电路112，用于接受PWM控制单元111的输出信号，以驱动电动机运转，当输出脉冲信号宽度改变，电动机转速也同时改变；

一个电源开关电路113，用于接受PWM控制单元111的控制信号，通过继电器110控制电源是否供应给电动机；

一个速度限制电路(保护电路)114，由电动机负载端检出转速信号经转换后回授予PWM控制单元111，以进行转速控制或作为电流过载保护；其中：

PWM控制单元111同时接受自行车刹车信号，当PWM控制单元111接受刹车信号，将通过电源开关电路113切断电动机电源，以停止电动机动力。

系统激活时，PWM控制单元111输出信号使电动机驱动电路112工作，并同时输出信号激活电源开关电路113开始供电，由电动机驱动电路112驱动电动机开始运转。

运转过程中，速度限制电路114自负载端检出转速信号，并回授到PWM控制单元111以调节电动机转速。

控制电路11的详细电路图，如图5所示，其中，PWM控制单元111采用型号为PIC36C73的集成电路；速度限制电路114包括两个运算放大器LM339；电动机驱动电路112主要包括型号为HP3150的集成电路；电源开关电路113包括一个晶体管及一个继电器110。

有关本实用新型的工作方式请配合参阅图1、图3所示，当电气箱10的电源经由锁匙开关101被打开后，骑乘者可通过设于把手上的加速器30拉动滑杆123，当滑杆123伸入感应线圈组12的长度改变时，感应线圈组传输到控制电路11的磁通量将产生变化，磁通量的变化将改变控制电路11输出信号的脉冲宽度，用来控制电动机的转速，使得电动自行车行驶的速度可由骑乘者操控自如。

请参阅图6，其是本实用新型工作的流程图，当骑乘者遇紧急状况或欲减速而刹车时，刹车信息将送到控制电路11，控制电路11再通过继电器110进行断电，以中断电动机电源使其停止运转，可节省能源，更能延长电动机的使用寿命；

控制电路11设有速限功能，在本实施例中设定为时速26公里，当电动自行车的速度超过每小时26公里，受控于控制电路11的继电器110仍将对电动机实施断电，以确保骑乘者的安全，且电动自行车的电动机若因短路或其它原因而造成电流过载，将为控制电路11中的速度限制电路114所检知，而由继电器110立即切断电动机电源，当以上断电因素排除后，继电器110即恢复通电，使电动自行车得以继续行驶。

与现有技术相比，本实用新型具有如下效果：

本实用新型中电动机由磁通感应单元配合控制电路控制，不需踩踏即可直接加速的电动自行车的电动机控制装置，而由磁通感应单元所输出的磁通量将改变控制电路的输出脉冲宽度，便于调整自行车前进的速度。

本实用新型在刹车及电动机过载时会通过控制电路上的继电器执行自动断电，切断传输制电动机的电源，可避免电动机的不当运转，不但可延长电动机的使用寿命，更能提高本实用新型行驶中的安全性。

Claims (5)

1．一种自行车的电动机控制装置，包括一个控制电路，其特征在于：还包括一个磁通感应单元；

磁通感应单元包括一个感应线圈座，其上设有一个感应线圈组，感应线圈组间穿设有一滑杆，滑杆一端伸入感应线圈组，滑杆另一端通过线体连接自行车把手上的加速器；

感应线圈组和控制电路连接，控制电路以脉冲调制方式控制电动机转速。

2．根据权利要求1所述的自行车的电动机控制装置，其特征在于：所述磁通感应单元的一感应线圈座中央形成有一个凸块，凸块形成有一穿置所述滑杆的定位孔；

感应线圈座前端设有一个L形定位片，定位片上形成有供滑杆另一端穿出的穿孔。

3．根据权利要求2所述的自行车的电动机控制装置，其特征在于：所述滑杆的一端位于线圈中移动，另一端贯穿所述定位片，并形成一连接部，且滑杆靠近中央处形成有一段调整螺纹，设有一个用以调整滑杆位于线圈中的长度的调整螺帽；

滑杆上套设有一个弹性结构，弹性结构位于定位片及凸块间。

4．根据权利要求3所述的自行车的电动机控制装置，其特征在于：所述弹性结构为一弹簧。

5．根据权利要求1所述的自行车电动机控制装置，其特征在于：所述控制电路包括：

一个PWM控制单元，其输入端和所述感应线圈组连接；

一个电动机驱动电路，其输入端连接PWM控制单元的输出端，输出端连接电动机；

一个电源开关电路，其输入端连接PWM控制单元的另一输出端，其输出端连接一继电器；

一个速度限制电路，其输入端连接电动机，输出端连接PWM控制单元。

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