電動自行車機械變速式電機控制器及其控制變速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電動自行車電機控制器，尤其涉及一種電動自行車機械變速式電機控 制器及其控制變速方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電動自行車電機控制器均具備電機調(diào)速功能，是根據(jù)轉(zhuǎn)把信號強弱改變電 機電流來控制電機轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)速目的。電機初始設(shè)計就只有一個最佳效率轉(zhuǎn)速。如果 按高速行駛時為最佳效率來設(shè)計則低速性能很差，即起步爬坡能力差；如果按起步爬坡時 為最佳效率來設(shè)計則高速行駛性能很差，即費電。高速特性與低速特性只能進行取舍，電機 設(shè)計時還是主要考慮電動自行車的續(xù)航能力的提高上，因此將電機設(shè)計成高速行駛時效率 最佳方案來設(shè)計，一般為20~25km/h。這種通過電流來控制電機轉(zhuǎn)速的方法雖然解決了一 些變速的需要，但是受到電機本身特性的限制，在起步或爬坡等低速時電流過大且轉(zhuǎn)矩不 足的問題，為了解決上述問題而現(xiàn)采用的方法是加大電機功率，以彌補起步、爬坡能力的不 足?，F(xiàn)有電動自行車的最大缺點是起步和爬坡能力很差，起步和爬坡時必須腳蹬輔助才可 以。如果緊靠電機來起步或爬坡，因負荷大，使電機發(fā)生阻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，易燒毀電機，而且大電流 放電對蓄電池造成沖擊性傷害，縮短蓄電池使用壽命。
[0003] 目前電動自行車行業(yè)亟待解決在不加大電機功率的條件下提高電動自行車起步、 爬坡能力的這一最大未解難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種電動自行車機械變速式電機 控制器及其控制變速方法，通過增加變速模式選擇功能及電機正反轉(zhuǎn)控制功能，實現(xiàn)控制 電動自行車電機機械變速，解決了電動自行車正常續(xù)航工作狀態(tài)能力以及起步或爬坡能力 二者不能兼得的問題。
[0005] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：一種電動自行車機械變速式電機控 制器，其特征是：包括中央處理器、譯碼單元、電機驅(qū)動電路和電流檢測單元，所述中央處理 器分別與譯碼單元、電流檢測單元和執(zhí)行器驅(qū)動電路連接；
[0006] 所述譯碼單元將采集到的電機轉(zhuǎn)子位置信號輸送給中央處理器構(gòu)成把騎行速度 作為自動變速模式下的速度判斷回路，中央處理器根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置信號變換的頻率判斷 電動自行車的騎行速度；
[0007] 所述中央處理器采集剎車信號、電池電壓信號、轉(zhuǎn)把信號、自動或手動模式選擇信 號以及低速檔或高速檔選擇信號通過電機驅(qū)動電路控制電機；
[0008] 所述電機驅(qū)動電路的輸出端分別與電機和電流檢測單元連接，所述電流檢測單元 與中央處理器連接共同構(gòu)成把采集電機工作電流與設(shè)定電流進行比較作為自動變速模式 下的電流判斷回路，電機驅(qū)動電路的輸出端讀取電壓值并輸入到電流檢測單元，電流檢測 單元將電壓信號放大后提供給中央處理器。
[0009] 所述電機驅(qū)動電路由六只開關(guān)管構(gòu)成橋式連接驅(qū)動電路。
[0010] -種電動自行車機械變速式電機控制器的控制變速方法，其特征是：增加變速模 式和電機正反轉(zhuǎn)控制功能，控制電動自行車電機的機械變速，具體步驟如下：
[0011] 1)選擇自動變速模式，采集電機的轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子位置信號通過譯碼單元將其傳輸 給中央處理器；
[0012] 2)中央處理器根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置信號變換的頻率計算出電動自行車的騎行速度， 把騎行速度作為自動變速模式下變速判斷的條件之一；
[0013] 3)在電機驅(qū)動電路的輸出端讀取電壓值并輸入到電流檢測單元，電流檢測單元將 電壓信號放大后提供給中央處理器，作為自動變速模式下變速判斷的另一個條件；
[0014] 4)中央處理器根據(jù)騎行速度和電機運行的電流值，判斷電機轉(zhuǎn)向，并將相應的控 制信號提供給電機驅(qū)動電路，根據(jù)中央處理器提供的信號依次接通電機驅(qū)動電路中不同的 開關(guān)管，控制電機的各相導通方向及導通順序，控制電機正、反轉(zhuǎn)工作，實現(xiàn)電動自行車電 機的機械變速。
[0015] 所述電機為可變減速比的輪轂電機或無刷直流電機減速器組。
[0016] 所述變速模式設(shè)置手動變速模式，通過高/低速檔選擇開關(guān)，選擇高速檔時電機 正轉(zhuǎn)，選擇低速檔時電機反轉(zhuǎn)。
[0017] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明與可變減速比的輪轂電機配合使用，具有自動 變速和手動變速兩種變速模式，自動變速模式下可根據(jù)行駛速度、阻力、電流等參數(shù)的變化 自動變速到最佳運行狀態(tài)，手動變速模式下可根據(jù)用戶的需要隨時進行變速，機械變速不 僅解決了電動自行車起步能力及爬坡能力差的問題，而且將電動車的使用范圍從平原地區(qū) 擴展到山區(qū)丘陵地區(qū)。同時減小對電池的沖擊，保持電池性能延長使用壽命。另外，擴大電 機最佳效率范圍，省電延長續(xù)航距離，適用于電動自行車、電動三輪車或老年代步車。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明的工作流程圖；
[0020] 圖3是現(xiàn)有電機驅(qū)動電路示意圖。
[0021] 圖中：1、電機，2、線圈C相，3、線圈B相，4、線圈A相，5、電機轉(zhuǎn)子位置信號Ha，6、 電機轉(zhuǎn)子位置信號Hb，7、電機轉(zhuǎn)子位置信號He，8、電流米樣電阻，9-1、T1開關(guān)管，9-2、T2開 關(guān)管，9-3、T3開關(guān)管，9-4、T4開關(guān)管，9-5、T5開關(guān)管，9-6、T6開關(guān)管。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合較佳實施例詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0023] 實施例1
[0024] 詳見附圖1，本發(fā)明提供了一種電動自行車機械變速式電機控制器，包括中央處理 器、譯碼單元、電機驅(qū)動電路和電流檢測單元，所述中央處理器分別與譯碼單元、電流檢測 單元和執(zhí)行器驅(qū)動電路連接；所述譯碼單元將采集到包括電機轉(zhuǎn)子位置信號Ha5,電機轉(zhuǎn) 子位置信號ffi6,電機轉(zhuǎn)子位置信號He7的電機轉(zhuǎn)子位置信號輸送給中央處理器構(gòu)成把騎 行速度作為自動變速模式下的速度判斷回路，中央處理器根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置信號變換的頻 率判斷電動自行車的騎行速度；所述中央處理器采集剎車信號、電池電壓信號、轉(zhuǎn)把信號、 自動或手動模式選擇信號以及低速檔或高速檔選擇信號通過電機驅(qū)動電路控制電機1;所 述電機驅(qū)動電路的輸出端分別與電機的線圈C相2,線圈B相3、線圈A相4及電流檢測單 元連接，所述電流檢測單元與中央處理器連接共同構(gòu)成把采集電機工作電流與設(shè)定電流進 行比較作為自動變速模式下電流判斷回路，電機驅(qū)動電路的輸出端讀取電壓值并輸入到電 流檢測單元，電流檢測單元將電壓信號放大后提供給中央處理器，所述電機驅(qū)動電路由六 只開關(guān)管9-1、9-2至9-6構(gòu)成橋式連接驅(qū)動電路。
[0025] 詳見附圖2、一種電動自行車機械變速式電機控制器的控制變速方法，增加變速模 式和電機正反轉(zhuǎn)控制功能，控制電動自