電動自行車控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘 要：現(xiàn)如今電動車中最核心的部件電動機通常都是由直流、感應(yīng)、開關(guān)磁阻、永磁無刷四種電動機構(gòu)成。無刷式電動機作為一種新型的控制電動機的系統(tǒng)，因為它有著很多優(yōu)良的特性；高效，節(jié)能，被大量使用。在以后的經(jīng)濟生活生產(chǎn)中，有非常大的使用價值。無刷直流電機因為采用了電子替換、機械換相、電刷等技術(shù)，使其具備了多種電機所具備的優(yōu)點，可靠，日常維護(hù)簡單方便，所以在今后的發(fā)展中會被廣泛的使用。

關(guān)鍵詞：電動自行車；控制系統(tǒng)；設(shè)計工作

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 18-0000-01

永磁無刷直流電機因為其功率較小，所以非常適合用在電動自行車等小微型交通工具上，為了迎合和符合市場的需要，也是伴隨著人們生活水平的不斷提高，本文做了詳盡的關(guān)于電動車調(diào)節(jié)系統(tǒng)做出了詳盡的研究。討論如何將轉(zhuǎn)速測試、時速顯示、報警系統(tǒng)等幾種市場需求很大的新型功能加入到現(xiàn)有電動自行車上，系統(tǒng)本身應(yīng)該使用控制電路嵌入式底層硬件，例如使用ATMEL公司的生產(chǎn)的對應(yīng)型號的單片機，根據(jù)相關(guān)物理特性對于單極PWM寬頻調(diào)制，因為其位置轉(zhuǎn)換在控制系統(tǒng)中的電機換相，為了更好的進(jìn)行轉(zhuǎn)速測試，并且顯示其速度，這就需要同時協(xié)調(diào)好軟硬件，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)需求。工作內(nèi)容有以下幾個方面：硬件方向的電源控制、MOSFET驅(qū)動更新、轉(zhuǎn)速以及位移監(jiān)控、電路控制系統(tǒng)、電流流向控制、速度速率精確顯示、照明以及保護(hù)系統(tǒng)、通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出對應(yīng)的工程圖。

一、無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)及原理

永磁無刷電機是隨著科學(xué)技術(shù)不斷更新發(fā)展，以及材料科學(xué)的不斷突破而產(chǎn)生的一項新技術(shù)。它自從問世以來就被廣泛應(yīng)用于直流電機的各類換向裝置中。既有很多優(yōu)秀的新特性又保持了原有技術(shù)的應(yīng)有特性，做到了魚和熊掌兼得。所以在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)廣受歡迎。而如今我國國內(nèi)產(chǎn)的一些電動車種類繁多，驅(qū)動系統(tǒng)也基本由無刷、有刷兩種電機構(gòu)成。工作電壓在24V到46V之間，功率為正常功率，正常工作時，遵循行業(yè)的相應(yīng)電流，對于最小電壓24V的電動車應(yīng)該使其額定電流值也較小。直流機的主要結(jié)構(gòu)由本機、傳感器、電子電路開關(guān)三部分構(gòu)成。傳感器應(yīng)該于電機轉(zhuǎn)軸完整連接。位置傳感器中的定子通電一段時間后，應(yīng)該讓電流和轉(zhuǎn)子在兩個磁極所產(chǎn)生的磁場中因為磁極不同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而由磁場信號得到和轉(zhuǎn)化為電信號，供應(yīng)開關(guān)線路。保障各個相繞維持相應(yīng)的順序。定子內(nèi)導(dǎo)通的電流應(yīng)該按變化順序變化，所以開關(guān)內(nèi)的導(dǎo)入電流應(yīng)該是和轉(zhuǎn)子角度時時同步的，所以在整個系統(tǒng)中它起到了不斷換向的作用。將光感器件假設(shè)成a、b、c三個器件平分360°，在電機內(nèi)部均勻的分部。可以應(yīng)用遮光板在轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行協(xié)調(diào)。從而可以使光線無差別的照射到器件上。應(yīng)該依靠光感元件被照射的幅度作為轉(zhuǎn)子位置的首要判斷依據(jù)。例如：工作內(nèi)容應(yīng)該從N級轉(zhuǎn)到A位置。從而傳感器得到回饋信號，使得電流得到良好的流通。并且應(yīng)該在流入流出兩個方向上規(guī)定好應(yīng)有的磁場，要將磁場和因為電磁場產(chǎn)生的力矩進(jìn)行相反，這樣來造成轉(zhuǎn)子的逆旋轉(zhuǎn)，當(dāng)N級轉(zhuǎn)到B處，b應(yīng)該環(huán)繞接通電流，從而切斷了V2晶體元件的開關(guān)。這樣產(chǎn)生的應(yīng)有的磁場和正確的轉(zhuǎn)軸角度，為了產(chǎn)生逆向的環(huán)繞電磁場轉(zhuǎn)動力矩，應(yīng)該將磁場的兩極進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換將N級調(diào)整到新的位置，假設(shè)它為C處，不斷的保障上一個位置而替換最新的位置，如此往復(fù)，電動機就可以高效的運轉(zhuǎn)起來，從而保障整個電動自行車控制系統(tǒng)的良好運行和正常行駛。在以上的電場、磁場實驗中，為了實現(xiàn)換向這個主要目的，工作中因為定子各組分中存在氣隙從而保障了磁場的旋轉(zhuǎn)為量化的。因為旋轉(zhuǎn)一周為360°所以均分三種類型的磁場類型，因為角度問題會產(chǎn)生3種類型的電磁場狀態(tài)，這樣保證了磁場狀態(tài)每一個都有120°的角度。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理

電動自行車內(nèi)部應(yīng)用的調(diào)控系統(tǒng)是整個電動車最核心的系統(tǒng)，它要同時處理內(nèi)部和外部兩個方面的信息，這就要求這個控制系統(tǒng)應(yīng)該有良好的構(gòu)造和復(fù)雜完備的信號處理能力，因為無刷類型的電動機為信號驅(qū)動型，更是需要核心控制器的內(nèi)外無縫銜接的控制，這樣才能更好的勝任核心系統(tǒng)的工作，保障控制器的核心控制調(diào)控策略。系統(tǒng)主要由以下幾個部件構(gòu)成：電源控制器、MOSFET驅(qū)動、電壓控制器、電流保護(hù)器、轉(zhuǎn)速、位置精確測試裝置、剎車系統(tǒng)、聲控系統(tǒng)、光感控制、速度精確顯示等幾個部分。系統(tǒng)整個控制內(nèi)應(yīng)該由蓄電池和整個電流系統(tǒng)配合控制電源的走向。通過電源的輸出，達(dá)到DC控制，而得到不同直流電壓所應(yīng)該得到的光感控制預(yù)警系統(tǒng)以及驅(qū)動程序，還有新型的驅(qū)動型單片機，根據(jù)傳感器得到的輸出信號，控制了整個PWM信號的流向，將變動的電流轉(zhuǎn)化為驅(qū)動中電流脈沖信號。通過整合、分壓、分流控制整個系統(tǒng)。使轉(zhuǎn)速得到完美同步的控制，俗稱的88號電動機接受了霍爾茲曼電流信號，當(dāng)接收到相應(yīng)的信號時要及時的進(jìn)行轉(zhuǎn)譯和傳輸，這決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)電流電路的控制，采用負(fù)載過壓傳輸電壓，當(dāng)電壓過大時候，電流也會很大，這樣促使單片機進(jìn)行自我保護(hù)預(yù)警，避免整個系統(tǒng)的損毀。

88號機引進(jìn)了小型封裝系統(tǒng)，所以價格方面有著相當(dāng)大的優(yōu)勢，在一些工廠式流水式生產(chǎn)過程中能非常有效的降低成本，而且性能十分的優(yōu)異，性價比非常的高。ATmega88有著眾多的優(yōu)勢，現(xiàn)列舉幾個方面：小字節(jié)編譯能力（即在小區(qū)間內(nèi)能有優(yōu)秀的編譯能力）512字節(jié)，最小單元的SRAM，三方面最靈活的計數(shù)系統(tǒng)和電流系統(tǒng)的借口，分別控制電流開關(guān)。可執(zhí)行的嵌入式單片元件，面向內(nèi)部的接口和編譯通道，10位多口徑的定時系統(tǒng)，通過內(nèi)部振蕩，保證了預(yù)警能力，而且這種系統(tǒng)還有低能量狀態(tài)下可采取節(jié)能模式。

三、結(jié)束語

單片機作為電動自行車控制系統(tǒng)中核心的部件應(yīng)該對整個系統(tǒng)進(jìn)行完整的控制，使用了換相、速度、位置等多方面的監(jiān)控系統(tǒng)，保障了PWM的調(diào)控機制，并且因為專用驅(qū)動型芯片的使用使得整個系統(tǒng)得到了優(yōu)化，減少的外部設(shè)備的數(shù)量，同時采用了由WTB015芯片構(gòu)成的預(yù)警系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)的安全和流暢性得到大幅度的提高，同時使用高性價比的單片機大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高的競爭力，使消費者也獲得了實惠的同時，提高了智能化和便捷性，而且出行的使用也變得更加便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].北京：高等教育出版社，2013，2：28-32.

[2]陳潔清，江春燕.直流電機速度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].機床與液壓，2013（07）.

[3]李鐵才，杜坤梅.電機控制技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2011，12：23-26.

[9]黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù)（第3版）[M].機械工業(yè)出版社，2013，1：36-39.