[發明專利]無刷電動自行車控制器驅動方法

無效

• 申請號: 200910196847.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101656503A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 袁亞軍
• 申請（專利權）人: 袁亞軍
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 金碎平

技術領域

本發明涉及一種電動自行車控制器驅動方法，尤其涉及一種無刷電動自行車控制器驅動方法。

背景技術

電動自行車是目前常用的一種代步工具，具有電力驅動、腳踏驅動、電力和腳踏并用等功效。電動自行車的原理和結構都不復雜，可以認為是在自行車的基礎上加一套電機驅動機構組成。圖1是現有技術的無刷電動自行車結構示意圖，請參見圖1，蓄電池1經過控制器2給電機3送電，電機放在后車輪中，電機3的旋轉帶動自行車的行進，電機通過位置傳感器6向控制器反饋轉子位置信號以便控制器進行電子換相控制。電動自行車的控制器2連接調速手柄4，在腳踏中軸上裝有助力傳感器5，轉動調速手柄4可以讓控制器2檢測到不同的電壓值，控制器2根據電壓值大小，模擬調節輸送給電機電壓的高低，從而控制了電機2的轉速。

目前電動自行車廣泛采用的是直流永磁電機，直流永磁電機按照是否采用電刷換向可分為有刷電機和無刷電機兩種。其中，有刷電機控制較簡單，但因其電刷易磨損的電刷帶來的維修保養工作量相對較大、使用壽命相對較短等缺點。而直流無刷電機是一種特殊的直流電機，它采用內置傳感器外加電子換向器的方法進行電子換向，由于無刷電機消除了電刷的磨損，以及電刷接觸所產生的噪聲，因此不但結構簡單，而且電機壽命長，維修保養工作量小。但直流無刷電機采用電子換向原理工作，其控制過程比有刷電機復雜得多，因此對控制器質量的要求也高得多。

無刷電機控制器的主要原理是根據電機的位置反饋信號，控制電機三相驅動上下臂MOS管的導通和截止，從而實現電子換向控制電機轉向，并輸出電壓信號控制直流電機轉速。電動車零啟動時(即從靜止開始啟動)，如果轉把給得很小，電動車啟動很慢；如果轉把給得較大，轉速上來時有一小段比較大的類似于急剎車的尖叫聲，人坐在車上，感到有輕微的抖動(由轉矩脈動造成的)。這是由零速到一定速度時，換相產生的轉矩脈動引起的，在很低速度換相時刻，比如A相換到B相，C相不參與換相，則C相有續流存在，并且時間比B相導通的時間長，由于在換相期間，轉矩的大小主要由非換相相電流決定，這樣C相的電流在換相期間由AC相續流與B相導通電流疊加，AC相電流減小慢，B相電流增加快，在后段C相的電流就加大，從而引起轉矩脈動，從理論上講，只要控制好非換相相電流使其為一常數(在換相期間)就能很好地解決啟動抖動和噪聲問題，但在零啟動，電機處于堵轉狀態，啟動電流變化很快，如果控制不當，或者導致啟動力矩不足，或者仍然不能消除啟動噪聲。很多電動車廠商建議用戶腳踏騎行一陣，等電機車轉動起來后再進入電動模式，如何解決零啟動抖動和噪聲問題，一直是無刷電動自行車控制難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種無刷電動自行車控制器驅動方法，不需要直接控制啟動電流，就能有效解決零啟動抖動和噪聲問題。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種無刷電動自行車控制器驅動方法，所述控制器的輸入端和調速手柄、轉子位置傳感器相連，輸出端和直流電機相連；所述控制器根據轉子位置傳感器的信號進行電子換向控制電機轉向，并輸出電壓信號控制直流電機轉速，其中，所述驅動方法包括如下步驟：(1)零啟動時，所述控制器直接等比率輸出電壓信號控制所述直流電機轉速；(2)正常運行時，所述控制器根據調速手柄的輸入控制所述直流電機轉速。

上述的驅動方法，其中，所述直流電機為三相永磁直流電機，所述轉子位置傳感器為三個在空間成等邊三角形分布的霍爾位置傳感器，所述控制器包括上三相橋臂和下三相橋臂，每相橋臂由一個MOS管控制通斷，所述控制器按照三相六拍運行，按照次序分別導通上三相橋臂和下三相橋臂中一個MOS管，每隔60°電角度換一個MOS管通斷，通過六次電子換向控制電機旋轉一圈，并輸出對應電壓信號控制電機轉速。

上述的驅動方法，其中，零啟動時，所述控制器按照三相六拍方式進行六次電子換向模擬電機霍耳信號旋轉一圈，并輸出預升電壓信號。

上述的驅動方法，其中，零啟動時，所述控制器超前0°～30°電角度換相。

上述的驅動方法，其中，所述調速手柄的輸入和直流電機的速度都為零時，設置零啟動標記，所述直流電機的速度達到預設值時清除零啟動標記。

本發明對比現有技術有如下的有益效果：本發明在零啟動時，所述控制器直接等比率輸出電壓信號，當轉速達到一定值后，再把電壓信號的控制權交給霍耳轉把，因此避免零啟動時手柄輸入過大導致輸出電壓信號變化過大，有效消除零啟動抖動和噪聲。此外，本發明通過預先提升MOS管電壓、超前換相進一步消除零啟動抖動和噪聲。

附圖說明