[實用新型]電動自行車用開關(guān)磁阻電動機控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320854332.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203675016U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫冠群
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電動自行車驅(qū)動控制領(lǐng)域，具體涉及電動自行車用開關(guān)磁阻電動機(簡稱：SRM)控制裝置。

背景技術(shù)

電動自行車電動機驅(qū)動領(lǐng)域，直流有刷電動機的綜合性能較差，幾乎已經(jīng)被業(yè)界淘汰，這是人所共知；異步電動機需要交流電，車體內(nèi)蓄電池只能提供直流電，需要逆變器，體積、成本、控制的復(fù)雜性相對太高，也基本舍去；步進(jìn)電機帶載能力差；當(dāng)前永磁直流無刷電動機為業(yè)界使用的主體，在我國尤其是采用輪轂式，即外轉(zhuǎn)子的永磁無刷直流電動機作為電動自行車的電動機驅(qū)動主體在使用。

永磁直流無刷電動機雖然相對有刷直流電動機有很大優(yōu)勢，但從業(yè)界目前看，在維護(hù)方面比較復(fù)雜，基本上電動機出了故障大多數(shù)情況就要更換電動機，成本較高；該類電動機也嚴(yán)重依賴于永磁體，當(dāng)時間久了，尤其長期受溫度變化等的影響，永磁體有失磁的部分，致使電動機整體性能下降，而如果采用高性能稀土永磁材料可有效降低此問題，但成本不得不明顯提高。尤其近些年各類永磁材料的價格都有超常規(guī)的增長。

不管用什么類型電動機，國內(nèi)基本上使用外轉(zhuǎn)子電動機驅(qū)動電動自行車，雖然這種結(jié)構(gòu)的電動機，可采用直接驅(qū)動，效率和控制的快速反應(yīng)性方面有優(yōu)勢。不過，采用外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機，當(dāng)前技術(shù)條件下，開關(guān)磁阻電動機引起的轉(zhuǎn)矩脈動，結(jié)合外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的話，造成的振動、噪音會顯得更加厲害。另外，在我國，近些年來，電動自行車造成的交通事故傷亡比例逐漸增加，除人為因素外，電動車啟動、加速過快，以及制動時的緩慢，是車體本身造成事故的主要因素。

實用新型內(nèi)容

針對以上背景技術(shù)所涉的問題，本實用新型提出了一種內(nèi)轉(zhuǎn)子式的電動自行車用高速開關(guān)磁阻電動機控制裝置。該裝置可相對有效提高運行時的平滑性、可靠性。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

電動自行車用開關(guān)磁阻電動機控制裝置，其特征在于，它包括速度給定(1)、剎車給定(2)、3.3V電源(3)、DSP(4)、蓄電池(5)、第一信號調(diào)理電路(6)、GAL邏輯(7)、第二信號調(diào)理電路(8)、電流檢測(9)、位置傳感器(10)、IPM功率變換電路(11)、SRM(12)，根據(jù)速度給定(1)和剎車給定(2)信號，結(jié)合SPM(12)的實時位置傳感器(10)和電流檢測(9)信息，DSP(4)匯總并集成輸出控制信號，并通過GAL邏輯(7)和IPM功率變換電路(11)實現(xiàn)對SRM(12)的控制，蓄電池(5)供電給IPM功率變換電路(11)的同時，也通過3.3V電源(3)向DSP(4)供電。

本實用新型的其他技術(shù)特征為：

所述速度給定(1)和剎車給定(2)分別通過手柄的電位器模式給定。

所述3.3V電源(3)電路是因應(yīng)DSP所需的電源要求。

所述DSP(4)為TMS320LF28335型，其中也包含欠壓保護(hù)及外圍支持電路。

所述GAL邏輯(7)采用GAL16V8-20D的PLD器件。

所述電流檢測(9)采用穿孔磁平衡式霍爾電流傳感器。

所述位置傳感器(10)內(nèi)置于SRM(12)中，為光電傳感器。

所述IPM功率變換電路(11)，主開關(guān)采用IPM驅(qū)動集成電路，即IGBT及其驅(qū)動電路集成。

所述SRM(12)，采用四相8／6極結(jié)構(gòu)的內(nèi)轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機。

所述剎車給定(2)，通過手柄給定信號，先后通過DSP(4)、GAL邏輯(7)、IPM功率變換電路(11)給予可產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的SRM(12)的相繞組以開通電流。

不管是電流檢測(9)，還是位置傳感器(10)，它們所采集的第一手電流和位置信號都不能直接用于DSP(4)采集辨識，需分別經(jīng)過第一信號調(diào)理電路(6)和第二信號調(diào)理電路(8)，獲得DSP(4)可準(zhǔn)確辨識的高質(zhì)量信號。

本實用新型具有如下技術(shù)效果：

本實用新型所述系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩啟動、電磁制動、寬范圍調(diào)速等主要功能；高啟動轉(zhuǎn)矩這本身就是無需開關(guān)磁阻電動機復(fù)雜控制方法而具備的；由于有減速齒輪，電動機本身可以在常規(guī)的相對高速下運行，如1500r／min作為額定速度，所以不會因為電動自行車的應(yīng)用而大幅度更改電動機的設(shè)計。

本實用新型所述系統(tǒng)用SRM(12)為內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機，通過減速齒輪與電動自行車輪轂連接，雖然這部分有功耗，但結(jié)合SRM(12)本身的高啟動轉(zhuǎn)矩，相對來說有了減速齒輪后，形成的控制精度高，響應(yīng)速度快，并且啟動和調(diào)速運行時速度變化更平滑；同時，相對來說成本較外轉(zhuǎn)子輪轂電機更低些。