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电动自行车工作原理
电动自行车是具有电力驱动、脚踏驱动、电力和脚踏并用等功效的绿色环保交通工具。电动自行车的原理和结构都不复杂,可以认为是在自行车的基础上加一套电机驱动机构组成(见图1-1)。蓄电池经过一个控制器给一个电机送电,电机放在后车轮中,电机的旋转带动自行车的行进。电动自行车的控制器连接一个调速手柄,在脚踏中轴上装有助力传感器,转动调速手柄可以让控制器检测到不同的电压值,控制器根据电压值大小,模拟调节输送给电机电压的高低,从而控制了电机的转速。
图1-1电动自行车控制方框图
控制器无刷电机控制的方法是根据电机的位置反馈信号,控制电机三相驱动上下臂MOS管的导通和截止,从而实现电子换向。如下图所示,电机为三角形连接,三相驱动上下臂各MOS管导通顺序组合为:V1-V2,V2-V3,V3-V4,V5-V4,V5-V6,V1-V6。
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图1-2驱动电路
2?系统方框图
电动自行车采用SPMC65P2404A作为主控MCU。MCU主要任务是进行调速电压检测,电池电压检测,电流检测,过流中断检测,3路霍尔位置信号检测,1路霍尔位置信号中断检测,刹车信号检测,1:1助力检测,温度检测,故障显示输出,PWM控制电机转速输出,6路电机驱动输出,系统方框图如下:
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图2-1系统方框图
3?控制器电气规格
★型式???:直流无刷??★额定功率:240W
★额定电压:36V??????★额定转速:210R/MIN
★额定扭矩:8.5N.M???★欠压保护:31.5±0.5V
★过流保护:15±1A
4?控制器功能介绍
★1:1助力;??????????★刹车断电,刹车灯供电;
???★自动巡航;???????????????★欠压保护(31.5V±0.5);
???★电子刹车;???????????????★休眠省电功能。
???★过流保护(限流为15A±1);
★堵转断流(倒转,转把复位,重电源,自动复位);
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4.11:1助力
1:1助力,是指在没有旋转调速车把,电动车电池打开时,电动车会根据骑行者的骑行速度提供1:1助力。
4.2电子刹车
电子刹车,就是指在刹车时能做到让电机的驱动MOS管上臂(或者下臂)全部导通而下臂(或者上臂)截止,电机三相接线全部短接,能使电机产生阻力,达到刹车的效果。
4.3自动巡航
自动巡航,是指把调速车把转到所需的角度,电动自行车达到相应车速后,在5S(时间可变)内调速车把不转动,则电动自行车就保持在这个速度行驶,这时骑行者可以松开调速车把,免去手一直拧着调速车把之累。自动巡航后只有松开调速车把,并重新旋转调速车把,才可以再次调节电动自行车的行驶速度。
4.4堵转断流
堵转断流,是指电动自行车超载时,或是在爬坡时电流过大或者是阻力过大时,导致电机停止转动,系统能检测到这种现象,停止对电机的输出,起到保护作用。发生堵转断流后,只要满足倒转,复位调速车把或电源关闭后再重新打开,三个条件中的一个,系统会重新检测是否有堵转,如果恢复正常,系统会重新正常工作。
4.5智能过流保护
智能过流保护,一是指在高速时(平坦的道路上),最大电流不可以超过15A;二是速度很低时,尤其是在爬坡时电流不可以超过23A,过流保护的参考极限电流跟当前车速有关。
4.6智能欠压保护
智能欠压保护,当蓄电池电压降至额定值的90%,36V电池降为31.5V时,电池
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自动停止供电,从而防止蓄电池放电过深,受到损害。系统会自动检测电池是否欠压,欠压会停止继续工作。在电池欠压停止工作时,会出现电池电压短时间回升,虽然超过欠压的电压值,但系统应不工作,只有当电池电压稳定到额定电压以上,电动自行车才开始正常工作。
4.7休眠省电
当系统在通电状态下,无任何操作,5分钟后会进入到休眠模式,人为转动车轮便可以唤醒系统,继续正常工作。
5?控制板界面
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图5-1系统硬件
6?芯片特性简介
SPMC65P2404A是由凌阳公司设计开发的8位工业级单片机,采用凌阳SPMC65内核,支持位操作指令。具有强大的定时/计数器、丰富的外部中断源以及ADC、PWM、标准通讯接口SPI等多种功能。适用于通用工控场合、计算机外围控制和家电等。SPMC65P2404A有20管脚和2
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