[实用新型]电动自行车用开关磁阻电动机控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动自行车驱动控制领域，具体涉及电动自行车用开关磁阻电动机(简称：SRM)控制装置。

背景技术

电动自行车电动机驱动领域，直流有刷电动机的综合性能较差，几乎已经被业界淘汰，这是人所共知；异步电动机需要交流电，车体内蓄电池只能提供直流电，需要逆变器，体积、成本、控制的复杂性相对太高，也基本舍去；步进电机带载能力差；当前永磁直流无刷电动机为业界使用的主体，在我国尤其是采用轮毂式，即外转子的永磁无刷直流电动机作为电动自行车的电动机驱动主体在使用。

永磁直流无刷电动机虽然相对有刷直流电动机有很大优势，但从业界目前看，在维护方面比较复杂，基本上电动机出了故障大多数情况就要更换电动机，成本较高；该类电动机也严重依赖于永磁体，当时间久了，尤其长期受温度变化等的影响，永磁体有失磁的部分，致使电动机整体性能下降，而如果采用高性能稀土永磁材料可有效降低此问题，但成本不得不明显提高。尤其近些年各类永磁材料的价格都有超常规的增长。

不管用什么类型电动机，国内基本上使用外转子电动机驱动电动自行车，虽然这种结构的电动机，可采用直接驱动，效率和控制的快速反应性方面有优势。不过，采用外转子开关磁阻电动机，当前技术条件下，开关磁阻电动机引起的转矩脉动，结合外转子结构的话，造成的振动、噪音会显得更加厉害。另外，在我国，近些年来，电动自行车造成的交通事故伤亡比例逐渐增加，除人为因素外，电动车启动、加速过快，以及制动时的缓慢，是车体本身造成事故的主要因素。

实用新型内容

针对以上背景技术所涉的问题，本实用新型提出了一种内转子式的电动自行车用高速开关磁阻电动机控制装置。该装置可相对有效提高运行时的平滑性、可靠性。

为了实现上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

电动自行车用开关磁阻电动机控制装置，其特征在于，它包括速度给定(1)、刹车给定(2)、3.3V电源(3)、DSP(4)、蓄电池(5)、第一信号调理电路(6)、GAL逻辑(7)、第二信号调理电路(8)、电流检测(9)、位置传感器(10)、IPM功率变换电路(11)、SRM(12)，根据速度给定(1)和刹车给定(2)信号，结合SPM(12)的实时位置传感器(10)和电流检测(9)信息，DSP(4)汇总并集成输出控制信号，并通过GAL逻辑(7)和IPM功率变换电路(11)实现对SRM(12)的控制，蓄电池(5)供电给IPM功率变换电路(11)的同时，也通过3.3V电源(3)向DSP(4)供电。

本实用新型的其他技术特征为：

所述速度给定(1)和刹车给定(2)分别通过手柄的电位器模式给定。

所述3.3V电源(3)电路是因应DSP所需的电源要求。

所述DSP(4)为TMS320LF28335型，其中也包含欠压保护及外围支持电路。

所述GAL逻辑(7)采用GAL16V8-20D的PLD器件。

所述电流检测(9)采用穿孔磁平衡式霍尔电流传感器。

所述位置传感器(10)内置于SRM(12)中，为光电传感器。

所述IPM功率变换电路(11)，主开关采用IPM驱动集成电路，即IGBT及其驱动电路集成。

所述SRM(12)，采用四相8／6极结构的内转子开关磁阻电动机。

所述刹车给定(2)，通过手柄给定信号，先后通过DSP(4)、GAL逻辑(7)、IPM功率变换电路(11)给予可产生制动转矩的SRM(12)的相绕组以开通电流。

不管是电流检测(9)，还是位置传感器(10)，它们所采集的第一手电流和位置信号都不能直接用于DSP(4)采集辨识，需分别经过第一信号调理电路(6)和第二信号调理电路(8)，获得DSP(4)可准确辨识的高质量信号。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型所述系统具有高转矩启动、电磁制动、宽范围调速等主要功能；高启动转矩这本身就是无需开关磁阻电动机复杂控制方法而具备的；由于有减速齿轮，电动机本身可以在常规的相对高速下运行，如1500r／min作为额定速度，所以不会因为电动自行车的应用而大幅度更改电动机的设计。

本实用新型所述系统用SRM(12)为内转子电动机，通过减速齿轮与电动自行车轮毂连接，虽然这部分有功耗，但结合SRM(12)本身的高启动转矩，相对来说有了减速齿轮后，形成的控制精度高，响应速度快，并且启动和调速运行时速度变化更平滑；同时，相对来说成本较外转子轮毂电机更低些。