用于车辆的电机速度控制器制造技术

一种在自行车中使用的电机速度控制器，包括提供推进力以使自行车移动的电机。比较实际电机速度和目标电机速度，如果实际电机速度较低，则向电机提供更大电流，如果实际电机速度较高，则向电机提供较小的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于车辆的电机速度控制器，特别是涉及电动自行车 的电机速度控制器。
技术介绍
目前，电动车辆制造商通常采用可编程的微控制器方案来控制车辆速度。美国专利No.6727668Bl揭示了这些方案中的一种，图l示出了该方 案的方框图。在可编程微控制器144中对控制算法预先编程，外部输入之一是用户 的油门调节命令。多相电机110由转子120和定子130构成。直流源140 通过开关组142驱动电机的不同相位，控制器144通过选通(gate)驱动 器146控制所述开关组142。电流传感器148把不同相位的电流状况反馈 给控制器144，同时分别通过位置传感器146和速度近似器150反馈位置 和速度信息。控制器144根据这些反馈信号调节开关组142，以实现参考， 用户输入。然而，由于使用了可编程微控制器，该方案比较昂贵。本专利技术利用简 单的逻辑门和计数器来实施电机速度控制器，从而克服了该缺陷。可以很 容易地将逻辑门和计数器集成到硅中，从而提供不需要可编程微控制器的 低成本系统解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是用包括简单的逻辑门和计数器的便宜且简单的方案 来替换电机控制系统中的可编程微控制器。根据本专利技术，用于车辆的电机速度控制器包括电机，用于提供使车 辆移动的推动力；设置在电机上的位置传感器，用于产生电机的位置信息; 电机速度计数器，用于产生实际的电机速度信号；电机功率驱动器，用于向电机传递电能，并产生驱动电流信号；脉冲宽度调制(P丽)逻辑控制，用于根据位置信息和P丽命令信号来控制电机功率驱动器；模拟比较器， 用于将驱动电流信号与驱动控制信号进行比较，和产生P丽命令信号；输 入电压设置设备，用于产生目标电机速度信号；模拟比较器，用于将实际 电机速度信号与目标电机速度信号进行比较，和产生比较结果；和增/减 计数器，用于根据比较结果增加或减小计数数量，和产生驱动控制信号。本专利技术与现有技术的主要区别是替换了其中对控制算法编程的(如图 1中所示的)可编程微控制器144。根据本专利技术，采用便宜并且易于集成到硅芯片上的逻辑门、比较器和 计数器来实现控制环路。本专利技术特有的特征是利用模拟比较器将车辆用户 的输入命令与电机的运行速度进行比较，用于速度决定命令。增/减计数 器利用该速度决定命令来控制电机的速度。增/减计数器的使用提供了在 开环和闭环操作之间无缝地进行切换，在DAC值中没有突然改变时对速度 环路没有太多的扰动的优点。 一次只改变一个计数的增/减计数器的特性 也因此使该系统更稳定。通过增加锁存器和用于把参考速度与实际速度进 行比较的数字比较器能够实现诸如巡航控制功能之类的附加特性。附图说明图1是表示采用可编程微控制器的传统电机速度控制方案的方框图； 图2是表示采用根据本专利技术实施例的简单计数器和逻辑电路的电机速 度控制架构的方框图；和图3示出了 P丽信号相对于内部时钟和电流传感电压的时序图。具体实施例方式根据本专利技术的、用于车辆的电机速度控制器可以应用于诸如自行车、 三轮车、轮椅、购物推车或任何具有轮子的其他车辆之类的许多种电动车 辆。在此，以电动自行车为例进行说明。应该指出，电动自行车只是电动 车辆的一个实例，在此仅用于说明的目的。用于车辆的电机速度控制器能够以两种模式工作，即，油门调节模式 和巡航模式。下面说明油门调节模式的配置。参考图2，用于车辆的电机速度控制器具有与自行车的车轮(未示出) 相连的电机11，用于向车轮提供驱动力，和一个或多个位置传感器12， 用于检测电机的角度位置以及电机的角速度。电机速度控制器还具有下列装置。电机速度计数器13，用于根据来自位置传感器12的电机的角速度 来产生实际的电机速度信号。N比特DAC (数字模拟转换器)，比较器2， 用于把实际的电机速度信号与从输入电压设置设备1产生的目标电机速度 信号进行比较。操作者可以转动输入电压设置设备1上的拨号盘(未示出)， 以设置目标电机速度。比较器2产生比较结果，例如，当目标电机速度信 号高于实际电机速度信号时，产生HIGH(高)电平，而当目标电机速度信 号低于实际电机速度信号时，产生L0W (低)电平。开关3用于在油门调 节模式操作和巡航模式操作之间进行选择。如果输入到增/减计数器4的 是HIGH电平，增/减计数器4增加计数，如果输入到增/减计数器4的是 LOW电平，增/减计数器4减小计数，和产生驱动控制信号5。 N比特DAC 6 把数字格式的驱动控制信号5转换成模拟格式7。比较器8将驱动控制信 号7与驱动电流信号22进行比较，并产生P丽命令信号。P丽(脉冲宽度 调制)逻辑模块9从比较器8和内部时钟24接收P丽命令信号，并产生 P丽信号23。电机功率驱动器10接收P丽信号23，向电机ll提供驱动电 流，并且还产生驱动电流信号22。提供上述配置来执行油门调节模式操作。 用于车辆的电机速度控制器还具有用于执行巡航模式操作的下列装置。当操作者选择巡航模式操作时，巡航模式选择模块18产生巡航模式 选择信号20。电机速度计数器捕获经锁定开关19传送到锁存器17的实时 速度信息。响应巡航选择信号20的启动边缘，锁定开关19瞬时断开电机 速度计数器13与锁存器17的连接。于是，锁存寄存器17锁存刚好在巡 航模式选择信号20的启动边缘之前的最新的电机速度信号。数字比较器 21把来自锁存器17的锁存电机速度信号与来自电机速度计数器13的当前 电机速度信号(锁存之后产生的电机速度信号)进行比较。比较器21产 生速度比较结果。例如，如果当前的电机速度高于锁存的电机速度信号， 比较器21则产生LOW电平，如果当前的电机速度低于锁存的电机速度信 i号，比较器21则产生HIGH电平。开关3在比较器2和数字比较器21之间有选择地改变到增/减计数器4的连接。当产生巡航模式选择信号20时， 开关3转动到将数字比较器21与增/减计数器4相连。未产生巡航模式选 择信号20时，开关3转动到将比较器2与增/减计数器4相连。 接下来，描述油门调节模式操作。比较器2从输入电压设置设备1接收目标电机速度信号，该目标电机 速度信号呈由自行车骑行者命令的电动自行车的油门调节电压的形式。目标电机速度信号被输送到模拟比较器2的非倒相输入端(由"+ " 表示)。来自n比特DAC 15的实际电机速度信号16被输送到比较器2的 倒相输入端(由"-"表示)。当在其非倒相输入端的电压电平高于或低于 其倒相输入端的电压电平时，分别将其设置为HIGH电平或LOW电平。模拟比较器2的输出通过开关3被施加到增/减计数器4。当模拟比较 器2的输出是HIGH电平时增/减计数器4进行递增计数，而当模拟比较器 2的输出是LOW电平时增/减计数器4进行递减计数。增/减计数器4的输 出是直接施加到n比特DAC 6的输入端的n比特二进制码5。 n比特DAC 6 将二进制码5转换成模拟信号7，即驱动控制信号。随后，模拟比较器8将驱动控制信号7与驱动电流信号22进行比较。 驱动电流信号22与电机11中的驱动电流成比例。比较器8的输出被作为 P丽命令信号施加到控制电机功率驱动器10的接通和断开的P丽逻辑模块 9,电机功率驱动器10可以是半桥功率驱动器10，或任何其他类型的功率 驱动器。参考图3，示出了驱动控制信号7与驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的电机速度控制器，包括：电机，用于提供使所述车辆移动的推动力；设置在所述电机上的位置传感器，用于产生所述电机的位置信息；电机速度计数器，用于产生实际的电机速度信号；电机功率驱动器，用于向所述电机传递电能，并产生驱动电流信号；脉冲宽度调制逻辑控制，用于根据所述位置信息和脉冲宽度调制命令信号来控制电机半桥功率驱动器；模拟比较器，用于将驱动电流信号与驱动控制信号进行比较，和产生脉冲宽度调制命令信号；输入电压设置设备，用于产生目标电机速度信号；模拟比较器，用于将实际的电机速度信号与目标电机速度信号进行比较，和产生比较结果；和增／减计数器，用于根据所述比较结果增加或减小计数数量，并产生驱动控制信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：江天佑，张建德，刘宇斌，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，松下半导体亚洲私人有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]