电动自行车工作原理与图解

　　忽悠美女老板结局E-bike 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。 图 1-2 驱动电 2 系统方框图 电动自行车采用 SPMC65P2404A 作为主控 MCU。 主要任务是进行调速电压 MCU 检测，电池电压检测，电流检测，过流中断检测，3 霍尔信号检测，1 霍尔信号中断检测，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 电机驱动输出，系统方框 图如下： 图 2-1 系统方框图 3 控制器电气规格 ★型式 ：直流无刷 ★额定电压：36V ★额定扭矩：8.5N.M ★过流：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（ 31.5V ± 0.5 ）； ★电子刹车； ★休眠省电功能。 ★过流（限流为 15A ± 1 ）； ★堵转断流（倒转，转把复位，重电源，自动复位）； 4.1 1：1 助力 ★额定功率：240W ★额定转速：210R/MIN ★欠压：31.5 ± 0.5V 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 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 智能过流， 一是指在高速时(平坦的道上)， 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，过流的参考极限电 流跟当前车速有关。 4.6 智能欠压 智能欠压，当蓄电池电压降至额定值的 90%，36V 电池降为 31.5V 时， 电池自动停止供电，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 车轮便可以系统，继续正常工作。 5 控制板界面 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 28 管脚两种封装。 本设计选用 28 管脚封装， 如图 6?1 所示。28 管脚封装芯片的具体特性如下： ◆ 工作电压：3.0V～5.5V ◆ 工作速度：8MHz ◆ 工作温度：-40℃～85 ℃ ◆ 超强抗干扰、抗静电 ESD 能力 ◆ 4K byte ROM，192 byte RAM ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 23 个通用输入输出口 强大的定时计数器：2 个 8 位、2 个 16 位具有 Capture\Compare\PWM 功能 1 个 1KHz～62.5KHz 的时基 8 通道 10 位精度的 ADC(带外部参考电压) 4 个外部中断，12 个内部中断 SPI 串行通讯接口 2 种省电模式：Halt、Stop 蜂鸣器输出功能 ◆ 4.0V/2.5V 可选低电压复位功能 ◆ 可编程看门狗功能 图 6-1 SPMC65P2404A*28P 封装 7 系统主流程设计 主程序主要采用时间槽轮循方式，每 1MS 走一个分支，共分四个分支，便于 程序控制和功能增加。 图 7－1 主流程图 8 结语 SPMC65 系列芯片以优异的性能和丰富的资源适合于各个公控场合。本设计 采用 SPMC65P2404A 做为主控芯片开发的电动自行车，真正做到低成本、高性能。 欢迎访问我们的网站： 电动车信息港：昆明电动车网：云南电动车网：电动车网：上海电动车网：江苏电动车网：浙江电动车网：无锡电动车网：台州电动车网：联合发布