本發(fā)明涉及電動(dòng)自行車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電機(jī)控制方法，與該控制方法相適應(yīng)的電機(jī)控制裝置，以及使用該電機(jī)控制裝置的電動(dòng)自行車。
背景技術(shù)：
自行車的倒剎技術(shù)是指通過(guò)倒剎輪轂，將腳踏板反向踩下，鏈條反向運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)倒剎輪轂進(jìn)行剎車制動(dòng)。隨著自行車的倒剎技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)人員開始嘗試在電動(dòng)自行車上也使用倒剎技術(shù)，在此過(guò)程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，雖然可以通過(guò)檢測(cè)倒剎信號(hào)來(lái)切斷電動(dòng)車的電機(jī)輸出，然而由于電動(dòng)自行車的控制器為保證電機(jī)輸出的連續(xù)，使得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)帶有一定的滯后性，在離合器斷開的瞬間，電機(jī)依舊保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于負(fù)載的消失，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速升高，發(fā)出空載的尖嘯聲，影響用戶的騎行體驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種電機(jī)控制方法，與該控制方法相適應(yīng)的電機(jī)控制裝置，以及使用該電機(jī)控制裝置的電動(dòng)自行車。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了電機(jī)控制方法，通過(guò)微控制器采集功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)中的一種或多種，并根據(jù)采集到的信號(hào)的變化輸出控制信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
進(jìn)一步地，
a、當(dāng)所述電流信號(hào)所轉(zhuǎn)化的電壓信號(hào)變化的負(fù)斜率大于第一設(shè)定值，或轉(zhuǎn)速信號(hào)變化的正斜率大于第二設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：降低脈沖寬度調(diào)制信號(hào)或制動(dòng)信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)；
b、當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速大于電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速，或踩踏扭矩信號(hào)的斜率大于第三設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：撤銷制動(dòng)信號(hào)，并緩慢增加脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)。
進(jìn)一步地，
a、當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)的負(fù)斜率大于第四設(shè)定值或所述踩踏扭矩信號(hào)降為0時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：降低脈沖寬度調(diào)制信號(hào)或制動(dòng)信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)；
b、當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)由0變?yōu)槠渌?，或所述踩踏扭矩信?hào)的斜率大于第三設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：撤銷制動(dòng)信號(hào)，并緩慢增加脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)。
進(jìn)一步地，所述電流信號(hào)通過(guò)電流反饋電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，發(fā)送至微控制器；所述踩踏扭矩信號(hào)通過(guò)輸入控制電路發(fā)送至微控制器；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋電路發(fā)送至微控制器；所述微控制器輸出的控制信號(hào)發(fā)送至功率驅(qū)動(dòng)電路，并通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
進(jìn)一步地，所述第一設(shè)定值、第二設(shè)定值、第三設(shè)定值和第四設(shè)定值預(yù)先寫入所述微控制器內(nèi)。
進(jìn)一步地，所述微控制器每隔一定時(shí)間對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)中的一種或多種進(jìn)行采集。
本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)自行車電機(jī)控制裝置，其包括：
微控制器，用于采集電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)；
功率驅(qū)動(dòng)電路，用于接收微控制器輸出的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；
電流反饋電路，用于對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，并將該信號(hào)發(fā)送給所述微控制器；
輸入控制電路，用于對(duì)踩踏扭矩信號(hào)進(jìn)行采樣，并將所述踩踏扭矩信號(hào)發(fā)送給所述微控制器；
轉(zhuǎn)速反饋電路，用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣，并將所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送給所述微控制器。
優(yōu)選地，所述微控制器包括：
采集單元，用于采集電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)；
計(jì)算單元，用于對(duì)采集單元采集到的信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算；
輸出執(zhí)行單元，用于接收計(jì)算單元得出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的控制量，并向功率驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)或撤銷制動(dòng)信號(hào)。
優(yōu)選地，所述電流反饋電路包括采樣電阻，與所述采樣電阻連接的分立放大電路或集成運(yùn)放，所述分立放大電路或集成運(yùn)放連接至所述微控制器。
此外，本發(fā)明還公開了一種電動(dòng)自行車，其采用了上述的電機(jī)控制裝置，并通過(guò)上述的電機(jī)控制方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的變化情況，可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行精確控制，避免離合器斷開瞬間，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)帶滯后引起的電機(jī)繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而避免電機(jī)發(fā)出空載的尖嘯聲，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命的同時(shí)，給用戶較好的騎行體驗(yàn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明提供的電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種電機(jī)控制方法，其通過(guò)微控制器采集功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)中的一種或多種信號(hào)，并根據(jù)采集到的信號(hào)變化，輸出控制信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，避免電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶滯后引起的電機(jī)告訴空轉(zhuǎn)。
具體地，
當(dāng)所述電流信號(hào)所轉(zhuǎn)化的電壓信號(hào)變化的負(fù)斜率大于第一設(shè)定值，或轉(zhuǎn)速信號(hào)變化的正斜率大于第二設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：降低脈沖寬度調(diào)制信號(hào)或制動(dòng)信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)；
當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速大于電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速，或踩踏扭矩信號(hào)的斜率大于第三設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：撤銷制動(dòng)信號(hào)，并緩慢增加脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)。
當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)的負(fù)斜率大于第四設(shè)定值或所述踩踏扭矩信號(hào)降為0時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：降低脈沖寬度調(diào)制信號(hào)或制動(dòng)信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)；
當(dāng)所述踩踏扭矩信號(hào)由0變?yōu)槠渌?，或所述踩踏扭矩信?hào)的斜率大于第三設(shè)定值時(shí)，微控制器輸出的控制信號(hào)為：撤銷制動(dòng)信號(hào)，并緩慢增加脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，以調(diào)控電機(jī)。
其中，第一設(shè)定值、第二設(shè)定值、第三設(shè)定值和第四設(shè)定值預(yù)先寫入所述微控制器內(nèi)。
在上述實(shí)施例中，電流信號(hào)通過(guò)電流反饋電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，發(fā)送至微控制器；所述踩踏扭矩信號(hào)通過(guò)輸入控制電路發(fā)送至微控制器；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋電路發(fā)送至微控制器；所述微控制器輸出的控制信號(hào)發(fā)送至功率驅(qū)動(dòng)電路，并通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
優(yōu)選地，上述實(shí)施例中，所述微控制器每隔一定時(shí)間對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)中的一種或多種進(jìn)行采集。
如圖1所示，本發(fā)明的另一實(shí)施例還公開了一種電動(dòng)自行車電機(jī)控制裝置，其包括微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、電流反饋電路、輸入控制電路和轉(zhuǎn)速反饋電路。其中微控制器用于采集電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)；功率驅(qū)動(dòng)電路用于接收微控制器輸出的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；電流反饋電路用于對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，并將該信號(hào)發(fā)送給所述微控制器；輸入控制電路用于對(duì)踩踏扭矩信號(hào)進(jìn)行采樣，并將所述踩踏扭矩信號(hào)發(fā)送給所述微控制器；轉(zhuǎn)速反饋電路用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采樣，并將所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送給所述微控制器。上述各部件互相緊密配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的快速調(diào)節(jié)或制動(dòng)，避免電機(jī)無(wú)負(fù)載情況下的高速空轉(zhuǎn)，保護(hù)電機(jī)，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。
作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，所述微控制器包括：采集單元、計(jì)算單元和輸出執(zhí)行單元，其中，采集單元用于采集電流信號(hào)、踩踏扭矩信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)；計(jì)算單元用于對(duì)采集單元采集到的信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算；輸出執(zhí)行單元用于接收計(jì)算單元得出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的控制量，并向功率驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)或撤銷制動(dòng)信號(hào)。
在上述任一的實(shí)施例中，電流反饋電路的結(jié)構(gòu)包括采樣電阻，與所述采樣電阻連接的分立放大電路或集成運(yùn)放，所述分立放大電路或集成運(yùn)放連接至所述微控制器。
本發(fā)明的又一實(shí)施例公開了一種電動(dòng)自行車，采用了上述實(shí)施例中的電路控制方法及電路控制裝置，其電機(jī)采用了三相無(wú)刷電機(jī)，在自行車踏板正向踩下時(shí)，離合器接合，由于鏈條的負(fù)載使得中軸變形，扭矩傳感器輸出扭矩信號(hào)給輸入控制電路，輸入控制電路對(duì)扭矩信號(hào)放大處理后傳輸給微控制器，微控制器間隔一定時(shí)間讀取一次踩踏扭矩信號(hào)，并經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后，得出扭矩大小和扭矩變化率，同時(shí)，電流反饋電路、轉(zhuǎn)速反饋電路也將當(dāng)前的電流值和轉(zhuǎn)速值初步處理后傳輸給為微控制器，微控制器計(jì)算電流和轉(zhuǎn)速大小并計(jì)算電流和轉(zhuǎn)速的變化率，當(dāng)扭矩大小超過(guò)第三設(shè)定值時(shí)，控制器以緩啟動(dòng)的方式輸出pwm信號(hào)給功率驅(qū)動(dòng)電路，功率驅(qū)動(dòng)電路輸出電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速反饋電路采集通過(guò)可以霍爾或無(wú)感電路反饋，來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置并實(shí)現(xiàn)換相，同時(shí)該反饋也用于計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此時(shí)控制器控制電機(jī)進(jìn)入助力行駛狀態(tài)。
當(dāng)停止踩踏或進(jìn)入倒剎時(shí)，離合器分離，電機(jī)的輸出空載，力矩信號(hào)消失，此時(shí)如有采用現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)控制裝置，由于普通控制器輸出的滯后性，控制器依舊保持一定功率的輸出，由于電機(jī)負(fù)載的消失，會(huì)使得電機(jī)轉(zhuǎn)速驟然提升，而負(fù)載電流迅速下降，出現(xiàn)嘯叫。
而采用本發(fā)明的電機(jī)控制裝置時(shí)，由于會(huì)電機(jī)的負(fù)載電流和轉(zhuǎn)速進(jìn)行高速采樣，比如1ms為一個(gè)采樣周期，此時(shí)微控制器通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋電路和電流反饋電路檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)速驟升或電流驟降，并且超過(guò)一定值，微控制器會(huì)觸發(fā)電機(jī)停止程序，中斷功率驅(qū)動(dòng)電路的pwm控制輸出或向功率驅(qū)動(dòng)電路輸出剎車信號(hào)，使得電機(jī)快速停止。
此時(shí)若重新踩踏踏板，微控制器重新檢測(cè)到力矩信號(hào)，當(dāng)扭矩信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速大于當(dāng)前轉(zhuǎn)速或力矩信號(hào)超過(guò)設(shè)定扭力時(shí)，微控制器重新向功率驅(qū)動(dòng)電路輸出pwm信號(hào)，并再次進(jìn)入緩啟動(dòng)過(guò)程直到電機(jī)轉(zhuǎn)速或扭矩達(dá)到設(shè)定值。
在上述過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化幅度和電流變化幅度寫入設(shè)定多組設(shè)定值，以對(duì)應(yīng)電機(jī)和電流的不同變化幅度實(shí)現(xiàn)多種方式控制，比如在電機(jī)轉(zhuǎn)速小幅提升，電流小幅下降時(shí)，只降低pwm占空比，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，不完全停止電機(jī)工作；在電機(jī)轉(zhuǎn)速中等提升，電流中等下降時(shí)，停止功率驅(qū)動(dòng)電路的pwm控制信號(hào)的輸出，在電機(jī)轉(zhuǎn)速提升較大，電流下降較多時(shí)，對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路輸出短路剎車信號(hào)，進(jìn)行短路剎車，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速大幅躍升較大，電流驟降時(shí)，采用反向輸入剎車，對(duì)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)。從而保證電機(jī)第一時(shí)間制動(dòng)，避免發(fā)生電機(jī)空載情況下的告訴運(yùn)轉(zhuǎn)，并能避免由此引起的尖嘯，提高用戶的騎行體驗(yàn)，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。