专利名称：一种电动车控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车(含电动踏板车、电动三轮车)的匀速线性起动控制技术。
目前电动车的起动普遍采用脉宽调制技术或脉频调制技术。其起动过程中，由于给定信号突然增加，导致脉冲宽度增长过快。又因为直流电机的电枢绕组阻值很小，起动瞬间，电机转速为零，若此时脉冲宽度增长过快，导致电机在零速全压的状态下起动。从而造成电动车起动电流过大，伤害蓄电池，转速突跳，骑行不舒适的弊端。
本实用新型的目的是为了解决普通控制器起动时转速突跳，瞬时电流过大，伤害蓄电池的技术难题，提供一种匀速线性起动控制的电动车控制器，使电动车起动过程中，起动电流大大减小，转速无突跳，骑行舒适，增加续驶里程，保护蓄电池。
为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术措施由直流电动机的基本方程式可知，电动车起动时，由于转速W为零，其反电势E也为零。由于直流电机的电枢绕组阻值很小，若此时将额定电压直接加在电枢两端，其起动电流往往大大超过电机允许电流，严重威胁着直流电机的使用寿命；故一般小型直流电机的起动，往往是在电枢回路中串联一个可变电阻器，起动电机时，阻值由大到小，使电机匀速起动加速。但此办法用在靠蓄电池为主要能源的电动车上，显然是不合理的。目前广泛采用PWM调节方案，由调节手柄逐渐缓慢旋转角度，PWM的脉宽值也逐渐由窄至宽，达到匀速起动加速的目的，这在理论上是可行的，但实际状况并非如此。使用者往往打开电动车电门后，就将调速手柄在较短时间内旋转至最高速，(因调速手柄的最大旋转角≤60°，这是固有摩托车操作习惯，也是实际操作的需要，同时，也不可能要求每个操作者，起动时缓慢线性地旋转操作手柄)导致电机突然加速起动，电流过大。
本实用新型利用集成运算放大器作多次给定电压积分运算，控制脉冲宽度从窄到宽线性增加，从而减小起动冲击电流，电机转速线性增加。即使骑行者在较短时间内将调速手柄旋至最高速，而电机只可能从起动时零速逐渐线性升至额定转速，达到了起动电流小、力矩大、运行平稳、骑行舒适的目的。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果减少了电动车起动电流，由于电动车在实际过程中，刹车、起动等非常频繁，根据“第二次全国电动自行车信息交流会”上，电动自行车公路里程赛的统计数据测得，电动车在行驶途中，每起动一次，平均减少行驶距离1公里，若能减少起动电流，无疑将会增加续驶里程，同时，也较好地保护了蓄电池。在同一辆车，同一电池，同一负载条件下，我们作过如下实验，数据如下不同电动车起动电流测试报告
注①、广西“麦格威”电动自行车负载起动时作了限流控制，因而，负载起动电流并非很大，但起动困难，爬坡无力。
②、实验时间99年4月3日，地点武汉思德控制技术有限公司。
③、测量仪表DC10A1.5级(空载起动电流测试用)，DC 30A1.5级(负载起动电流测试用)。
以下结合附图作详细说明
图1为本实用新型电路结构示意图，图2为LC3相关波形图。
其中IC1-比例积分运算放大器、IC3-脉宽调制器、BG1-功率开关管、R-电阻、C-电容、W-电位器、E1、E2-蓄电池、VCC-电源、GND-接地、M-电机、1-线性增长的脉冲宽度、2-ΔV通过两次积分逐渐线性增加的直流电压、3-IC3第9脚输出的锯齿波。
由
图1可知，本实用新型主要由比例积分运算放大器IC1、脉宽调制器IC3和功率开关管BG1组成。比例积分运算放大器IC1的1脚通过R5、R10和锯齿波振荡器IC3的1脚相连。脉宽调制器IC3的9脚和功率开关管BG1的基极相连。
电阻R1上端与VCC电源相连，调速电位器W1的下端与GND相连，R1与W1的分压比即为速度给定电压，调节W1即可调节电动车的转速。其给定电压通过R2与IC1A-LM324的同相端3脚相连，LM324的2脚与1脚间并联连接了R4、C1，R3为比例电阻，也接至LM324的2脚，随着向上调节W1的电阻值，LM324的同相输入电压增高，经IC1A及R4、C1、R3作比例积分运算放大，其1脚输出电压逐渐增加，由于R5的左端接至LM324的1脚，R5的右端接有C2的正极，C2的负极接GND，LM324的1脚输出的积分电压，通过R5、C2再作一次RC积分，避免了干扰等信号的误动作，提高了可靠性，R5的右端还接有R6，R6下端也与GND相连，控制了输出电压的最高幅值，R5的右端还接有R10。
通过R10接入IC3锯齿波振荡器及脉宽调制器专用集成电路TL494的1脚，TL494的2脚接有R9，3脚接有积分电容C3及R11，C3的左端与R8串联，R8的左端接有R9、R7。TL494的1脚为内部误差放大器的同相输入端，3脚为内部误差放大器的反馈端，2脚为内部误差放大器的反相输入端，通过R9、R8、C3形成同相电压积分运算，R7为比例电阻，下端接地，这样，由R10送入的经过前两次积分的电压信号，再作一次积分运算，其缓慢线性增长的直流电压，与TL494内部产生的锯齿波电压进行比较，通过TL494的9脚输出缓慢线性增长的锯齿波振荡器信号(见图2)，控制BG1功率开关三极管的导通比，使电机M得到的电压逐渐缓慢增加，达到了起动电流小、转速线性匀速增加，运行平稳的目的。
图1中，C4，R12分别接在IC3-TL494的5脚和6脚，主要作用是调节锯齿波振荡器IC3的频率及斜率，R13左端接至TL494内部稳压器的输出端，右端与R14上端及TL494的15脚和C5的右端相连，C5的左端接有R11，R11的左端也接至反馈端3脚。R13、R14主要作用为分压稳压器的输出电压，与R11、C5形成积分运算，随时准备接收送至IC3的16脚的故障保护信号，当保护信号送入TL494的16脚后，立即关闭IC3的9脚输出脉冲，防止了事故扩大。
一种多重积分控制方案及实用电路，用于电动车的起动，可得到电机匀速线性起动，减小启动电流，增加续驶里程，防止干扰误动作的目的。
权利要求1.一种电动车控制器，其特征在于它由比例积分运算放大器(IC1)、脉宽调制器(IC3)和功率开关管(BG1)组成；比例积分运算放大器(IC1)的1脚通过R5、R10和脉宽调制器(IC3)的1脚相连；脉宽调制器(IC3)的9脚和功率开关管(BG1)的基极相连。
2.按权利要求1所述的一种电动车控制器，其特征在于比例积分运算放大器(IC1)的2脚与1脚间并联连接了R4、C1，其2脚还连接了比例电阻R3；其1脚还通过R5、C2、C4和脉宽调制器(IC3)的5脚相连。
3.按权利要求1所述的一种电动车控制器，其特征在于脉宽调制器(IC3)的3脚接有积分电容C3并R8，2脚接有R9。
专利摘要本实用新型公开了一种电动车控制器,涉及一种电动车的匀速线性起动控制技术。为了解决普通控制器起动时存在着的转速突跳、瞬时电流过大、伤害蓄电池的问题,而提供了一种匀速线性起动控制器。为此本实用新型利用集成运算放大器多次给定电压积分运算,控制脉冲宽度从窄到宽线性增加,从而减小起动冲击电流,电机转速线性增加。它由比例积分运算放大器、脉宽调制器、功率开关管等组成。由于可得到电机匀速线性起动,减小启动电流,增加续驶里程,防止干扰误动作的目的,因此有着广阔的应用前景。
文档编号B60L15/08GK2376398SQ9923752
公开日2000年5月3日 申请日期1999年4月19日 优先权日1999年4月19日
发明者李开贵, 杨培德 申请人:武汉云鹤车辆制造厂, 武汉思德计算机房技术有限责任公司