高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器的制作方法

本实用新型涉及电动自行车控制，具体地，涉及一种高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器。

背景技术：

目前现有的无刷直流电机的无位置传感器控制策略主要是反电动势转子位置检测法和某种特定启动方法相结合的控制方法，或者高频信号注入法。

其中，反电动势转子位置检测法包括反电动势过零点检测法、反电动势积分法和三次谐波检测法，其中反电动势过零点检测法应用最广泛，也最简单。反电动势过零点检测法通过无刷直流电机的相电压与虚拟中性点比较得出反电动势过零点，并通过估算反电动势过零点之后转子转过30°电角度所需的时间而得到无刷直流电机的理想换相点，即反电动势过零点后30°电角度的位置。反电动势过零点比较法原理简单，硬件电路不复杂，易于实现，但是其中的软件估算环节不仅增加了软件的计算负担，而且估算过程也导致了换相点误差的存在。与直接检测直流无刷电机的换相点的方法比较，此种方法多了一个软件估算的环节，控制过程较复杂，而且存在估算误差。

启动方法有三段式启动法、预定位启动法和升频升压启动法。这几种启动方法各有优劣之处。三段式启动法受电机负载转矩、外施电压、加速曲线及转动惯量等诸多因素影响，负载适用性差，通用性不强。预定位启动法对电机惯量、负载转矩依赖性较大，所以考虑到电动自行车，启动负载变化范围较大，不允许有反转现象等运行要求，导致了这两种启动方法不能应用于电动自行车领域。升频升压启动法对启动负载没有要求、无反转现象，但是附加的硬件电路增加了电机尺寸，降低了电机的可靠性。

现有无刷直流电机的无位置传感器控制策略用于电动自行车控制器在无霍尔运行状态下的不足之处主要表现为：

1、电机的调速范围，尤其是处于低速运行区域的调速范围较小；

2、在启动、超低速运行时，有卡顿、抖动或反转现象；

3、运行过程中，电机的噪声较大，震动较大；

4、爬坡能力、带重负载能力较弱。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器。

根据本实用新型提供的高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器，包括单片机、转把检测电路、逆变器驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路以及电流检测电路；

其中，所述单片机一方面连接所述转把检测电路，另一方面通过所述逆变器驱动电路连接所述三相全桥逆变电路的；所述三相全桥逆变电路连接电机连接端口；

所述转子位置检测电路一端连接所述电机连接端口，另一方连接所述单片机；所述电流检测电路的电流检测端设置在所述电机连接端口，另一方面连接所述单片机。

优选地，还包括过流保护电路；

其中，所述过流保护电路一方面连接所述电机连接端口，另一方面连接所述单片机。

3、根据权利要求1所述的高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器，其特征在于，还包括电源电路；

其中，所述电源电路的输出端连接所述单片机、所述转把检测电路、所述逆变器驱动电路以及所述三相全桥逆变电路。

优选地，所述单片机采用STM单片机。

优选地，所述转子位置检测电路采用基于反电动势比较的转子位置检测电路。

优选地，所述基于反电动势比较的转子位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、比较器A、比较器B、比较器C以及低通滤波器；

其中，低通滤波器的第一滤波通道的输入口连接电机连接端口的U相连接端，输出口连接比较器A的同相输入端；低通滤波器的第二滤波通道的输入口连接电机连接端口的V相连接端，输出口连接比较器B的同相输入端；低通滤波器的第三滤波通道的输入口连接电机连接端口的W相连接端，输出口连接比较器C的同相输入端；

电阻R1的一端连接比较器A的同相输入端，另一端接地；电阻R2的一端连接比较 器B的同相输入端，另一端接地；电阻R3的一端连接比较器C的同相输入端，另一端接地；

电容C1的一端连接比较器A的同相输入端，另一端比较器B的反相输入端；电容C2的一端连接比较器A的同相输入端，另一端比较器C的反相输入端；电容C3的一端连接比较器A的反相输入端，另一端比较器C的同相输入端；

电阻R4的一端连接比较器A的反相输入端，另一端接地；电阻R5的一端连接比较器B的反相输入端，另一端接地；电阻R6的一端连接比较器C的反相输入端，另一端接地；

比较器A、比较器B、比较器C的输出端连接单片机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型中电动自行车启动时采用基于电感法的转子位置闭环启动方法来提高电动自行车的速度，当速度达到设定值时，单片机则通过基于反电动势比较的转子位置检测电路来检测转子的位置，从而实现电动自行车的无位置传感器控制；

2、本实用新型中单片机通过逆变器驱动电路和三相全桥逆变电路，实现对电动自行车电机转速的控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型中转子位置检测电路原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型中转子位置检测电路的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实施例中，本实用新型提供的高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器，包括单片机、转把检测电路、逆变器驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路以及 电流检测电路；

其中，所述单片机一方面连接所述转把检测电路，另一方面通过所述逆变器驱动电路连接所述三相全桥逆变电路的；所述三相全桥逆变电路连接电机连接端口；

所述转子位置检测电路一端连接所述电机连接端口，另一方连接所述单片机；所述电流检测电路的电流检测端设置在所述电机连接端口，另一方面连接所述单片机。

本实用新型提供的高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器，还包括过流保护电路；

其中，所述过流保护电路一方面连接所述电机连接端口，另一方面连接所述单片机。

本实用新型提供的高启动性能电动自行车无霍尔电机控制器，还包括电源电路；

其中，所述电源电路的输出端连接所述单片机、所述转把检测电路、所述逆变器驱动电路以及所述三相全桥逆变电路。

所述单片机采用STM单片机。所述转子位置检测电路采用基于反电动势比较的转子位置检测电路。所述基于反电动势比较的转子位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、比较器A、比较器B、比较器C以及低通滤波器；

其中，低通滤波器的第一滤波通道的输入口连接电机连接端口的U相连接端，输出口连接比较器A的同相输入端；低通滤波器的第二滤波通道的输入口连接电机连接端口的V相连接端，输出口连接比较器B的同相输入端；低通滤波器的第三滤波通道的输入口连接电机连接端口的W相连接端，输出口连接比较器C的同相输入端；

电阻R1的一端连接比较器A的同相输入端，另一端接地；电阻R2的一端连接比较器B的同相输入端，另一端接地；电阻R3的一端连接比较器C的同相输入端，另一端接地；

电容C1的一端连接比较器A的同相输入端，另一端比较器B的反相输入端；电容C2的一端连接比较器A的同相输入端，另一端比较器C的反相输入端；电容C3的一端连接比较器A的反相输入端，另一端比较器C的同相输入端；

电阻R4的一端连接比较器A的反相输入端，另一端接地；电阻R5的一端连接比较器B的反相输入端，另一端接地；电阻R6的一端连接比较器C的反相输入端，另一端接地；

比较器A、比较器B、比较器C的输出端连接单片机。

本实用新型采用特殊启动方法和转子位置检测电路相结合的方法来实现电动自行车电机的无位置传感器控制。即在电动自行车启动时采用基于电感法的转子位置闭环启 动方法来提高电动自行车的速度，当速度达到设定值时，单片机则通过基于反电动势比较的转子位置检测电路来检测转子的位置，从而实现电动自行车的无位置传感器控制。

本实用新型中单片机通过逆变器驱动电路和三相全桥逆变电路，实现对电动自行车电机转速的控制；通过基于反电动势比较的转子位置检测电路实现电动自行车电机转子位置的反馈。通过电流检测电路实现电流闭环控制的功能；通过过流保护电路实现控制器的保护功能通过转把信号检测电路，实现驾驶者对电动自行车速度的实时控制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。