软换档驱动装置及采用该装置的电动车的制作方法

专利名称：软换档驱动装置及采用该装置的电动车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机驱动技术，具体涉及一种由无刷电机和控制器构成的具有软换挡功能的驱动装置及采用该装置的电动车。
本实用新型要解决的一个技术问题在于，提供一种具有软换挡功能的驱动装置，驱动装置可实现软换挡操作，使驱动装置的效率更高，变速控制更方便。
本实用新型要解决的另一个技术问题在于，提供一种采用上述驱动装置的电动车，这种电动车既能满足在平路行驶时的高速运行性能要求，又能保证在低速运行条件下和起动时对转矩的特性要求。
本实用新型的技术方案如下提供一种软换挡驱动装置，包括无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成至少两段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，所述软换挡控制器的桥臂输出端与所述定子线圈换挡连接线之间还设有软换挡开关，所述控制器通过检测过零电流接通所述软换挡开关实现软换挡。
在上述软换挡驱动装置中，所述软换挡控制器包括逆变器，与逆变器连接的控制电路，所述控制电路中设有专用控制芯片，所述控制芯片的型号为电机专用控制芯片MC33035。
在上述软换挡驱动装置中，所述软换挡控制器包括逆变器，与逆变器连接的控制电路，所述控制电路由可编程控制芯片和相适配元件构成，所述控制芯片的型号为PIC16F73。
在上述软换挡驱动装置中，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成三段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，软换挡开关是一种多挡位电子开关。
提供一种采用上述软换挡驱动装置的电动车，包括驱动车轮的无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成三段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，所述软换挡控制器的桥臂输出端与所述定子线圈换挡连接线之间还设有软换挡开关，所述控制器通过检测过零电流接通所述软换挡开关使电动车实现软换挡驱动。
实施本实用新型提供的软换挡驱动装置，通过采用控制芯片检测逆变器的过零电流和电机转子位置来确定换挡时刻，控制换挡电控开关接通无刷电机的不同换挡接头来实现软换挡变速，可以避免在逆变器有输出电流的状态下进行换挡时的冲击，使换挡调速更顺畅，无刷电动机的运行效率更高，变速控制更方便。
由本实用新型提供的具有软换挡功能的电动车，通过在电动车中采用具有软换挡结构的无刷电机和与其配套使用的软换挡控制器，在行驶过程中，如需要变速，软换挡控制器的输出接口会根据换挡信号，控制芯片检测逆变器的过零电流和电机转子位置来确定换挡时刻，控制换挡电控开关接通无刷电机的不同换挡接头来实现软换挡变速，可以避免在逆变器有输出电流时，进行换挡时的冲击，使换挡调速更顺畅，无刷电机能在不同的运行工况条件下处于不同的运行特性中，电动车能适应不同路面状况的变速需求，在控制装置的控制下实现软换挡，可简化调速机构的结构和改变运行工况和调速操作。
图2是采用可编程控制芯片构成本装置的电路原理图；图3是


图1、2所示装置中控制器的输出特性图；图4是采用这种驱动装置的一种电动摩托车结构图。
实施例一如
图1所示，软换挡驱动装置包括无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，电机定子线圈的每相定子绕组设计成两段或多段，每段绕组间引出用于与控制器连接的换挡连接线，软换挡控制器的桥臂输出端与定子线圈换挡连接线之间还设有多挡位控制触头的电控开关，控制器通过检测过零电流接通电控开关实现软换挡。电路中的控制芯片型号为电机控制专用芯片MC33035，也可以采用具有相同控制功能的其它专用芯片来实现。
实施例二如图2所示，装置中的软换挡控制器包括逆变器，与逆变器连接的可编程控制芯片、与逆变器输出接口连接的多挡位控制触头的电控开关，电控开关的多挡位触头分别与无刷电机中的多组换挡接头连接，可编程控制芯片通过检测逆变器过零电流和电机转子位置控制换挡电控开关接通电机的不同换挡接头实现软换挡变速。在上述软换挡控制器中，换挡电控开关的换挡触头数量与无刷电机的挡位数量相同，可以是两挡、三档或多挡。可编程控制芯片可采用型号为PIC16F73来实现，还可以采用具有相同控制功能的其它可编程控制芯片来实现。
软控制器的工作原理，以图2所示原理图为例，在换挡时，通过换挡开关SS给控制芯片发出换挡信号，可编程控制芯片通过H1、H2、H3接口检测电机转子位置(确定转子线圈的供电时刻)，并检测逆变器的过零电流时刻，控制芯片与逆变器连接的输出接口TA、TB、TC、BC、BB、BA输出控制信号控制逆变器中的6个主功率管Q1-Q6的导通状态；可编程控制芯片控制换挡电控开关中的sac、sbc、scc换挡触头分别接通无刷电机中的换挡线圈在A1、B1、C1和A2、B2、C2之间转换，实现软换挡变速。
如图4所示，采用上述软换挡驱动装置的电动车是将原无刷电机改为具有软换档线圈的无刷电机，将原控制器改为软换挡控制器，电机定子线圈的每相定子绕组设计成三段或多段，每段绕组间引出用于与控制器连接的换挡连接线，软换挡控制器的桥臂输出端与定子线圈换挡连接线之间还设有软换挡开关，控制器通过检测过零电流接通软换挡开关使电动车实现软换挡驱动。
电动车可以是采用上述驱动装置的电动两轮摩托车或电动三轮摩托车或电动汽车，图4示出了其中一种电动两轮摩托车的结构，驱动电机可采用
图1所示具有三挡换档线圈的无刷电机1和与其相适配的控制器2来驱动，如果是将本驱动装置应用在电动汽车上，可采用具有多段换档线圈的无刷电机来驱动，例如，采用8段换挡结构的电机，使电动车具有多个不同的驱动挡位，便于在不同的路面上行驶。
权利要求1.一种软换挡驱动装置，包括无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成至少两段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，其特征在于，所述软换挡控制器的桥臂输出端与所述定子线圈换挡连接线之间还设有具有多挡位控制触头的电控开关，所述控制器通过检测过零电流和转子位置确定换挡时刻，接通所述电控开关实现软换挡。
2.根据权利要求1所述软换挡驱动装置，其特征在于，所述软换挡控制器包括逆变器，与逆变器连接的控制电路，所述控制电路中设有专用控制芯片，所述控制芯片的型号为MC33035或其它具有相同控制功能的专用芯片。
3.根据权利要求1所述软换挡驱动装置，其特征在于，所述软换挡控制器包括逆变器，与逆变器连接的控制电路，所述控制电路由可编程控制芯片和相适配元件构成，所述可编程控制芯片的型号为PIC16F73或其它具有相同控制功能的可编程控制芯片。
4.根据权利要求1所述软换挡驱动装置，其特征在于，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成三段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，所述软换挡开关是一种多挡位电子开关。
5.一种采用如权利要求1或2或3所述软换挡驱动装置的电动车，包括驱动车轮的无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，所述电机定子线圈的每相定子绕组设计成三段或多段，每段绕组间引出用于与所述控制器连接的换挡连接线，其特征在于，所述软换挡控制器的桥臂输出端与所述定子线圈换挡连接线之间还设有软换挡开关，所述控制器通过检测过零电流接通所述软换挡开关使电动车实现软换挡驱动。
6.根据权利要求5所述电动车，其特征在于，所述电动车是一种电动两轮摩托车，所述电机的每相定子绕组具有三段换挡线圈。
7.根据权利要求5所述电动车，其特征在于，所述电动车是一种电动三轮摩托车，所述电机的每相定子绕组具有三段换挡线圈。
8.根据权利要求5所述电动车，其特征在于，所述电动车是一种电动汽车，所述电机的每相定子绕组具有8段换挡线圈。
专利摘要本实用新型涉及软换挡驱动装置及采用该装置的电动车，包括无刷电机，与无刷电机电连接的软换挡控制器，电机定子线圈的每相定子绕组设计成至少两段，每段绕组间引出用于与控制器连接的换挡连接线，软换挡控制器的桥臂输出端与定子线圈换挡连接线之间还设有电控开关，控制器通过检测过零电流和转子位置确定换挡时刻，接通电控开关实现软换挡。如需要变速，软换挡控制器的输出接口会根据换挡信号，控制芯片检测逆变器的过零电流和电机转子位置来确定换挡时刻，控制换挡电控开关接通无刷电机的不同换挡接头来实现软换挡变速，可以避免换挡时的电流冲击，使换挡调速更顺畅，电动车能适应不同路面状况的变速需求，在控制装置的控制下实现软换挡。
文档编号B60L15/22GK2601185SQ0322294
公开日2004年1月28日 申请日期2003年1月8日 优先权日2003年1月8日
发明者陈贤珍 申请人:陈贤珍