专利名称：电动自行车飞车保护控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及电动自行车领域，尤其涉及一种电动自行车飞车保护控制装置及方法。
背景技术：
调速器是电动车重要的速度控制部件，当调速器发生故障后，如调速把地线脱落 或断开后造成调速把失效，电车速度不受控制造成飞车，容易发生事故。现有技术也有防飞车的保护电路，如中国实用新型专利ZL200920149638. 6就公 开了一种电动车飞车保护电路，用功能管击穿保护电路对电动车因功率管击穿失灵使得电 机电流过大造成车辆失控的发生。但是该专利并没有公开如何解决调速把地线脱落或断开 后造成调速把失效而导致的飞车事故技术问题。现有的电动自行车飞车控制装置，包括调速电源、调速电源降压模块、调速把、调 速信号检测模块和微处理器，所述调速把具有电源端、信号端和地端，所述调速把电源端通 过调速电源降压模块连接调速电源，所述调速把信号端通过调速信号检测模块连接所述微 处理器，所述调速把地端接地。上述的微处理器内部有一个飞车电压参考值，如果调速信号检测模块检测到调速 把信号端的电压高于飞车电压参考值后，就执行飞车保护。但是，每个飞车调速把的内阻不同，如果需要准确实施飞车保护，那么每台电动自 行车的飞车电压参考值就不同。这样就带来了以下问题第一、在生产时，如果需要对每个调速把的内阻进行计算，费时费力；第二、如果因电动自行车的原装调速把损坏，则更换的新的调速把因内阻不同，不 经过专业人员的调试，就会出现飞车保护误动作或者不动作的情况发生，造成危险。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电动自行车飞车控制装置，在电动自行车 更换调速把后，无需要重新设定飞车保护参考值，也能够在调速把地线脱落或断开后造成 调速把失效时准确执行飞车保护；另外，在生产时也无需对每个调速把的内阻进行计算，能 够准确地确定飞车保护参考值。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种电动自行车飞车 保护控制装置，所述飞车保护控制装置包括调速电源、调速电源降压模块、调速把、调速信 号检测模块和微处理器，所述调速把具有电源端、信号端和地端，所述调速把电源端通过调 速电源降压模块连接调速电源，所述调速把信号端通过调速信号检测模块连接所述微处理 器，所述调速把地端接地；所述飞车保护控制装置包括电源信号检测模块，所述电源信号检 测模块一端连接所述调速把电源端，所述电源信号检测模块另一端连接所述微处理器；所 述电源信号检测模块对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把电源端的电压 值送入微处理器，所述微处理器内部具有飞车保护参考值，当调速把电源端的电压值高于飞车保护参考值时，微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。其中，所述调速电源为+5V直流电源；所述微处理器至少具有第一输入端 SPEED-SIGN和第二输入端POWER-SIGN ；所述调速电源降压模块包括并联的第一二极管和 第五电阻；所述调速把电源端和信号端间的内阻为第一电阻；所述调速把信号端和地端间 的内阻为第二电阻；所述调速信号检测模块包括第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第 四电阻连接于调速把信号端和地端之间，所述第三电阻一端连接调速把信号端，第三电阻 另一端连接第一电容的第一端，所述第一电容的第一端还连接所述微处理器的第一输入端 SPEED-SIGN，第一电容的第二端接地；所述电源信号检测模块为导体，其直接连接调速把电 源端和微处理器第二输入端POWER-SIGN。其中，所述微处理器的飞车保护参考值大于调速把正常工作时的调速把电源端的 电压值。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种电动自行车飞 车保护控制方法，包括以下步骤a.微处理器的第一输入端采集调速把信号端的电压值，根据调速把信号端电压值 的大小调整控制电机的PWM输出来控制转速；b.微处理器的第二输入端实时采集调速把电源端的电压值，将调速把电源端电压 值与微处理器内部设置的飞车保护参考值作比较，如果调速把电源端电压值高于飞车保护 参考值则执行步骤c，如果调速把电源端电压值低于飞车保护参考值则一直执行步骤b ；c.微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。本发明的有益效果是区别于现有技术的直接利用调速把信号端的电压值来作为 是否应当执行飞车保护的判定条件，因各个调速把内阻的差异导致误判的缺陷，本发明利 用电源信号检测模块对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把电源端的电压 值送入微处理器，而微处理器内部具有飞车保护参考值，当调速把电源端的电压值高于飞 车保护参考值时，微处理器发出飞车保护信号。本发明的判定条件不依赖于调速把的内阻， 调速把内阻的变化并不影响本发明飞车保护的判定条件，因而可以在调速把地线脱落或断 开后造成调速把失效时准确执行飞车保护。另外，本发明在生产时也无需对每个调速把的 内阻进行计算，能够准确地确定飞车保护参考值。
图1是本发明电动自行车飞车保护控制装置实施例的方框图；图2是本发明电动自行车飞车保护控制装置实施例的电路图；图3是本发明电动自行车飞车保护控制方法实施例的电路图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。请参阅图1，本发明电动自行车飞车保护控制装置，包括调速电源10、调速电源降 压模块11、调速把12、调速信号检测模块13和微处理器14，所述调速把12具有电源端、信 号端和地端，所述调速把12电源端通过调速电源降压模块11连接调速电源10，所述调速把12信号端通过调速信号检测模块13连接所述微处理器14，所述调速把12地端接地；所述 飞车保护控制装置包括电源信号检测模块15，所述电源信号检测模块15 —端连接所述调 速把12电源端，所述电源信号检测模块15另一端连接所述微处理器14 ；所述电源信号检 测模块15对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把12电源端的电压值送入 微处理器14，所述微处理器14内部具有飞车保护参考值，当调速把12电源端的电压值高于 飞车保护参考值时，微处理器14发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。区别于现有技术的直接利用调速把信号端的电压值来作为是否应当执行飞车保 护的判定条件，因各个调速把内阻的差异导致误判的缺陷，本发明利用电源信号检测模块 对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把电源端的电压值送入微处理器，而 微处理器内部具有飞车保护参考值，当调速把电源端的电压值高于飞车保护参考值时，微 处理器发出飞车保护信号。本发明的判定条件不依赖于调速把的内阻，调速把内阻的变化 并不影响本发明飞车保护的判定条件，因而可以在调速把地线脱落或断开后造成调速把失 效时准确执行飞车保护。另外，本发明在生产时也无需对每个调速把的内阻进行计算，能够 准确地确定飞车保护参考值。请参阅图2，在一实施例中，所述调速电源为+5V直流电源；所述微处理器至少具 有第一输入端SPEED-SIGN和第二输入端POWER-SIGN ；所述调速电源降压模块包括并联的 第一二极管Dl和第五电阻R5 ；所述调速把电源端和信号端间的内阻为第一电阻Rl ；所述 调速把信号端和地端间的内阻为第二电阻R2 ；所述调速信号检测模块包括第三电阻R3、第 四电阻R4和第一电容Cl，所述第四电阻R4连接于调速把信号端和地端之间，所述第三电阻 R3—端连接调速把信号端，第三电阻R3另一端连接第一电容的第一端，所述第一电容Cl的 第一端还连接所述微处理器的第一输入端SPEED-SIGN，第一电容Cl的第二端接地；所述电 源信号检测模块为导体，其直接连接调速把电源端和微处理器第二输入端POWER-SIGN。在一实施例中，所述微处理器的飞车保护参考值大于调速把正常工作时的调速把 电源端的电压值。请参阅图2，本发明正常调速工作原理为调速把转动时，相当于改变了 Rl与R2的电阻比例，使得调速把信号电压发生变 化，经R3，Cl滤波后传递给MCU —个模拟信号SPEED-SIGN，MCU根据这个模拟信号的大小调 整控制电机的PWM输出来控制转速。通常是模拟信号越大电机转速越快。SPEED-SIGN 的电压=4. 3V* (R4//R2) / (R1+R4//R2)式 1注4. 3V是5V经Dl产生0. 7V左右压降后得到，R4//R2表示R4与R2并联电阻， 下同，电阻R4起释放Cl电荷作用。请参阅图2，本发明飞车工作原理为当调速把地线脱落或断开时，即R2与地无连接，相当于R2无穷大，此时SPEED-SIGN 的电压=4. 5V*R4/ (R1+R4)式 2注此时经过Dl的电流比较小，R5起进一步减小Dl中电流作用，从而使Dl压降 降低，调速把电源接近4. 5V左右。从式2与式1的对比可知，调速把地线脱落或断开时，SPEED-SIGN信号电压会比 正常运行时要高。现有技术是将SPEED-SIGN电压与一个参考值比较，这个参考值我们叫飞车电压，当SPEED-SIGN电压高于参考值时执行飞车保护。但从式1和式2可以看出，SPEED-SIGN值与调速把参数(如R1、R2)有关系，这样 不同的调速把(如Rl较小)有可能使式1的SPEED-SIGN值大于飞车电压值，而使控制器误 执行飞车保护，同时，换用另一调速把(如Rl比较大)时，又有可能导致式2的SPEED-SIGN 值小于飞车电压值而使控制器不能执行飞车保护。调速把正常工作时POWER-SIGN信号电压为4. 3V左右(调速仍然是根据SPEED-SIGN信号大小)。调速把地线脱落时POWER-SIGN 信号电压=5V*(R4+R1)/(R4+R1+RD1//R5)式 3注RDl是Dl的内阻。POWER-SIGN信号电压最小值=5V*R4/(R4+R5)式4(在Rl = 0，RDl为无穷大时 取得)式4可知此时POWER-SIGN信号电压与调速把无关，只与R4、R5有关，显然很轻易 就可以选择R4、R5参数，使POWER-SIGN信号电压最小值大于调速把正常工作时的4. 3V，如 Rl = 2. 2K, R2 = 22K 时，POWER-SIGN 信号电压最小值=4. 55V。由上分析可知，只需将飞车电压值设为比4. 3V略高，如4. 4V，MCU就能很容易通过 POWER-SIGN信号电压判定是否应该执行飞车保护，而不会因调速把参数差异出现不保护或 误保护的情况，彻底解决了飞车问题。请参阅图3，本发明电动自行车飞车保护控制方法，包括以下步骤a.微处理器的第一输入端采集调速把信号端的电压值，根据调速把信号端电压值 的大小调整控制电机的PWM输出来控制转速；b.微处理器的第二输入端实时采集调速把电源端的电压值，将调速把电源端电压 值与微处理器内部设置的飞车保护参考值作比较，如果调速把电源端电压值高于飞车保护 参考值则执行步骤c，如果调速把电源端电压值低于飞车保护参考值则一直执行步骤b ；c.微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种电动自行车飞车保护控制装置，所述飞车保护控制装置包括调速电源、调速电 源降压模块、调速把、调速信号检测模块和微处理器，所述调速把具有电源端、信号端和地 端，所述调速把电源端通过调速电源降压模块连接调速电源，所述调速把信号端通过调速 信号检测模块连接所述微处理器，所述调速把地端接地；其特征在于所述飞车保护控制装置包括电源信号检测模块，所述电源信号检测模块一端连接所述 调速把电源端，所述电源信号检测模块另一端连接所述微处理器；所述电源信号检测模块对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把电源端 的电压值送入微处理器，所述微处理器内部具有飞车保护参考值，当调速把电源端的电压 值高于飞车保护参考值时，微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。
2.根据权利要求1所述的电动自行车飞车保护控制装置，其特征在于所述调速电源 为+5V直流电源；所述微处理器至少具有第一输入端和第二输入端；所述调速电源降压模 块包括并联的第一二极管和第五电阻；所述调速把电源端和信号端间的内阻为第一电阻； 所述调速把信号端和地端间的内阻为第二电阻；所述调速信号检测模块包括第三电阻、第 四电阻和第一电容，所述第四电阻连接于调速把信号端和地端之间，所述第三电阻一端连 接调速把信号端，第三电阻另一端连接第一电容的第一端，所述第一电容的第一端还连接 所述微处理器的第一输入端，第一电容的第二端接地；所述电源信号检测模块为导体，其直 接连接调速把电源端和微处理器第二输入端。
3.根据权利要求2所述的电动自行车飞车保护控制装置，其特征在于所述微处理器 的飞车保护参考值大于调速把正常工作时的调速把电源端的电压值。
4.一种电动自行车飞车保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤a.微处理器的第一输入端采集调速把信号端的电压值，根据调速把信号端电压值的大 小调整控制电机的PWM输出来控制转速；b.微处理器的第二输入端实时采集调速把电源端的电压值，将调速把电源端电压值与 微处理器内部设置的飞车保护参考值作比较，如果调速把电源端电压值高于飞车保护参考 值则执行步骤c，如果调速把电源端电压值低于飞车保护参考值则一直执行步骤b ；c.微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。
全文摘要
本发明公开了一种电动自行车飞车保护控制装置及方法，所述飞车保护控制装置包括调速电源、调速电源降压模块、调速把、调速信号检测模块和微处理器，电源信号检测模块对电动车调速把电源端的电压值进行检测，并将调速把电源端的电压值送入微处理器，微处理器内部具有飞车保护参考值，当调速把电源端的电压值高于飞车保护参考值时，微处理器发出飞车保护信号，使电动自行车的电机停止工作。本发明的判定条件不依赖于调速把的内阻，调速把内阻的变化并不影响本发明飞车保护的判定条件，因而可以在调速把地线脱落或断开后造成调速把失效时准确执行飞车保护。另外，本发明在生产时也无需对每个调速把的内阻进行计算，能够准确地确定飞车保护参考值。
文档编号H03K19/003GK102006050SQ20101054405
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者余小波 申请人:深圳市高标电子科技有限公司