1.電動自行車
隨著環境汙染問題的日益嚴峻,政府不斷出臺環保政策,例如廣東最近開始的“禁塑令”。汽車尾氣也是主要的環境汙染源之壹,潔凈、環保、便捷的新能源交通工具被人們寄以改善環境的厚望,且由於中國人口基數大、交通擁堵問題嚴重等特點,電動自行車在我國擁有了良好的發展前景。
2.無刷直流電機
電動自行車的電機主要采用永磁電機,按照通電方式的不同,又可分為有刷電機和無刷電機。無刷直流電機以其控制簡單、調速範圍廣等優點,成為了電動自行車行業的主流電機。
【三相全橋驅動電路】
無刷直流電機采用全橋驅動方式,電路通電順序為A進B出、A進C出、B進C出、B進A出、C進A出、C進B出。
3.電動自行車控制器
電動自行車控制器為電動自行車的核心,其控制著無刷直流電機及其他功能部件。電動自行車控制器的自檢程序會對每個模塊進行檢測,把結果轉換為調速型號,控制功率放大和功率MOS管的導通和關斷,進而驅動無刷直流電機旋轉。
2014年,WANG LEI設計出壹種基於STM8S903K3的電動執行車控制器,對無刷直流電機的控制采用上管PWM調制,下管恒通的調制方式,具有三擋變速、限速、EABS剎車、過流保護、欠壓保護、電機自動識別、助力、巡航等功能。
4.電動自行車控制器主要參數
控制器核心STM8S903K3
電壓變換芯片LM317T/LM7805
蓄電池輸出電壓48V
工作電流15A
轉把輸出信號1~4.1V
當電流超過23A時,進行過電流保護
功能模塊電壓5V
功率MOS管驅動電路電壓15V
功率開關電路電壓48V
【電動自行車控制器硬件整體框圖】
5.控制器驅動電路
無刷直流電機的驅動電路包括功率開關電路和信號處理電路,此控制器采用自舉法來驅動三相逆變電路上橋的功率MOSFET,驅動電路具有自舉升壓、功率放大、硬件互鎖、為電機電流檢測電路提供輸入等功能。
【自舉法驅動原理】
【U相全橋驅動電路】
6.驅動電路中功率MOS管的選擇
l 為了減少耗能,導通電阻Ron要盡量小
l 導通耗損和開關耗損產生的熱量需要及時散出,最好選用更利於散熱的封裝
l 導通和關斷的反應時間t要足夠迅速
l 滿足場效應管的Vds可以承受輸入電壓48V,並留有壹定余地
可選用的VBsemi微碧產品型號
①VBM1808
②VBMB1806
③VBZM80N80
④VBZM80N03
⑤VBZE2810
7.參考文獻
[1]王雷. 基於STM8S903K3的電動自行車控制器設計與實現[D].南京理工大學,2014.
[2]柴海波,鄢治國,況明偉,吳建東.電動車驅動電機發展現狀[J].微特電機,2013,41(04):52-57.
[3]夏長亮,方紅偉.永磁無刷直流電機及其控制[J].電工技術學報,2012,27(03):25-34.
[4]王小紅,張潔,劉建華.不同驅動受MOS極間電容影響的研究[J].電子世界,2011(08):26-27.
[5]李冬超,戴慶元,林剛磊,朱紅衛,邵金柱.壹種應用於DC/DC轉換器的自舉電路設計[J].電子器件,2009,32(01):87-88+92.
[6]李正中,孫德剛.高壓浮動MOSFET柵極驅動技術[J].通信電源技術,2003(03):37-40.