【正文】 ........................................................................................ 6 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 ....................................................................................... 6 電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng) 電機(jī)原理 .............................................................................................. 8 無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)工作原理 ................................................................... 9 3 直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電動(dòng)自行車(chē)控制器的設(shè) 計(jì) ............................................................... 11 直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 .................................................................... 11 電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)行參數(shù)顯示功能設(shè)計(jì) ............................................................................ 13 速度顯示 ..................................................................................................................... 13 蓄電池的容量顯示 ..................................................................................................... 14 4 電動(dòng)自行車(chē)控制器的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................... 16 芯片的選擇 ........................................................................................................................ 16 無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)及換向控制 ........................................ 18 電動(dòng)自行車(chē)的 起 動(dòng)方法 .................................................................................................... 19 驅(qū)動(dòng)電路 ............................................................................................................................ 21 調(diào)速和過(guò)流保護(hù) ................................................................................................................ 23 IV 電動(dòng)自行車(chē)的調(diào)速 ..................................................................................................... 23 過(guò)流保護(hù) ..................................................................................................................... 24 液晶顯示電路 .................................................................................................................... 25 5 系統(tǒng)軟件構(gòu)成 ........................................................................................................................... 27 系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu) ................................................................................................................ 27 中斷程序 ............................................................................................................................ 28 反電勢(shì)過(guò)零中斷 ......................................................................................................... 28 定時(shí)中斷 ..................................................................................................................... 29 A/D 中斷 ...................................................................................................................... 31 程序編寫(xiě)過(guò)程中的注意事項(xiàng) ............................................................................................ 33 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 34 結(jié)束語(yǔ) ........................................................................................................................................... 35 致謝 ............................................................................................................................................... 36 1 1 緒論 電動(dòng)自行車(chē) 研究 的目的和意義 近年來(lái)，隨著人們生活的改善，摩托車(chē)、燃油助力車(chē)得到迅速發(fā)展，其排放的尾氣已造成城市空氣嚴(yán)重污染，一些城市相繼制定法規(guī)限制摩托車(chē)、燃油助 動(dòng) 車(chē)的使用來(lái)保護(hù)環(huán)境。 hardware design. This topic researched electric bicycle which uses sensorless brushless DC permanent mag motor to drive, with the PIC16C74 microcontroller as the master chip. Thus not only overe the noise of brush DC motors, mutation spark shortings, but also avoid the deficiency caused by a position sensor。 本課題研制的電動(dòng)自行車(chē)用無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，用 PIC16C74單片機(jī)作為主控芯片 。同時(shí)中國(guó)具有世界上最龐大的自行車(chē)市場(chǎng)，電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)業(yè)在中國(guó)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。因此發(fā)展電動(dòng)自行車(chē)具有良好的社會(huì)意義和客觀的經(jīng)濟(jì)效益。 它不僅克服了有刷直流電機(jī)的噪音、換向火花等缺點(diǎn)，而且避免了有位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)因位置傳感器帶來(lái)的不足；同時(shí)，它降低了制造和使用過(guò)程中的成本，提高了使用和維護(hù)的方便性，具有效率高、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和方便的特點(diǎn)以及具有良好運(yùn)行性能和 巨大的市場(chǎng)潛力。 at the same time, it reduces the costs of the process of manufacturing and using, improves the convenience of use and maintenance, and it is high efficiency, environmental protection, economy and convenient characteristic with good performance characteristics and huge market potential. Keywords: electric bicycle。發(fā)展短距離的綠色交通工具替代摩托車(chē)、燃油助 動(dòng) 車(chē)成為一些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)課題。 電動(dòng)自行車(chē)與摩托車(chē)、燃油助 動(dòng) 車(chē)相比較，它具有突出的優(yōu)點(diǎn) [1]： (1) 無(wú)污染 電動(dòng)自行車(chē)是以蓄電池發(fā)出的電能作為驅(qū)動(dòng)能源，以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有廢氣排放；因此和摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)相比，沒(méi)有污染。 (4) 效率高 摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)的效率一般只有 30%左右，而電動(dòng)自行車(chē)的效率可以達(dá)到 70%以上。電動(dòng)自行車(chē)正是在這樣的呼喚下，逐步走進(jìn)人們的生活中。目前電動(dòng)自行車(chē)用蓄電池基本是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的鉛酸電池 。燃?xì)潆姵?、納米碳管蓄能高、 壽命長(zhǎng)、性能優(yōu)良單成本高昂，隨著科技的發(fā)展，它們將是未來(lái)電動(dòng)自行車(chē)動(dòng)力源的發(fā)展方向。電動(dòng)自行車(chē) 電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)方式有：輪轂式驅(qū)動(dòng)、中置式驅(qū)動(dòng) 、摩帶式驅(qū)動(dòng) 和 側(cè) 掛式驅(qū)動(dòng)。 2) 產(chǎn)生 PWM 調(diào)制信號(hào)， 使 電機(jī)的電樞電壓隨給定速度信號(hào)而自動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速。 現(xiàn)在的電動(dòng)自行車(chē)被 稱(chēng)為高技術(shù)的結(jié)合體 ，這是很真實(shí)的描述。控制電路中兼有對(duì)電池電量監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)電池放電達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)可以自動(dòng)切斷電源，保護(hù)電池免受過(guò)量放電而損壞或影響壽命 [2]。 但是目前電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展受到巨大阻力，可能陷入迷局，呼吁政府支持，主要障礙有：沒(méi)有車(chē)的名分，無(wú)法管理；沒(méi)有路權(quán)，無(wú)法行駛 [3]。 雖然電動(dòng)自行車(chē)不能與機(jī)動(dòng)車(chē)相比，但是要緩解公交車(chē)的壓力，甚至替代公交車(chē)，改進(jìn)電動(dòng)自行車(chē)的性能是當(dāng)今時(shí)代的需求。而且隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越受到重視，開(kāi)發(fā) “零污染 ”、高效率的綠色環(huán)保電動(dòng)自行車(chē)替代已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，且具有良好的發(fā)展前景。 論文的主要內(nèi)容 本課題研究的主要內(nèi)容是利用現(xiàn)代單片機(jī)技術(shù)來(lái)解決無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)換向問(wèn)題，從而解決電動(dòng)自行車(chē)控制、驅(qū)動(dòng)中不完善的地方，同時(shí)設(shè)計(jì)出方便用戶(hù)使用的電 5 動(dòng)自行車(chē)運(yùn)行參數(shù) 的 顯示。 (4) 通過(guò)電池的合理選擇，來(lái)保證控制器的正常運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)型晶體管的研制成功，為直流電機(jī)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。通常把這種利用檢測(cè)繞組反電動(dòng)勢(shì)獲得位置信號(hào)的直流無(wú)刷電機(jī)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)法無(wú)刷直流電機(jī)或直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電機(jī)。由于電力電子逆變器的換向作用，使得這兩個(gè)磁場(chǎng)的方向在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終保持一定的角度，從而產(chǎn)生最大平均轉(zhuǎn)矩而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，與直流有刷電動(dòng)機(jī)不同，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電樞轉(zhuǎn)一圈，定子繞組只換 向 6 次，每個(gè)極下?lián)Q 向 三次，相當(dāng)于只有三個(gè)換向片的直流電動(dòng)機(jī)。電角度順序使 V5和 V V1和 V V1和 V V3 和 V2兩兩導(dǎo)通， 即可 使定子磁動(dòng)勢(shì)分別如圖 (c)、圖 (d)、圖 (e)、圖 (f)所示， 從 而形成 圖 逆變器主電路 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，在這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子也會(huì)隨之旋轉(zhuǎn) ，如果使開(kāi)關(guān)管反復(fù)按上述規(guī)律導(dǎo)通，即可使轉(zhuǎn) 子持續(xù)旋轉(zhuǎn)下去，且定子磁動(dòng)勢(shì)總是超前于轉(zhuǎn)子磁極軸線(xiàn)角度 60176。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理圖 F