[发明专利]用于车辆的电机速度控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电机速度控制器，特别是涉及电动自行车的电机速度控制器。

背景技术

目前，电动车辆制造商通常采用可编程的微控制器方案来控制车辆速度。美国专利No.6727668B1揭示了这些方案中的一种，图1示出了该方案的方框图。

在可编程微控制器144中对控制算法预先编程，外部输入之一是用户的油门调节命令。多相电机110由转子120和定子130构成。直流源140通过开关组142驱动电机的不同相位，控制器144通过选通(gate)驱动器146控制所述开关组142。电流传感器148把不同相位的电流状况反馈给控制器144，同时分别通过位置传感器146和速度近似器150反馈位置和速度信息。控制器144根据这些反馈信号调节开关组142，以实现参考，用户输入。

然而，由于使用了可编程微控制器，该方案比较昂贵。本发明利用简单的逻辑门和计数器来实施电机速度控制器，从而克服了该缺陷。可以很容易地将逻辑门和计数器集成到硅中，从而提供不需要可编程微控制器的低成本系统解决方案。

发明内容

本发明的目的是用包括简单的逻辑门和计数器的便宜且简单的方案来替换电机控制系统中的可编程微控制器。

根据本发明，用于车辆的电机速度控制器包括：电机，用于提供使车辆移动的推动力；设置在电机上的位置传感器，用于产生电机的位置信息；电机速度计数器，用于产生实际的电机速度信号；电机功率驱动器，用于向电机传递电能，并产生驱动电流信号；脉冲宽度调制(PWM)逻辑控制，用于根据位置信息和PWM命令信号来控制电机功率驱动器；模拟比较器，用于将驱动电流信号与驱动控制信号进行比较，和产生PWM命令信号；输入电压设置设备，用于产生目标电机速度信号；模拟比较器，用于将实际电机速度信号与目标电机速度信号进行比较，和产生比较结果；和增/减计数器，用于根据比较结果增加或减小计数数量，和产生驱动控制信号。

本发明与现有技术的主要区别是替换了其中对控制算法编程的(如图1中所示的)可编程微控制器144。

根据本发明，采用便宜并且易于集成到硅芯片上的逻辑门、比较器和计数器来实现控制环路。本发明特有的特征是利用模拟比较器将车辆用户的输入命令与电机的运行速度进行比较，用于速度决定命令。增/减计数器利用该速度决定命令来控制电机的速度。增/减计数器的使用提供了在开环和闭环操作之间无缝地进行切换，在DAC值中没有突然改变时对速度环路没有太多的扰动的优点。一次只改变一个计数的增/减计数器的特性也因此使该系统更稳定。通过增加锁存器和用于把参考速度与实际速度进行比较的数字比较器能够实现诸如巡航控制功能之类的附加特性。

附图说明

图1是表示采用可编程微控制器的传统电机速度控制方案的方框图；

图2是表示采用根据本发明实施例的简单计数器和逻辑电路的电机速度控制架构的方框图；和

图3示出了PWM信号相对于内部时钟和电流传感电压的时序图。

具体实施方式

根据本发明的、用于车辆的电机速度控制器可以应用于诸如自行车、三轮车、轮椅、购物推车或任何具有轮子的其他车辆之类的许多种电动车辆。在此，以电动自行车为例进行说明。应该指出，电动自行车只是电动车辆的一个实例，在此仅用于说明的目的。

用于车辆的电机速度控制器能够以两种模式工作，即，油门调节模式和巡航模式。下面说明油门调节模式的配置。