[发明专利]用于电动自行车电动机驱动器的反向踏板检测电路

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于电动自行车的具有踏板辅助功能的电动机驱动器控制器，具体地，涉及用于检测反向踏板运动以及在这样的运动期间防止电动自行车运动的电路和方法。

背景技术

典型地是由电动机对电动自行车供电，用户通过如下方式确定电动机以什么速度驱动该用户的电动自行车：

a、节流控制(throttle control)，或

b、踏板辅助功能。

因为本发明更多地涉及踏板辅助功能，因此应该对踏板辅助功能而不是节流控制的具体细节进行描述。如临时专利申请US60/886,413(“Motor Driver Controller for Electric Bicycle”)所公开的，对这样的踏板辅助功能的操作进行了描述。图1示出了现有技术的踏板辅助功能系统的方框图。

参考图1，电动自行车的踏板配备有霍尔(Hall)传感器。假设霍尔传感器连续监测踏板，可以跟踪踏板的位置信息以及其速度信息。随后这些霍尔传感器输出包含速度信息在内的信号。由于踏板的转动本性，所以来自霍尔传感器的输出信号是一系列脉冲。将来自霍尔传感器的输出信号施加到速度计数器29。速度计数器29对来自霍尔传感器的两个连续脉冲之间(如在两个连续霍尔传感器信号上升沿之间)的时间进行计数。还可以将速度计数器29布置为对每单元时间的脉冲数目进行计数。因此，速度计数器29检测踏板的转动速度。计数器输出30也就是在每单元时间上越快地踩踏板则计数越大。因此，每单元时间，具有较高值的计数结果与较快的踏板速度相对应的，较低值与较慢的踏板速度相对应。

根据踏板速度计数器29，解码器31判定提供哪个辅助电平。如果正在快速踩踏板，则提供较高辅助功率。相反地，正在较慢地踩踏板，则提供较低的辅助功率。通过踏板辅助选择块15，仅馈送从踏板辅助块35产生的PWM信号来驱动电动机。

然而，该踏板辅助功能的局限在于，仍然将从比较器34产生的PWM信号馈送至电动机驱动器，而不考虑踏板的方向，也就是，不管正向还是反向。这是指，踏板辅助模式下的电动自行车将仍然正向运动，即使用户反向踏板。这导致了危险，因为无防备的骑车者可能不会预料电动自行车的这种反应，并且可能因此导致骑车者从其车上跌落。现有技术的另一问题是，如果在自行车静止时发生反向踏板，则流经电动机驱动器桥19的电流将突然增大，如果突增电流足够大，则可以导致电动机驱动器桥19遭到破坏。

本发明旨在解决提到的这些问题。对于本发明，公开了一种反向踏板检测电路，该反向踏板检测电路能够检测来自固定于踏板处的脉冲型霍尔传感器的占空比发生变化的输入信号。

本发明使用在电动自行车产业中普遍使用的脉冲型霍尔传感器的操作常识。这种示例是，由中国的Suzhou Bafang Electric MotorScience-Technology Co.，Ltd制造的WSY02模块。该模块提供能够根据传感器的转动方向产生脉冲信号的脉冲型霍尔传感器组件。对于正向，产生的固定的脉冲宽度具有小于45％的占空比。对于反向，产生的固定脉冲宽度具有大于55％的占空比。

本发明基本上是一种保护电路，该保护电路能够识别：正向踏板运动产生具有高占空比的脉冲信号，反向踏板运动产生具有低占空比的脉冲信号。因此，在反向踏板运动时本发明防止激活电动机驱动器。

发明内容

本发明的目的是实现一种模拟型的反向踏板检测电路，该反向踏板检测电路能够有效检测和区分具有高低占空比的输入脉冲，从而对具有踏板辅助功能的电动机驱动器提供保护。

根据本发明，所述反向踏板检测电路包括：具有外部电容器以调整定时的充电/放电电路、设定阈值的磁滞比较器、以及共同用作开关的逻辑‘与(AND)’门。

附图说明

图1是示出了现有技术的踏板辅助功能的方框图；

图2是示出了根据第一发明的反向踏板检测电路的一个示例的方框图；

图3是示出了根据第一发明的反向踏板检测电路的另一示例的方框图；

图4是示出了输入和输出电压之间关系的图；

图5A、5B、5C以及5D是示出了霍尔传感器相对于踏板的布置的图。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的引入到踏板辅助功能系统中的反向踏板检测电路3的一个示例。在图2和3中，在圆圈中示出的参考数字与图4所示的波形相对应。