[发明专利]一种电动自行车驱动系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机及其控制技术领域，特别涉及一种用于电动自行车的电动车驱动系统及其控制方法。

背景技术

目前在电动自行车领域中，驱动系统大多采用六拍式的控制方法，六拍式的控制方法即为120度变频技术，三相交流电在任意时刻中，三相中只有两两导通，而另外一相处于截止状态，也表现在任意一个周期内每相导通120度。驱动系统在这样控制方法下，电机的转矩脉动会很大，使得在驾驶者在骑行电动自行车时的噪音大，产生不适；而且驱动系统的电压利用率低，使得整个驱动系统的效率较低，产生能源浪费；由于六拍式控制方法简单，不能时时检测电机转子与定子的相对位置，使得功率器件的的开关平率不均匀，从而导致功率器件的发热不均衡，而且在功率器件开关皮频率不均匀的影响下，供电电源的供电输出会出现波纹，对电动自行车的驱动系统的各个部件产生干扰。基于以上缺陷，传统的电动自行车的驱动系统需要进行改进设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制方法精细，对不同的电机具有更好的适应性，可减小电机的转矩脉动，能源的利用效率高，干扰小的电动车驱动系统及其控制方法。

本发明是采取以下技术方案实现的：

包括控制器、电机、电源、驱动模块、逆变模块，电机为直流无刷电机，电源为直流电源，电源耦合至逆变模块，逆变模块耦合至电机，控制器耦合至驱动模块，驱动模块耦合至逆变模块，电机的定子上设置有电流传感器，逆变模块上设置有磁传感器，电流传感器和磁传感器分别耦合至控制器，磁感应器的数量为三个，依次相差60度电角度，电机的转子上的永磁体在转动的过程中使各个磁感应器产生各自的输出值，从而标识电机的转子和定子之间的相对位置以及转子的转速；电流传感器感应电源所输出的直流电的大小；磁感应器和电流传感器将各自的感应输出传输至控制器，控制器处理磁感应器和电流传感器各自的感应输出得出电机的转子转速参数，转子与定子的相对位置的参数，电源所输出直流电的大小的参数；控制器根据所接收到的指令信号、感应电源所输出的直流电的大小的参数、电机的转子和定子之间的相对位置的参数，向驱动模块输出PWM信号。

逆变模块由MOSFET晶体管或IGBT晶体管构成，为三相逆变全桥结构，逆变模块将电源所输出的直流电，转换为三相交流电，从而驱动电机。

控制器向驱动模块输出6路PWM信号，驱动模块对输入其的信号进行电平放大，再将放大电平后的路PWM信号输出至逆变模块的三相逆变全桥结构的晶体管的栅极。

磁感应器为霍尔元件，电流传感器为霍尔元件或采样电阻。

控制器收到的指令信号后会产生相应的6路PWM信号，根据电机的转子和定子之间的相对位置的参数确定6路PWM信号的波形，从而配置各个时刻逆变模块中个晶体管的开关状态。

控制器根据电源的输出电流的大小的参数确定其产生的6路PWM信号的占空比的阈值，若占空比小于阈值，则不改变6路PWM信号的占空比，若占空比大于阈值，则不断减小6路PWM信号的占空比，使其逐渐趋近于阈值。

控制器将电机的转子的转速的参数确定电动车的速度仪表的数值。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下几个方面：

该电动车驱动系统及其控制方法克服了传统的六拍式控制方法的转矩脉动小的弊端，在驱动系统工作的过程中产生的噪音小。

由于该电动车驱动系统的控制方式精细，可实时监测出电机转子和定子之间的相对位置，所以对于不同的电机具有更强的适应性，可以匹配不同工艺的直流无刷电机，且在精细的控制方式下，该电动车驱动系统的对于系统的功率的利用率高，节约能源。

该驱动系统控制方式精细，也可以使的功率器件的开关频率一致，发热量均匀分配，由于各个功率器件的开关频率均匀一致，也使得电源供电不会产生波纹，系统产生的的干扰小。

附图说明

图1是本发明的电动车驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下关于本发明的实施方式的描述只是示例性，并不是为了限制本发明的所要保护的主题，对于本发明所描述的实施例还存在的其他在权利要求保护范围内的变化，都属于本发明所需要保护的主题。