專利名稱：電動(dòng)車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車控制器，用于以電池為動(dòng)力的車的調(diào)速。
背景技術(shù)：
由于電動(dòng)車無(wú)污染，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，日益受到重視，其控制器也五花八門(mén)，種類繁多。大體上可分為電腦和無(wú)電腦兩大類。有電腦的可以利用軟硬件結(jié)合使其性能最大限度地滿足人們需要，但造價(jià)高。而無(wú)電腦的，生產(chǎn)成本低一些，但有些功能不能盡如人意。主要存在的問(wèn)題1、用脈寬控制專用芯片一般均將速度給定連至芯片輸入端，如1腳，長(zhǎng)期以來(lái)速度調(diào)節(jié)不平滑的問(wèn)題一直困擾著應(yīng)用，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)把輕輕一轉(zhuǎn)，就到最高速，后半圈成控制死區(qū)；2、恒流效果不好，表現(xiàn)為輸出最大電流沒(méi)有有效地控制住，如失控變得太大，則易燒壞電機(jī)和控制器，太小則力矩不夠，影響爬坡；3、沒(méi)有欠壓報(bào)警功能，使得用戶不知該什么時(shí)候補(bǔ)充充電，如果過(guò)放電，將會(huì)給電池帶來(lái)極大損害，影響電池的正常使用壽命。如《(新型開(kāi)關(guān)電源實(shí)用技術(shù)》(作者王英劍等，出版時(shí)間1999年第一版)第55頁(yè)圖3-17介紹的TL494典型用法，其電流反饋信號(hào)接運(yùn)算放大器A1的16、15腳，電壓負(fù)反饋接運(yùn)算放大器A2的1腳。TL494的4腳僅僅作為開(kāi)機(jī)軟啟動(dòng)或用作死區(qū)設(shè)定。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種用脈寬控制專用芯片控制，但是合理地使用芯片，成本低的電動(dòng)車控制器。達(dá)到1、速度調(diào)至非常平滑；2、恒流效果好；3設(shè)有欠壓報(bào)警功能。
技術(shù)方案電動(dòng)車控制器包括脈寬控制電路和功率輸出電路，本實(shí)用新型脈寬控制電路采用脈寬控制芯片，將速度給定送至脈寬控制芯片的4腳，即死區(qū)電平控制端。4腳電位3V-0V，脈寬占空比0％--97％。
所述的電動(dòng)車控制器，其電流反饋If送至脈寬控制芯片的16腳，電流設(shè)定IG通過(guò)R6、R7分壓送至脈寬控制芯片的15腳，15、16、3腳之間的運(yùn)放將電流反饋信號(hào)放大，同時(shí)做恒流限流負(fù)反饋。
所述的電動(dòng)車控制器，其電池電壓通過(guò)R1、R2分壓采樣，送到比較器芯片的3腳，電壓設(shè)定值通過(guò)R3、R4分壓，送至比較器芯片的2腳，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定值時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，1腳輸出低電位，欠壓報(bào)警燈亮。
有益效果1、本實(shí)用新型實(shí)施后，速度調(diào)節(jié)非常平滑，不但啟動(dòng)時(shí)非常平穩(wěn)，而且轉(zhuǎn)把可在整個(gè)旋轉(zhuǎn)角度中均勻調(diào)速。
2、可安全地使電流上限恒定在設(shè)定值內(nèi)，有效地保護(hù)了整車安全。
3、欠壓報(bào)警可提示用戶該何時(shí)充電，避免了電池過(guò)度放電。


圖1是本實(shí)用新型的電原理圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)典型用法示意圖。
圖3是脈寬控制芯片等效電路示意圖。
具體實(shí)施方式
一、現(xiàn)以SG494為例說(shuō)明脈寬控制芯片的原理、一般用法及問(wèn)題所在。圖3是脈寬控制芯片等效電路示意圖1.SG494中有兩個(gè)運(yùn)算放大器，即3、15、16端和1、2、3端，二者功能完全相同。兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出，各通過(guò)一個(gè)二極管并在一起(這兩只二極管有的應(yīng)用上畫(huà)了，有的應(yīng)用上沒(méi)有畫(huà)，不礙大局。)引至3端。該端叫“相位控制端”，其電壓3.3V-0V，對(duì)應(yīng)δ0％--97％。
2.4端叫“死區(qū)控制端”，其電壓3.3V-0V，對(duì)應(yīng)δ0％--97％。
3.3與4的不同之處3端是兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出點(diǎn)，其電壓值是兩個(gè)運(yùn)放輸出的疊加，疊加后的電壓決定了相應(yīng)的輸出脈沖占空比δ；4端電壓一旦設(shè)定，3端電壓無(wú)論多少，均不會(huì)使δ超過(guò)4端的設(shè)定。例如4端設(shè)為1.5V，δ相應(yīng)為50％，此時(shí)3端電壓從3.3V-0V，δ只能從0％調(diào)到50％，而不會(huì)展開(kāi)到50％以上。這被復(fù)蓋的地方，叫做死區(qū)。所以4端叫“死區(qū)控制端”。在死區(qū)，開(kāi)關(guān)管是必須被關(guān)斷的。死區(qū)的設(shè)置在開(kāi)關(guān)電源中，尤其是雙端電路中是一個(gè)至為重要的參數(shù)，它能確保上下兩只管子不直通。所以一般應(yīng)用時(shí)，4端專為設(shè)定死區(qū)，有的也兼做開(kāi)機(jī)時(shí)軟啟動(dòng)。
在δ不超過(guò)4端設(shè)定的情況下，3端可以控制δ的輸出。
4.按照一般的思路，SG494內(nèi)部含有二個(gè)運(yùn)放，目前同類產(chǎn)品，都是利用其中一個(gè)運(yùn)放，將速度給定SG和速度調(diào)節(jié)ST送到運(yùn)放的兩端，將速度給定SG送入16，速度調(diào)節(jié)ST送入15，一旦兩者有偏差，VST＞VSG，形成偏壓Δ(Δ＝VST-VSG)，該偏壓經(jīng)放大后，控制SG494的輸出。這樣的弊端是較小的偏壓，引起δ大幅度變化，使調(diào)速不平滑，見(jiàn)圖2。這樣的缺陷就是一旦產(chǎn)生偏差，脈寬會(huì)根據(jù)放大倍數(shù)展開(kāi)，一般放大倍數(shù)都在幾十倍，所以，一旦有一點(diǎn)偏差，脈寬就會(huì)接近于全展開(kāi)，使得整車啟動(dòng)時(shí)不平滑，有往前一沖的感覺(jué)，同時(shí)，使得調(diào)速的線性不好，往往是轉(zhuǎn)把的后半圈成了失去調(diào)速功能的死區(qū)。
二、本實(shí)用新型的理論依據(jù)及具體實(shí)施例本實(shí)用新型分析了調(diào)速的線性不好原因，改變經(jīng)典用法均將運(yùn)放A1用作恒流限流，運(yùn)放A2被用作恒壓，4端用做軟啟動(dòng)的固有模式。
如圖1所示本實(shí)施例脈寬控制芯片也以SG494為例說(shuō)明。
(1)、1、2接地，即1、2、3之間的運(yùn)放不被采用；(2)、15、16、3端之間的運(yùn)放接成比例積分負(fù)反饋放大器；R6、R7將5V穩(wěn)壓分壓后，將分壓信號(hào)IG連接到15腳，即運(yùn)放反相輸入端，同時(shí)從15端通過(guò)R8、C1接到3端；16端為運(yùn)放同相輸入端，連接到電流取樣電阻R11，將電流反饋信號(hào)IF采入運(yùn)放；(3)、速度給定ST送至SG494的4腳，即死區(qū)電平控制端。使得脈寬平滑展開(kāi)。4腳電位3V-0V，脈寬占空比從0％--97％。4端ST為外接速度調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)外接電位器或調(diào)速轉(zhuǎn)把，引入一個(gè)可調(diào)電壓，電壓調(diào)節(jié)范圍是3.3V-0V。
通過(guò)上述連接可看到，首先，4端電位完全外部給定，使其可以自由平滑地在3.3V-0V之間調(diào)節(jié)，這樣，相應(yīng)地得到平滑調(diào)速的效果。
(4)、同時(shí)，至關(guān)重要的是，恒流限流仍由運(yùn)放來(lái)加以控制，使得在獲得平滑調(diào)速的同時(shí)，隨時(shí)保護(hù)整個(gè)電氣安全。
電流反饋If送至SG494的16腳，電流設(shè)定IG通過(guò)電阻R6、R7分壓送至SG494的15腳，15、16、3腳之間的運(yùn)放將電流反饋信號(hào)放大，同時(shí)作恒流限流負(fù)反饋，使得輸出電流小于設(shè)定值時(shí)，脈寬由SG494的4腳控制，輸出電流大于設(shè)定值時(shí)，脈寬會(huì)自動(dòng)減少，恒定在設(shè)定值，達(dá)到限流和恒流目的。也正因?yàn)楹懔飨蘖鞯耐瑫r(shí)使用，使得平滑調(diào)速可以安全地實(shí)現(xiàn)。
(5)、電池電壓采樣通過(guò)電阻R1、R2分壓，送到比較器LM393的3腳，電壓設(shè)定值通過(guò)R3、R4分壓，送至LM393的2腳，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定值時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，1腳輸出低電位，欠壓報(bào)警燈D2亮，提示用戶該給電池充電。
我們的最終目標(biāo)是均勻調(diào)速，我們希望在電流不過(guò)載情況下，能均勻地調(diào)節(jié)脈寬，同時(shí)又希望在任意脈寬正常工作情況下，遇電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，能將輸出電流上限恒定在某個(gè)設(shè)定值，我們采用了這種構(gòu)思恒流限流環(huán)節(jié)仍由運(yùn)放來(lái)完成，利用其強(qiáng)大的靈敏度(幾十倍以上)，但調(diào)速則避開(kāi)運(yùn)放，直接由(4)端來(lái)完成，這樣，既可平滑調(diào)速，又能靈敏地恒流限流。
現(xiàn)進(jìn)一步說(shuō)明工作原理圖1中電池電壓做為整個(gè)系統(tǒng)的工作電源E，一般在12V-36V之間。合上開(kāi)關(guān)K，控制電路可以工作。
然后脈沖觸發(fā)信號(hào)送到開(kāi)關(guān)功率管Q1的基極，Q1為主開(kāi)關(guān)管，工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，頻率為20KHZ左右，脈沖占空比δ在0％--97％范圍內(nèi)調(diào)整，對(duì)應(yīng)輸出直流電壓平均值的調(diào)節(jié)范圍0V-最大值，SG494的9、10輸出脈沖信號(hào)到Q1的控制極，當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，E通過(guò)Q1給電機(jī)M提供電流，當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，電機(jī)上的感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)D1續(xù)流，直到下一個(gè)脈沖信號(hào)。這樣，δ從0-97％調(diào)節(jié)，就意味著電機(jī)M上得到從0到最大的可調(diào)直流電壓。
ST的3V-0V信號(hào)可由電位器給出，也可由專用調(diào)速轉(zhuǎn)把給出。
電壓反饋信號(hào)經(jīng)R1、R2分壓后，送入CJ393的3端，電壓設(shè)定信號(hào)經(jīng)R3、R4分壓后，送入CJ393的2端，一旦VF低于VS，CJ393的1端輸出低電位，欠壓報(bào)警燈D2亮。
SG494的14端是一個(gè)內(nèi)置5V穩(wěn)壓源，經(jīng)R6、R7分壓后的電流設(shè)定IG，送入SG494的15端，電流取樣電阻R11上的電流反饋信號(hào)IF送入SG494的16端，15、16、3端之間是一個(gè)運(yùn)算放大器，與R8，C1一起組成反向放大電路。當(dāng)IF小于IG時(shí)，該運(yùn)放輸出為0伏，脈寬完全由4腳控制。當(dāng)IF大于IG時(shí)，產(chǎn)生IF-IG的偏差，經(jīng)運(yùn)放放大后，改變脈寬，使電流上限恒定在給定值，達(dá)到限流恒流的目的。
這樣，在電流小于設(shè)定時(shí)，脈寬完成由4端控制，車速調(diào)節(jié)平滑，啟動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)節(jié)范圍也寬。當(dāng)電流大于設(shè)定值，又能限流恒流，保障整車的電氣安全。
脈寬控制芯片可選用SG494、TL494、UP494、MST494等同一類芯片。
比較器可選用CJ0193、LM193等同一類芯片。
綜上所述，本實(shí)用新型的核心是將速度給定送至脈寬控制芯片的4腳，即死區(qū)電平控制端作為速度調(diào)節(jié)控制端。因此，無(wú)論選用什么型號(hào)的芯片或使用芯片中的那一個(gè)運(yùn)放，只要將速度給定送至脈寬控制芯片的4腳，即死區(qū)電平控制端作為速度調(diào)節(jié)控制端，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車控制器，包括脈寬控制電路和功率輸出電路，其特征在于脈寬控制電路采用脈寬控制芯片，速度給定接至脈寬控制芯片的4腳，即死區(qū)電平控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車控制器，其特征在于電流反饋If送至脈寬控制芯片的16腳，電流設(shè)定IG通過(guò)R6、R7分壓送至脈寬控制芯片的15腳，15、16、3腳之間的運(yùn)算放大器將電流反饋信號(hào)放大，同時(shí)做恒流限流負(fù)反饋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)車控制器，其特征在于脈寬控制芯片的電池電壓通過(guò)R1、R2分壓采樣，送到比較器芯片的3腳，電壓設(shè)定值通過(guò)R3、R4分壓，送至比較器芯片的2腳，在1腳和8腳之間接入報(bào)警燈，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定值時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，1腳輸出低電位，欠壓報(bào)警燈亮。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)車控制器，包括脈寬控制電路和功率輸出電路，脈寬控制電路采用脈寬控制芯片，將速度給定送至脈寬控制芯片的4腳，即死區(qū)電平控制端。4腳電位3V－0V，脈寬占空比0％－97％。其電流反饋If送至脈寬控制芯片的16腳，電流設(shè)定IG通過(guò)R6、R7分壓送至脈寬控制芯片的15腳，15、16、3腳之間的運(yùn)放將電流反饋信號(hào)放大，同時(shí)做恒流限流負(fù)反饋。電池電壓通過(guò)R1、R2分壓采樣，送到比較器芯片的3腳，電壓設(shè)定值通過(guò)R3、R4分壓，送至比較器芯片的2腳，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定值時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，1腳輸出低電位，欠壓報(bào)警燈亮。
文檔編號(hào)B60L15/00GK2607283SQ03235950
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者祁琦 申請(qǐng)人:祁琦, 蔣冠珞