雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，包括雙繞組高效差速電機(jī)、智能電子檔控制器和切換繼電器，所述智能電子檔控制器包括電機(jī)驅(qū)動電路和電子換擋電路，所述電機(jī)驅(qū)動電路的三相輸出端口A、B、C分別通過切換繼電器與雙繞組高效差速電機(jī)的高速繞組A、B、C和低速繞組A1、B1、C1相連；電子換擋電路的控制信號輸出端JP1第5腳與切換繼電器的控制端口JVCC、JGND連接。本發(fā)明省去機(jī)械檔位變速器，通過智能電子檔控制器根據(jù)不同的行駛路況，全自動電子變速，讓車輛具有大扭矩及高速度的綜合性能,在不同路況行駛時均能保持較高的工作效率，增大續(xù)航里程和爬坡能力，節(jié)省能源，對于電動三輪車的性能有較大的提升。
【專利說明】雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動三輪車的電氣傳動控制系統(tǒng)，具體涉及一種電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)電動三輪車普遍采用單繞組差速電機(jī)和單速控制器驅(qū)動的模式，此類驅(qū)動模式電氣特性單一，均存在以下三種情況:一是，當(dāng)電機(jī)的效率特性適應(yīng)平路行駛時，在平路行駛效率高續(xù)航里程遠(yuǎn)；但在坡路多的地方行駛時扭矩不夠且效率極低、嚴(yán)重影響續(xù)航里程和爬坡能力；二是，當(dāng)電機(jī)的效率特性適應(yīng)坡路行駛時，在平路行駛時就造成扭矩過剩，速度慢而且效率低；三是，為了兼顧平路行駛和坡路行駛，通常需要加裝機(jī)械檔位變速器；機(jī)械檔位變速器成本高，易磨損而且操控性差。上述問題不僅長期困擾著電動三輪車生產(chǎn)廠家和電機(jī)生產(chǎn)廠家，也是廣大經(jīng)銷商和用戶朋友們非常關(guān)心的問題；解決這一技術(shù)問題將對于電動三輪車的性能有較大的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)，可以使電動三輪車通過智能電子檔控制器和雙繞組高效差速電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動，省去機(jī)械檔位變速器，通過智能電子檔控制器根據(jù)不同的行駛路況，全自動電子變速，讓車輛具有大扭矩及高速度的綜合性能， 在不同路況行駛時均能保持較高的工作效率，增大續(xù)航里程和爬坡能力，節(jié)省能源，對于電動三輪車的性能有較大的提升。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，包括雙繞組高效差速電機(jī)、智能電子檔控制器和切換繼電器，所述雙繞組高效差速電機(jī)包括雙繞組定子、電機(jī)霍爾傳感器、永磁磁鋼、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)輸出軸、齒輪1、齒輪2、齒輪3、齒輪4、輸出半軸、差速器、變速箱體、電機(jī)霍爾傳感器引線和電機(jī)相線組；所述電機(jī)相線組包括高速繞組和低速繞組，所述高速繞組包括線圈A、線圈B和線圈C，所述低速繞組包括線圈Al、線圈BI和線圈Cl ;所述智能電子檔控制器包括電機(jī)驅(qū)動電路和電子換擋電路，所述電機(jī)驅(qū)動電路由SH79F1611單片機(jī)芯片組成，所述電機(jī)驅(qū)動電路的三相輸出端口 A、端口 B和端口C分別通過切換繼電器與雙繞組高效差速電機(jī)的高速繞組線圈A、線圈B和線圈C和低速繞組線圈Al、線圈BI和線圈Cl相連，電機(jī)霍爾傳感器與電機(jī)驅(qū)動電路中的C0N4端口連接；電子換擋電路的輸出端JVCC、JGND分別與切換繼電器的控制端口 JVCC、JGND連接，電子換擋電路的控制信號接收端與電機(jī)驅(qū)動電路的JPl第5腳連接；電子換擋電路的輸出端JVCC、JGND分別連接至切換繼電器的控制端口，電子換擋電路的控制信號接收端與電機(jī)驅(qū)動電路的JPl第5腳連接。
[0005]本發(fā)明中，所述電子換擋電路由三個電阻、一個三極管QSS、一個二極管DSS和一個MOS管VSS構(gòu)成，三個電阻包括電阻RSS、電阻RSSl和電阻RSS2 ;其中，電阻RSS的一端與單片機(jī)IO輸出端口 TMS連接，電阻RSSl下拉接地形成分壓，得到的分壓連接至三極管QSS基極，三極管QSS發(fā)射極接地，三極管QSS集電極連接MOS管VSS的柵極，電阻RSS2為三極管QSS集電極的保護(hù)電阻，MOS管VSS的源極接地，MOS管VSS的漏極接JGND ;所述二極管DSS的負(fù)極接JVCC，正極接JGND。
[0006]本發(fā)明一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動方法，采用上述雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，驅(qū)動方法如下:
[0007]起步時，電機(jī)驅(qū)動電路通過JPl的第5管腳給出高電平信號，觸發(fā)電子換擋電路，接通切換繼電器控制端JVCC、JGND使雙繞組高效差速電機(jī)的低速繞組線圈Al、線圈B1、線圈Cl分別與電機(jī)驅(qū)動電路的三相輸出端口 A、端口 B、端口 C連接，同時驅(qū)動雙繞組高效差速電機(jī)的低速繞組工作；
[0008]電機(jī)驅(qū)動電路通過端口 C0N4接收電機(jī)霍爾傳感器引線的輸出信號來檢測判斷車速，
[0009]當(dāng)檢測到車速達(dá)到12km/每小時且驅(qū)動電流小于IOA時，電機(jī)驅(qū)動電路停止輸出，經(jīng)過500毫秒的延時，電機(jī)驅(qū)動電路給電子換擋電路信號輸入端JPl第5腳輸出低電平信號，此時，電子換擋電路通過輸出端JVCC、JGND控制切換繼電器斷開，使低速繞組斷開與電機(jī)驅(qū)動電路的連接，接通雙繞組高效差速電機(jī)的高速繞組線圈A、線圈B、線圈C與電機(jī)驅(qū)動電路三相輸出端口 A、端口 B、端口 C的連接，同時電機(jī)驅(qū)動電路輸出，使雙繞組高效差速電機(jī)的高速繞組工作；
[0010]當(dāng)檢測到車速低于15km/每小時且驅(qū)動電流大于15A時，電機(jī)驅(qū)動電路停止輸出，延時500毫秒后給電子換擋電路信號輸入端JPl第5腳輸出高電平信號，通過切換繼電器接通雙繞組高效差速電機(jī)的低速繞組，斷開雙繞組高效差速電機(jī)的高速繞組，同時驅(qū)動輸出，使雙繞組高效差速電機(jī)的低速繞組工作。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]通過智能電子檔控制器驅(qū)動雙繞組高效差速電機(jī)，能自動根據(jù)不同的道路狀況，選擇傳動電機(jī)最佳工作狀態(tài)，省去用傳統(tǒng)三輪車上的機(jī)械檔位變速器來手動調(diào)節(jié)電機(jī)工作狀態(tài)，完全解決了機(jī)械檔位變速器成本高，易磨損且操控性差等問題；對電動三輪車的傳動系統(tǒng)性能、耐用性、使用壽命及性價比有顯著提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明中雙繞組高效差速電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)工作原理圖；
[0015]圖3-1是本發(fā)明中智能電子檔控制器的接線圖；
[0016]圖3-2是圖3-1中所示電子換擋電路200部分的電路圖；
[0017]圖3-3是圖3-1中所示電機(jī)驅(qū)動電路100的三相輸出端口部分電路圖；
[0018]圖4是本發(fā)明中智能電子檔控制器設(shè)置的一回滯環(huán)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明中智能電子檔控制器的流程圖；
[0020]圖6是雙繞組高效差速電機(jī)效率曲線圖。
[0021]圖中:100-電機(jī)驅(qū)動電路，200-電子換擋電路，300-切換繼電器，400-雙繞組高效差速電機(jī)，1-雙繞組定子，2-電機(jī)霍爾傳感器,3-永磁磁鋼,4-電機(jī)轉(zhuǎn)子,5-電機(jī)輸出軸，6-齒輪1,7-齒輪2,8-齒輪3,9-齒輪4，10-輸出半軸，11-差速器，12-變速箱體，13-電 機(jī)霍爾傳感器引線，14-電機(jī)相線。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0023]如圖2和圖3-1所示，本發(fā)明一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，包括雙繞組高效差速電機(jī)400、智能電子檔控制器和切換繼電器300，所述智能電子檔控制器包括電機(jī)驅(qū)動電路100和電子換擋電路200。
[0024]如圖1所示，所述雙繞組高效差速電機(jī)包括雙繞組定子1、電機(jī)霍爾傳感器2、永磁磁鋼3、電機(jī)轉(zhuǎn)子4、電機(jī)輸出軸5、齒輪16、齒輪27、齒輪38、齒輪49、輸出半軸10、差速器
11、變速箱體12、電機(jī)霍爾傳感器引線13和電機(jī)相線組14 ;所述電機(jī)相線組14包括高速繞組和低速繞組，所述高速繞組包括線圈A、線圈B和線圈C，所述低速繞組包括線圈Al、線圈BI和線圈Cl。直流無刷電機(jī)控制器通過電機(jī)相線14和電機(jī)霍爾傳感器引線13控制并驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動，電機(jī)轉(zhuǎn)子4帶動電機(jī)輸出軸5轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪I和齒輪2進(jìn)行一級減速，齒輪3和齒輪4進(jìn)行二級減速，最后經(jīng)差速器中的11的輸出半軸10輸出。本發(fā)明中采用的雙繞組高效差速電機(jī)的優(yōu)點是:(I)由于加入齒輪減速，所以電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可做到2000—12000r/min的高轉(zhuǎn)速，體積遠(yuǎn)小于普通無刷無齒低速電機(jī)，而且驅(qū)動電機(jī)之所需功率大幅減小，具有較高的“能效比”。(2)雙繞組結(jié)構(gòu)可用來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和扭矩，低速繞組用于起步爬坡，高速繞組用于車輛平路行駛速度，省去了復(fù)雜的機(jī)械變速器，解決了機(jī)械檔位變速器成本高，易磨損等問題；其使用壽命也得以顯著提高。(3)增加了差速器11，使三輪車在轉(zhuǎn)向時更加平穩(wěn)，減少輪胎的磨損，其結(jié)構(gòu)對三輪車的傳動系統(tǒng)性能、性價比、品質(zhì)提升產(chǎn)生了較為顯著的改進(jìn)效果。圖6是本發(fā)明中雙繞組高效差速電機(jī)效率曲線圖。
[0025]如圖3-1、圖3-2和圖3-3所示，本發(fā)明中所述智能電子檔控制器包括電機(jī)驅(qū)動電路100和電子換擋電路200，所述電機(jī)驅(qū)動電路100由SH79F1611單片機(jī)芯片組成的常規(guī)三相無刷電機(jī)驅(qū)動電路；電子換擋電路200是本發(fā)明所增加的功能電路，通過軟件控制兩電路進(jìn)行自動換擋和驅(qū)動電機(jī)來完成整車的操控；各部分的連接方式如圖3-1(控制系統(tǒng)接線圖)所示，所述電機(jī)驅(qū)動電路100的三相輸出端口 A、端口 B和端口 C分別通過切換繼電器300與雙繞組高效差速電機(jī)400的高速繞組線圈A、線圈B和線圈C和低速繞組線圈Al、線圈BI和線圈Cl相連，電機(jī)霍爾傳感器引線13與電機(jī)驅(qū)動電路100中的C0N4端口連接；電子換擋電路200的輸出端JVCC、JGND分別連接至切換繼電器300的控制端口，電子換擋電路(200)的控制信號接收端與電機(jī)驅(qū)動電路100的JPl第5腳連接。
[0026]如圖3-2所示，所述電子換擋電路由三個電阻、一個三極管QSS、一個二極管DSS和一個MOS管VSS構(gòu)成，三個電阻包括電阻RSS、電阻RSSl和電阻RSS2 ;其中，電阻RSS的一端與單片機(jī)IO輸出端口 TMS連接，電阻RSSl下拉接地形成分壓，得到的分壓連接至三極管QSS基極，三極管QSS發(fā)射極接地，三極管QSS集電極連接MOS管VSS的柵極，電阻RSS2為三極管QSS集電極的保護(hù)電阻，MOS管VSS的源極接地，MOS管VSS的漏極接JGND ;所述二極管DSS的負(fù)極接JVCC，正極接JGND。本發(fā)明中的電子換擋電路200采用施密特觸發(fā)電路設(shè)計，穩(wěn)定簡潔，可更加有效可靠驅(qū)動切換繼電器300工作，同時由于繼電器是感性負(fù)載，如圖3-2所示，增加續(xù)流二極管DSS在繼電器斷開時續(xù)流，防止繼電器的自感電動勢對控制器電子元器件的損害，延長系統(tǒng)壽命，且材料成本與機(jī)械檔位變速器相比有大幅度的降低。[0027]本發(fā)明的驅(qū)動控制過程如圖5所示，起步時，控制器的電機(jī)驅(qū)動電路100通過JPl的第5管腳給出高電平信號，觸發(fā)電子換擋電路200，接通切換繼電器300的控制端JVCC、JGND使電機(jī)低速繞組線圈Al、線圈B1、線圈Cl分別與控制器電機(jī)驅(qū)動電路100的輸出端口A、端口 B、端口 C連接，同時驅(qū)動電機(jī)低速繞組工作，由于低速繞組驅(qū)動扭矩大，具有起步快且省電的優(yōu)點；電機(jī)驅(qū)動電路100通過端口 C0N4接收電機(jī)霍爾傳感器的輸出信號來檢測判斷車速，當(dāng)檢測到車速達(dá)到12km每小時且驅(qū)動電流小于IOA時，控制器電機(jī)驅(qū)動電路100停止輸出，經(jīng)過500毫秒的延時，電機(jī)驅(qū)動電路100給電子換擋電路200信號輸入端JPl第5腳輸出低電平信號，此時電子換擋電路200通過JVCC、JGND控制繼電器斷開，使電機(jī)低速繞組斷開與驅(qū)動電路連接，接通電機(jī)高速繞組線圈A、線圈B、線圈C與電機(jī)驅(qū)動電路的三相輸出端口 A、端口 B和端口 C的連接，同時電機(jī)驅(qū)動電路100輸出，使電機(jī)工作于高速繞組狀態(tài)；車子上坡或負(fù)載加大時，此時工作電流加大、轉(zhuǎn)速降低，高速繞組已無法滿足車子的行駛需要，當(dāng)控制器驅(qū)動電路100檢測到車速低于15km每小時且驅(qū)動電流大于15A時，控制器電機(jī)驅(qū)動電路100停止輸出，延時500毫秒后給電子換擋電路200信號輸入端JPl第5腳輸出高電平信號，通過卻換繼電器接通電機(jī)的低速繞組，斷開高速繞組，同時驅(qū)動輸出，使電機(jī)工作在低速繞組狀態(tài)，提高驅(qū)動扭矩。該控制驅(qū)動法的優(yōu)點是:由于采用電子換擋沒有任何的機(jī)械磨損，其使用壽命與機(jī)械檔位變速器相比有大幅度的提高；通過智能電子檔控制器對車輛行駛電流和速度的實時監(jiān)測，實現(xiàn)對檔位的無縫切換，做到檔位切換平滑無抖動，且每次切換都是有效切換，即省去了手動操作機(jī)械檔位變速器的麻煩，也實現(xiàn)了車輛換檔與實際運(yùn)行速度及動力需求之間的完美平衡。
[0028]雙繞組高效差速電機(jī)繞組之間切換時，智能電子檔控制器根據(jù)行駛電流和速度設(shè)置一回滯環(huán)，可以防止繼電器的頻繁切換；并且在切換繼電器之前，控制器的三相功率MOS停止輸出。如圖4所示，圖中，I表示雙繞組高效差速電機(jī)高速繞組輸出動力，O表示雙繞組高效差速電機(jī)低速繞組輸出動力。
[0029]盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，包括雙繞組高效差速電機(jī)(400)、智能電子檔控制器和切換繼電器(300)，所述雙繞組高效差速電機(jī)包括雙繞組定子(I )、電機(jī)霍爾傳感器(2)、永磁磁鋼(3)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(4)、電機(jī)輸出軸(5)、齒輪I (6)、齒輪2 (7)、齒輪3(8)、齒輪4 (9)、輸出半軸(10)、差速器(11)、變速箱體(12)、電機(jī)霍爾傳感器引線(13)和電機(jī)相線組(14);所述電機(jī)相線組(14)包括高速繞組和低速繞組，所述高速繞組包括線圈A、線圈B和線圈C，所述低速繞組包括線圈Al、線圈BI和線圈Cl ； 所述智能電子檔控制器包括電機(jī)驅(qū)動電路(100)和電子換擋電路(200)，所述電機(jī)驅(qū)動電路(100)由SH79F1611單片機(jī)芯片組成，所述電機(jī)驅(qū)動電路(100)的三相輸出端口 A、端口 B和端口 C分別通過切換繼電器(300)與雙繞組高效差速電機(jī)(400)的高速繞組線圈A、線圈B和線圈C和低速繞組線圈Al、線圈BI和線圈Cl相連，電機(jī)霍爾傳感器引線(13)與電機(jī)驅(qū)動電路(100 )中的C0N4端口連接； 電子換擋電路(200)的輸出端JVCC、JGND分別連接至切換繼電器(300)的控制端口，電子換擋電路(200)的控制信號接收端與電機(jī)驅(qū)動電路(100)的JPl第5腳連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電子換擋電路由三個電阻、一個三極管QSS、一個二極管DSS和一個MOS管VSS構(gòu)成，三個電阻包括電阻RSS、電阻RSSl和電阻RSS2 ;其中，電阻RSS的一端與單片機(jī)IO輸出端口 TMS連接，電阻RSSl下拉接地形成分壓，得到的分壓連接至三極管QSS基極，三極管QSS發(fā)射極接地，三極管QSS集電極連接MOS管VSS的柵極，電阻RSS2為三極管QSS集電極的保護(hù)電阻，MOS管VSS的源極接地，MOS管VSS的漏極接JGND ;所述二極管DSS的負(fù)極接JVCC，正極接JGND。
3.一種雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1或2所述雙特性電子檔電動三輪車驅(qū)動裝置，驅(qū)動方法如下: 起步時，電機(jī)驅(qū)動電路(100)通過JPl的第5管腳給出高電平信號，觸發(fā)電子換擋電路(200)，接通切換繼電器(300)控制端JVCC、JGND使雙繞組高效差速電機(jī)(400)的低速繞組線圈Al、線圈B1、線圈Cl分別與電機(jī)驅(qū)動電路的三相輸出端口 A、端口 B、端口 C連接，同時驅(qū)動雙繞組高效差速電機(jī)(400)的低速繞組工作； 電機(jī)驅(qū)動電路(100)通過端口 C0N4接收電機(jī)霍爾傳感器的輸出信號來檢測判斷車速，當(dāng)檢測到車速達(dá)到12km/每小時且驅(qū)動電流小于IOA時，電機(jī)驅(qū)動電路(100)停止輸出，經(jīng)過500毫秒的延時，電機(jī)驅(qū)動電路(100)給電子換擋電路(200)信號輸入端JPl第5腳輸出低電平信號，此時，電子換擋電路(200)通過輸出端JVCC、JGND控制切換繼電器(300)斷開，使低速繞組斷開與電機(jī)驅(qū)動電路(100)的連接，接通雙繞組高效差速電機(jī)(400)的高速繞組線圈A、線圈B、線圈C與電機(jī)驅(qū)動電路三相輸出端口 A、端口 B、端口 C的連接，同時電機(jī)驅(qū)動電路(100)輸出，使雙繞組高效差速電機(jī)(400)的高速繞組工作； 當(dāng)檢測到車速低于15km/每小時且驅(qū)動電流大于15A時，電機(jī)驅(qū)動電路(100)停止輸出，延時500毫秒后給電子換擋電路(200)信號輸入端JPl第5腳輸出高電平信號，通過切換繼電器(300)接通雙繞組高效差速電機(jī)(400)的低速繞組，斷開雙繞組高效差速電機(jī)(400)的高速繞組，同時驅(qū)動輸出，使雙繞組高效差速電機(jī)(400)的低速繞組工作。
【文檔編號】B60L15/20GK103909838SQ201310701086
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】魏強(qiáng), 武金萍, 唐純東 申請人:天津小刀電動科技股份有限公司