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標(biāo)簽 > 電動(dòng)自行車
電動(dòng)自行車，是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。
電動(dòng)自行車，是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。
2013年“中國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高峰論壇”數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)電動(dòng)自行車截止2013年保有量突破2億輛，而一直處在爭(zhēng)議之中的電動(dòng)自行車“新國(guó)標(biāo)”也將出臺(tái)。新國(guó)標(biāo)預(yù)計(jì)將在電動(dòng)自行車行業(yè)掀起一場(chǎng)大的變革。
電動(dòng)自行車，是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。
2013年“中國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高峰論壇”數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)電動(dòng)自行車截止2013年保有量突破2億輛，而一直處在爭(zhēng)議之中的電動(dòng)自行車“新國(guó)標(biāo)”也將出臺(tái)。新國(guó)標(biāo)預(yù)計(jì)將在電動(dòng)自行車行業(yè)掀起一場(chǎng)大的變革。
電動(dòng)自行車方案
電動(dòng)自行車上使用的電機(jī)普遍采用永磁直流電機(jī)。所謂永磁電機(jī)，是指電機(jī)線圈采用永磁體激磁，不采用線圈激磁的方式。這樣就省去了激磁線圈工作時(shí)消耗的電能，提高了電機(jī)機(jī)電轉(zhuǎn)換效率，這對(duì)使用車載有限能源的電動(dòng)車來(lái)講，可以降低行駛電流，延長(zhǎng)續(xù)行里程。
永磁直流電機(jī)按照電機(jī)的通電形式來(lái)分，可分為有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)兩大類，有刷電機(jī)由于采用機(jī)械換相裝置導(dǎo)致可靠性和壽命降低，因此逐漸退出電動(dòng)車市場(chǎng)。
無(wú)刷電機(jī)又可分為有傳感器和無(wú)傳感器兩類，對(duì)于無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機(jī)，必須要先將車用腳蹬起來(lái)，等電機(jī)具有一定的旋轉(zhuǎn)速度以后，控制器才能識(shí)別到無(wú)刷電機(jī)的相位，然后控制器才能對(duì)電機(jī)供電。由于無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)零速度啟動(dòng)，所以現(xiàn)在生產(chǎn)的電動(dòng)車上用得較少。目前電動(dòng)車行業(yè)內(nèi)使用的無(wú)刷電機(jī)，普遍采用有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)。
有位置傳感器永磁直流無(wú)刷電機(jī)按照內(nèi)部傳感器的安裝位置不同，又可分為60度電機(jī)和120度電機(jī)。在120°的霍爾信號(hào)中，不可能出現(xiàn)二進(jìn)制000和111的編碼，所以在一定程度上避免了因霍爾零件故障而導(dǎo)致的誤操作。因?yàn)榛魻柦M件是開漏輸出，高電平依靠電路上的上拉電阻提供，一旦霍爾零件斷電，霍爾信號(hào)輸出就是111.一旦霍爾零件短路，霍爾信號(hào)輸出就是000，而60°的霍爾信號(hào)在正常工作時(shí)這兩種信號(hào)均會(huì)出現(xiàn)，所以一定程度上影響了軟件判斷故障的準(zhǔn)確率。因此目前市面馬達(dá)已經(jīng)逐漸舍棄60°相位的霍爾排列。
2.永磁直流電機(jī)基本原理
2.1.主回路電路
圖中ABC表示電機(jī)的3相繞組，采用星形接法，V1~V6表示功率場(chǎng)效應(yīng)管，如果將V1~V6用如下的時(shí)序波形驅(qū)動(dòng)，則3相繞組會(huì)按照AB-AC-BC-BA-CA-CB順序通電（AB表示電流由A相流向B相），產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，牽引外轉(zhuǎn)子（永磁體）旋轉(zhuǎn)。
導(dǎo)通順序
3.電動(dòng)車控制器功能要求
*功能性要求：1.電子換相2.無(wú)級(jí)調(diào)速3.剎車斷電4.附加功能A.限速B.1+1助力C.EBS柔性電磁剎車D.定速巡航E.其它功能（消除換相噪音，倒車等）
*安全性要求：1.限流驅(qū)動(dòng)2.過(guò)流保護(hù)3.堵轉(zhuǎn)保護(hù)4.電池欠壓保護(hù)5.降低溫升6.附加功能（防盜鎖死，溫升限制等）
7.附加故障檢測(cè)功能從上面的要求來(lái)看，功能性要求和安全性要求的前三項(xiàng)用專用控制芯片用加上適當(dāng)?shù)耐鈬娐肪浑y解決，代表芯片是摩托羅拉的 MC33035（＄1.8840），早期的控制器方案均用該集成塊解決。但后來(lái)隨著競(jìng)爭(zhēng)加劇，很多廠商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)就比較困難，所以使用單片機(jī)來(lái)做控制的控制器迅速取代了純硬件的專用控制芯片。
但是硬件控制和軟件控制有很大的區(qū)別，硬件控制的反應(yīng)速度僅僅受限于邏輯門的開關(guān)速度，而軟件的運(yùn)行則需要指令執(zhí)行時(shí)間。要使軟件跟得上電機(jī)控制的需求，就必須要求軟件在最短的時(shí)間內(nèi)能夠正確處理?yè)Q相，電流限制等各種復(fù)雜動(dòng)作，這就涉及到一個(gè)對(duì)外部信號(hào)的采樣頻率，采樣時(shí)機(jī)，信號(hào)的內(nèi)部處理判斷及處理結(jié)果的輸出，還有一些抗干擾措施等，這些都是軟件設(shè)計(jì)中需要仔細(xì)考慮的東西。
在本方案中，我們采用了一顆集成PWM發(fā)生器的8位單片機(jī)SH79F081，采用優(yōu)化的單機(jī)器周期8051內(nèi)核，內(nèi)置16kFlash存儲(chǔ)器，兼容傳統(tǒng) 8051所有硬件資源，采用JTAG仿真方式，內(nèi)置16.6MHz振蕩器，同時(shí)擴(kuò)展了如下功能：*雙DPTR指針。16位x8乘法器和16位/8除法器。
*3通道帶死區(qū)控制PWM，6路輸出，輸出極性可設(shè)，提供周期溢出功能*集成故障檢測(cè)功能，可瞬時(shí)關(guān)閉PWM輸出。
*提供硬件抗干擾措施。
*集成高速10bitADC.*提供Flash自編程功能，可以模擬用做EEROM，方便存儲(chǔ)參數(shù)。
這顆IC由于CPU運(yùn)行速度和AD采樣速度都很快，PWM功能強(qiáng)大，硬件抗干擾功能多，非常適合作電動(dòng)車控制器。
4.軟件實(shí)現(xiàn)
下面我們挑選對(duì)控制器性能和安全比較重要的功能來(lái)討論編程中應(yīng)該注意的問(wèn)題。
4.1.減小換相噪聲
上文已提過(guò)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)方波驅(qū)動(dòng)最大的缺點(diǎn)是換相時(shí)電流不能持續(xù)，導(dǎo)致有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，因此衡量控制器好壞很大程度上是取決于換相是否能做好。
在電動(dòng)車剛剛起步的時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)換相時(shí)電機(jī)會(huì)發(fā)出很大的突突聲，這是由于電機(jī)起步時(shí)電流比較大，而電機(jī)是個(gè)感性負(fù)載，換相后由于電機(jī)線圈電流不會(huì)一下增大到換相前的水平，這樣就造成換相前后電流反差非常大，從而導(dǎo)致牽引力的急劇變化，這種變化便會(huì)引起電機(jī)強(qiáng)烈振動(dòng)，這種振動(dòng)噪聲不能完全消除，但可以采取一些措施減小噪聲方法1：在換相后的一段時(shí)間使PWM脈沖占空比達(dá)到100%來(lái)使電流增長(zhǎng)快一點(diǎn)，從而減輕振動(dòng)噪聲。需要提醒的是在這個(gè)過(guò)程中我們需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)電流變化，電流一達(dá)到換相前的水平就可以恢復(fù)換相前的PWM占空比。
方法2：延遲關(guān)閉換相MOS管，方波驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電機(jī)是 6步驅(qū)動(dòng)，定子勵(lì)磁每隔60度電角度跳躍一次，保證定子磁動(dòng)勢(shì)方向和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)方向夾角在60°到120°之間運(yùn)行，因?yàn)閵A角在90°時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩最大，夾角為0°或180°時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)假設(shè)電機(jī)正轉(zhuǎn)，AB導(dǎo)通要切換到AC導(dǎo)通，此時(shí)AB繞組通電產(chǎn)生的定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角為60°，如果正常切換到AC 導(dǎo)通，則AC繞組通電后，定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角變?yōu)?20°，由于切換到AC通電后電流要從0開始爬升，因此此時(shí)定子磁勢(shì)幅值很小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩降低，但如果此時(shí)不關(guān)閉B，同時(shí)將下橋C打開，則定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的夾角變?yōu)?0°，而且由于AB相電流基本沒(méi)有變化，而C相電流還很小，因此換相前后轉(zhuǎn)矩變化很小，但要注意，等C相電流爬升后要將B相關(guān)閉，否則3相導(dǎo)通的合成力矩比2相導(dǎo)通力矩大，也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
4.2.電子剎車：
電子剎車其實(shí)是將電動(dòng)機(jī)當(dāng)做發(fā)電機(jī)機(jī)運(yùn)行，因此會(huì)產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，檢測(cè)到電子剎車信號(hào)后，cpu將上三路PWM關(guān)閉，將下三路同時(shí)打開，占空比設(shè)為某一固定值，這樣，電機(jī)相當(dāng)于工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，給蓄電池充電，充電電流和下三路占空比有關(guān)，占空比越大，則充電電流越大，剎車制動(dòng)能力越強(qiáng)，由于目前電動(dòng)車上裝配的電子剎車都是開關(guān)信號(hào)，使用者無(wú)法調(diào)整剎車力矩，完全由控制器決定，不過(guò)由電動(dòng)機(jī)的特性，即使占空比固定，電子剎車時(shí)轉(zhuǎn)速越高，發(fā)電機(jī)感生電壓越高，回饋充電能力越強(qiáng)，剎車力矩越大，當(dāng)然，最好是裝配線性剎車傳感器，使用者會(huì)更方便。
4.3.恒流驅(qū)動(dòng)
電流信號(hào)經(jīng)康銅絲采樣之后分兩路，一路送至放大器，一路送至比較器。放大器用來(lái)實(shí)時(shí)放大電流信號(hào)，放大倍數(shù)大約6.5倍，放大后的信號(hào)提供給單片機(jī)進(jìn)行 AD采樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換所得數(shù)字用來(lái)控制電流不超過(guò)我們所允許的值。另一路信號(hào)送至比較器，當(dāng)電流突然由于某種原因大大超過(guò)允許值，比如一只MOSFET擊穿或誤導(dǎo)通時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)送出低電平，送給79F081的FLT引腳，無(wú)需單片機(jī)執(zhí)行程序，IC硬件會(huì)自動(dòng)關(guān)閉PWM輸出，從而保護(hù)MOSFET避免更大傷害。
解析GB42296-2022電動(dòng)自行車用充電器安全技術(shù)要求
背景和狀況根據(jù)GB42296-2022標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)自行車用充電器自2025年11月1日起將納入強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（CCC認(rèn)證）管理。所有相關(guān)產(chǎn)品必須通過(guò)CCC...
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優(yōu)化汽車類48V電池和電動(dòng)自行車應(yīng)用中的線路電壓和負(fù)載調(diào)節(jié)立即下載
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類別：電子資料 2023-11-06 標(biāo)簽：鋰電池電動(dòng)自行車
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電動(dòng)自行車鋰離子蓄電池?fù)Q電柜技術(shù)要求第3部分:通信協(xié)議立即下載
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鴻陸RFID技術(shù)智慧賦能 構(gòu)建高校電動(dòng)自行車精細(xì)化管理新范式
電動(dòng)自行車憑借其便捷高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的特點(diǎn)，已成為眾多高校學(xué)生的常用代步工具。然而，車輛數(shù)量的快速增長(zhǎng)也帶來(lái)了校園擁堵、交通事故風(fēng)險(xiǎn)和管理壓力等多重挑戰(zhàn)。
2026-03-23 標(biāo)簽：RFID電動(dòng)自行車 81 0
電動(dòng)自行車充電樁遠(yuǎn)程斷電：安全危機(jī)四伏，需盡快普及
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AZ晶焱科技（AMAZINGIC）后疫情時(shí)代來(lái)臨，E-Bike已成為生活習(xí)慣，為E-BIKE電動(dòng)自行車提供解決方案~
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2025-12-29 標(biāo)簽：電動(dòng)自行車充電樁 1.5k 0
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根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局（國(guó)家認(rèn)監(jiān)委）2025 年?12?月發(fā)布的《關(guān)于充電寶等產(chǎn)品強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)志試點(diǎn)改革事項(xiàng)的公告》國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局
2025-12-23 標(biāo)簽：電動(dòng)自行車充電寶電池 1.8k 0
新國(guó)標(biāo)下，電動(dòng)自行車如何更安全、更智能、更經(jīng)濟(jì)？國(guó)民技術(shù)N32 系列產(chǎn)品以四重價(jià)值給出答案
隨著新國(guó)標(biāo)政策全面落地電動(dòng)自行車行業(yè)正經(jīng)歷從“速度競(jìng)爭(zhēng)”到“安全智能”的深度轉(zhuǎn)型。國(guó)民技術(shù)N32系列產(chǎn)品憑借全面覆蓋、高度集成和深度安全設(shè)計(jì)，成為驅(qū)動(dòng)行...
2025-12-19 標(biāo)簽：電動(dòng)自行車國(guó)民技術(shù) 773 0
基于MCU微控制器N32G435的電動(dòng)自行車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案
電動(dòng)兩輪車控制器采用矢量FOC控制技術(shù)，主要由矢量變換、環(huán)路調(diào)節(jié)器、空間矢量調(diào)制、霍爾處理以及外圍功能函數(shù)幾大模塊組成，并融合借鑒了兩輪車控制器行業(yè)的典...
2025-12-12 標(biāo)簽：微控制器MCU電動(dòng)自行車 433 0
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