一種電動車、電動機及其總開關系統的制作方法

本發明涉及機械電子技術領域，特別涉及一種電動機的總開關系統。本發明還涉及一種包括上述總開關系統的電動機以及一種電動車。

背景技術：

隨著中國機械工業的發展，越來越多的機械設備已得到廣泛使用。

傳統的機械工業往往可劃分為重工業和輕工業兩種，其中，重工業指為國民經濟各部門提供物質技術基礎的主要生產資料的工業，包括鋼鐵工業、冶金工業、機械、能源、化學、建筑材料等。而輕工業指以提供生活消費品為主的工業，包括食品、紡織、皮革、造紙、日用化工、文教藝術體育用品工業等。

以電動車制造業為例，電動車的種類很多，比如電摩、電動自行車、電動滑板車等，這些類型的車輛的動力來源主要為電動機。為方便電動車的駕駛，目前市場上的電動車都會設計總開關，用于啟動整機的總電源。在現有技術中，總開關一般包括兩類，即機械類和觸摸屏類。然而，對于機械類的總開關而言，機械總開關的結構比較復雜，體積也較大，會占用人機交互的空間，并且操作較繁瑣。而對于觸摸屏類的總開關而言，又存在靈敏度不夠、成本較高、可能誤開啟、待機功耗大等問題。

因此，如何克服現有技術中的電動車的總開關存在的結構復雜、操作繁瑣、成本較高等問題，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種電動機的總開關系統，能夠輕松、方便、低成本地實現電動車的總電源的開啟操作。本發明的另一目的是提供一種包括上述總開關系統的電動機，以及一種電動車。

為解決上述技術問題，本發明提供一種電動機的總開關系統，包括用于在電動機旋轉時產生感應電壓的電機相線以及用于通過所述電機相線產生的感應電壓使總電源與主機功能系統導通的電子開關模塊。

優選地，所述電子開關模塊包括NMOS管、PMOS管、第一電阻和第二電阻，其中：

所述NMOS管的柵極與所述電機相線的輸出端相連，其源極接地，其漏極與所述第一電阻的一端相連；所述PMOS管的柵極與所述第一電阻的另一端相連，其源極與所述總電源相連，其漏極與所述主機功能系統相連；所述第二電阻的一端與所述NMOS管的漏極相連，另一端與所述PMOS管的源極相連。如此，通過該實施例，當電機相線內產生感應電壓后，感應電壓信號通過其輸出端傳遞到NMOS管的柵極上，使得NMOS管的柵極處具有較大電壓值(與電動機的轉速相關)，同時NMOS管的源極接地，其電位為零，如此NMOS管上柵極與源極之間的電壓值即為感應電壓值。由于NMOS管的開啟電壓(或閾值電壓)很低，一般只有2～6V，而電機相線內所產生的感應電壓在較低的轉速下很容易就達到幾十伏，因此感應電壓值必然大于NMOS管的開啟電壓值，從而使得NMOS管的源極與漏極導通。

優選地，還包括串聯在所述電機相線的輸出端與所述NMOS管的柵極之間的電容。如此，通過該實施例，一方面通過電容將電機相線與NMOS管間隔開，避免兩者直接相連導致的安全隱患，另一方面電容能夠蓄能，當電機相線所產生的感應電壓逐漸增大時，可以通過電容的蓄積再釋放到NMOS管的柵極。

優選地，還包括一端連接在所述電容與所述NMOS管的柵極之間、另一端與所述NMOS管的源極相連的整流模塊。如此，通過該實施例，電機相線中的感應電流通過整流模塊后，交流電改變為直流電，而感應電壓也改變為直流電壓。

優選地，所述整流模塊包括整流二極管，且所述整流二極管的正極與所述NMOS管的源極相連，其負極連接在所述電容與所述NMOS管的柵極之間。如此，通過該實施例，能夠簡化整流模塊的結構。

優選地，還包括與所述NMOS管的柵極相連的開關鎖定控制模塊，用于在所述總電源與主機功能系統被導通之后通過輸出高電平使兩者保持導通狀態，以及用于當檢測到電動機停止轉動的持續時間超過預設閾值時通過輸出低電平使所述總電源與主機功能系統斷開。如此，通過該實施例，整車上電后，總電源的開啟狀態無需再依賴外力推動電動機產生的感應電壓。同時，開關鎖定控制模塊在總電源與主機功能系統導通后，實時檢測電動機的轉動狀態，當檢測到電動機停止轉動的持續時間超過預設閾值時，比如電動機停止轉動超過5分鐘后，開關鎖定控制模塊即輸出低電平，使得總電源與主機功能系統的連接斷開，將整車斷電，實現電動車的自動關機，避免能量浪費。

優選地，還包括設置在所述開關鎖定控制模塊與所述NMOS管的柵極之間，以及在所述電機相線的輸出端與所述NMOS管的柵極之間，用于防止回流影響的開關二極管；且所述開關二極管的正極與所述電機相線的輸出端或開關鎖定控制模塊相連，其負極均與所述NMOS管的柵極相連。如此，通過該實施例，避免了回流對開關鎖定控制模塊造成影響。

本發明還提供一種電動機，包括殼體和設置于所述殼體內的總開關系統，其中，所述總開關系統為上述任一項所述的總開關系統。

本發明還提供一種電動車，包括車體和設置于所述車體內的電動機，其中，所述電動機為上述一項所述的電動機。

本發明所提供的電動機的總開關系統，主要包括電機相線和開關模塊。其中，電機相線是電動機中的重要組成部件，一般為三相線任何一相或多相，在電動機旋轉時，由于轉子切割磁感線會在電機相線中產生感應電壓。電子開關模塊主要用于接收電機相線所產生的感應電壓的信號，并在接收到該信號后將電動機的總電源與電動機的主機功能系統導通，使得總電源為主機功能系統供電，從而使得電動機能夠開始正常運轉。如此，電子開關模塊就相當于電動機的總開關，而電機相線中的感應電壓信號即為打開該總開關的“鑰匙”(開啟條件)。因此，本發明所提供的電動機的總開關系統，人們在試圖駕駛電動車時，只需略微用力推動電動車，使得其中的電動機轉軸在外力作用下旋轉起來，當電動機旋轉到一定速度時，即可在電機相線中產生足夠的感應電壓。該感應電壓的信號即被電子開關模塊所捕捉到，之后電子開關模塊就將總電源與主機功能系統導通，此時電動車就處于整車上電狀態，可進行正常駕駛操作。綜上所述，本發明所提供的電動機的總開關系統，通過外力推動車體使電動機產生的感應電壓喚醒總電源，相比于現有技術，無需設置額外的機械結構、觸摸屏、按鍵等，大幅節省了生產成本，簡化了總電源的開啟操作，提高了用戶體驗。

本發明所提供的電動機和電動車，其有益效果均如上所述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的一種具體實施方式中的總開關系統框圖；

圖2為圖1中所示的電子開關模塊的一種電路結構圖。

其中，圖1—圖2中：

電機相線—1，總電源—2，主機功能系統—3，電子開關模塊—4，開關鎖定控制模塊—5。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參考圖1，圖1為本發明所提供的一種具體實施方式中的總開關系統框圖。

在本發明所提供的一種具體實施方式中，電動機的總開關系統主要包括電機相線1和電子開關模塊4。

其中，電機相線1是電動機中的重要組成部件，一般可為三相線中的任意一相或多相，在電動機旋轉時，由于轉子切割磁感線會在電機相線1中產生感應電流，同時產生感應電壓。

電子開關模塊4主要用于接收電機相線1所產生的感應電壓的信號，并在接收到該信號后將電動機的總電源2與電動機的主機功能系統3導通，使得總電源2為主機功能系統3供電，從而使得電動機能夠開始正常運轉。

另外，總電源2和主機功能系統3均為電動車的重要組成部件，其中，總電源2在電動車運行時為各個部件提供電能，在本實施例中，總電源2主要用于對主機功能系統3進行供電。而主機功能系統3為電動車的核心系統，一般負責輸入、輸入和協調控制電動車各個部件的運行，比如控制電動機的轉速等。

如此，電子開關模塊4就相當于電動機的總開關，而電機相線1中的感應電壓信號即為打開該總開關的“鑰匙”(開啟條件)。因此，當人們在試圖駕駛電動車時，只需略微用力推動電動車，使得其中的電動機轉軸在外力作用下旋轉起來，當電動機旋轉到一定速度時，即可在電機相線1中產生足夠的感應電壓。該感應電壓的信號即被電子開關模塊4所捕捉到，之后電子開關模塊4就以此將總電源2與主機功能系統3導通，此時電動車就處于整車上電狀態，可進行正常駕駛操作。

綜上所述，本發明所提供的電動機的總開關系統，通過外力推動車體使電動機產生的感應電壓喚醒總電源，相比于現有技術，無需設置額外的機械結構、觸摸屏、按鍵等，大幅節省了生產成本，簡化了總電源的開啟操作，提高了用戶體驗。

如圖2所示，圖2為圖1中所示的電子開關模塊的一種電路結構圖。

在關于電子開關模塊4的一種具體實施方式中，該電子開關模塊4的電路結構主要包括NMOS管(Negative channel Metal Oxide Semiconductor，N型金屬氧化物半導體)，即圖2中的Q2、PMOS管(Positive channel Metal Oxide Semiconductor，P型金屬氧化物半導體)，即圖2中的Q1、第一電阻(圖2中的R1)和第二電阻(圖2中的R2)。

具體的，NMOS管的柵極(Q2上的G)與電機相線1的輸出端相連，如此電機相線1中所產生的感應電壓信號即能夠傳遞到NMOS管的柵極中。同時，NMOS管的源極(Q2上的S)接地，而NMOS管的漏極(Q2上的D)與第一電阻的一端相連。PMOS管的柵極(Q1上的G)與第一電阻的另一端相連，同時，PMOS管的源極(Q1上的S)與總電源2相連，而PMOS管的漏極(Q1上的D)與主機功能系統3相連。

如此，當電機相線1內產生感應電壓后，感應電壓信號通過其輸出端傳遞到NMOS管的柵極上，使得NMOS管的柵極處具有較大電壓值(與電動機的轉速相關)，同時NMOS管的源極接地，其電位為零，如此NMOS管上柵極與源極之間的電壓值即為感應電壓值。由于NMOS管的開啟電壓(或閾值電壓)很低，一般只有2～6V，而電機相線1內所產生的感應電壓在較低的轉速下很容易就達到幾十伏，因此感應電壓值必然大于NMOS管的開啟電壓值，從而使得NMOS管的源極與漏極導通。

同時，當NMOS管中的源極與漏極導通后，由于R1的兩端分別與PMOS管的柵極和NMOS管的漏極相連，而NMSO管的源極又接地，因此，PMOS管的柵極的電位為零，同時PMOS管的源極與總電源相連，因此源極電壓較高，其柵極和源極之間的電壓差值為負數，小于Uth(閾值電壓)，此時PMOS管的源極與漏極導通，從而使得總電源與主機功能系統導通，總電源即可為主機功能系統供電，電動車整機處于上電狀態，可進行正常駕駛操作。

第二電阻的一端與NMOS管的漏極相連，其另一端與PMOS管的源極相連。如此設置，第二電阻上的壓降能夠保證PMOS管的源極處的電壓總是高于PMOS管的柵極電壓。

需要說明的是，電子開關模塊4的具體電路并不僅限于上述實施例中的結構，其余比如能夠起到相同作用的、由感應電壓或感應電流通過其他半導體元件、繼電器等電子控制開關器件將總電源2和主機功能系統3導通的電路也在本發明的保護范圍內。

此外，本實施例還在電機相線1的輸出端與NMOS管的柵極之間串聯了電容(圖2中的C1)。如此，一方面通過電容將電機相線1與NMOS管間隔開，避免兩者直接相連導致的安全隱患，另一方面電容能夠蓄能，當電機相線1所產生的感應電壓逐漸增大時，可以通過電容的蓄積再釋放到NMOS管的柵極。

進一步的，本實施例還增設了對電機相線1中的感應電流進行整流的整流模塊。該整流模塊的一端連接在電容與NMOS管之間，另一端與NMOS管的源極相連。如此設置，電機相線1中的感應電流通過整流模塊后，交流電改變為直流電，而感應電壓也改變為直流電壓。

具體的，整流模塊包括整流二極管(圖2中的D1)，并且該整流二極管的正極與NMOS管的源極相連，其負極連接在電容與NMOS管的柵極之間。當然，整流模塊并不僅限于整流二極管的形式，其余比如全波整流、橋式整流等均可以采用。

另外，本實施例中還增設了開關鎖定控制模塊5。該開關鎖定控制模塊5與NMOS管的柵極相連，主要用于對NMOS管的柵極輸出高電平，使得NMOS管的源極和漏極保持導通，以在總電源2與主機功能系統3被導通之后保持導通狀態；或者輸出低電平使NMOS管的源極和漏極的導通狀態斷開，以使總電源2與主機功能系統3的連接斷開。具體的，開關鎖定控制模塊5在總電源2與主機功能系統3被導通之后觸發高電平，也就是在感應電壓信號將NMOS管中的源極和漏極導通時，如此使得整車上電后，總電源的開啟狀態無需再依賴外力推動電動機產生的感應電壓。同時，開關鎖定控制模塊5在總電源2與主機功能系統3導通后，實時檢測電動機的轉動狀態，當檢測到電動機停止轉動的持續時間超過預設閾值時，比如電動機停止轉動超過5分鐘后，開關鎖定控制模塊5即輸出低電平，使得總電源2與主機功能系統3的連接斷開，將整車斷電，實現電動車的自動關機，避免能量浪費。

不僅如此，本實施例還在開關鎖定模塊5與NMOS管的柵極之間，以及電機相線1的輸出端與NMOS管的柵極之間設置了開關二極管(圖2中的D2或D3)，并且該開關二極管的正極與電機相線1的輸出端或開關鎖定控制模塊5相連，其負極均與NMOS管的柵極相連。該開關二極管的設置使得感應電流只能從開關鎖定模塊5或電機相線1的輸出端中流出到NMSO管，而不允許電流從反方向流回到開關鎖定模塊5中的I/O口或電機相線1的輸出端中。如此，避免了回流影響。

本實施例還提供一種電動機，包括殼體和設置在殼體內的總開關系統，其中，該總開關系統與上述相關內容相同，此處不再贅述。

本實施例還提供一種電動車，包括車體和設置在車體內的電動機，其中，該電動機與上述的電動機相同，此處不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。