專利名稱：Dc馬達控制電路的制作方法
本申請是1994年9月14日遞交的發明名稱為“電動自行車”的中國專利申請No.94115169.7的分案申請。
本發明涉及一種DC馬達控制電路。
一種帶有用在輔助電源中的DC馬達的輔助電源單元或自行車，由本發明人應用并被公布在日本專利申請第62-97083號和延遲公開的JP-A-263189號中。
在
圖1中，用在自行車(圖2)中的一個DC馬達控制電路包括一個DC馬達1，后者的輸出軸與自行車的鏈條相嚙合。來自電池2的電源電壓可通過一個功率晶體管3的發射極—集電極而被提供到DC馬達1。功率晶體管3的集電極和基極分別經過電阻4和5而與檢測晶體管6的基極和集電極相連接。檢測晶體管6的發射極通過一個開關7接地。
因此，即使當開關7被接通時，晶體管6和3仍然被保持在關斷狀態，除非DC馬達1不轉動。當外力造成DC馬達1的轉子的轉動時，在DC馬達1的電刷之間產生出并超過預定電平的電壓脈沖被加到檢測晶體管6的基極—發射極。隨后晶體管6和3被依次導通，以傳送它們的鎖定狀態。
產生周期性脈沖的一個脈沖發生器8的輸出，經過一個晶體管9而被“或”輸入到檢測晶體管6的基極。用于脈沖發生器8的電源由另一晶體管11進行控制，并在晶體管11被瞬時關斷時由一個平滑電容器12維持。檢測晶體管6每次瞬時關斷時，脈沖發生器8都產生輸出脈沖，以關斷功率晶體管3。檢測晶體管6，在輸出脈沖剛好返回到正常電平之后，檢測仍然處于OFF狀態的功率晶體管3的集電極電壓。當DC馬達1轉動時，它產生一個感應電壓或電勢，以使檢測晶體管6再次導通，并隨后導通功率晶體管3，從而借助電源維持DC馬達1的轉動。
DC馬達1或M被裝在如圖2所示的自行車的一個框架21上。在此情況下，DC馬達M的輸出軸被一個齒輪箱G被可轉動地耦合到輪盤或前鏈輪23。因而，當少年或老年駕駛者連續踩下一個踏板24時，自行車行駛且DC馬達M的軸通過輪盤23和齒輪箱G而轉動。通過DC馬達的轉動，電能被提供到DC馬達M，以將DC馬達M的輔助轉動功率傳送到輪盤23并隨后通過一個鏈條25而被傳遞到后輪26。該自行車的自由輪27、鏈條25、輪盤23、踏板24和其他結構與傳統自行車相同。如圖1所示的開關7被裝在框架21上，以檢測鏈條25的下垂。隨后，當駕駛者停止踏板24的下降運動時，鏈條25的上側部分被懸下，以關閉DC馬達M的電源。
然而，在上述控制電路中，由于DC馬達1的通/斷操作是根據踏板24的下降運動進行的，當踏板24在平地或下坡時被繼續踩下時，向DC馬達1的供電是在有能量浪費的情況下進行的。
當在下坡時輔助電源被啟動時，擔心的是過度加速而產生不可控制的速度。另外還希望在上坡時啟動輔助電源。
因此，本發明的主要目的，是提供一種輔助馬達，它的轉動軸與前輪或后輪相嚙合并與一個用于檢測鏈條下垂的下垂檢測器或開關相結合。此時，人力功率通過該鏈條被傳遞到車輪。
本發明的另一目的，是提供一種坡度開關，該坡度開關被裝在框架上并用于檢測自行車的相對于水平面的預定下坡角度。
本發明的又一個目的，是提供另一種坡度開關，用于檢測自行車的預定上坡角度，以產生全部的輔助動力。
本發明的再一個目的，是提供一種模擬坡度檢測器，用于檢測自行車相對于水平面的上坡角度，以產生與其上坡角度相對應的輔助動力。
本發明的再一個目的，是提供一種DC馬達控制或PWM電路，用于由該坡度檢測器所按比例控制的DC馬達。
通過以下結合附圖對最佳實施例的詳細描述，能夠得到對本發明的更好理解。在附圖中圖1示意顯示了電動自行車的傳統DC馬達控制電路；圖2顯示了傳統電動自行車的示意圖；圖3顯示了根據本發明的第一實施例的電動自行車的示意側視圖；圖4顯示了圖3的驅動裝置的局部示意側視圖；圖5顯示了圖3的電動自行車的局部示意俯視圖；圖6顯示了根據本發明的第二實施例的電動自行車的示意側視圖；圖7顯示了圖6的電動自行車的局部示意前視圖；圖8顯示了適用于圖3和6的電動自行車的DC馬達控制電路的示意框圖；圖9顯示了用于圖3和6且各具有一個坡度檢測器的電動自行車的DC馬達控制電路的另一示意框圖；圖10顯示了圖9的時序圖；圖11是一種電動自行車的DC馬達控制電路，顯示了本發明的第三實施例；圖12是一種DC馬達控制電路的示意框圖，顯示了本發明的第四實施例；圖13是根據本發明的適用于車輛的DC馬達控制電路的電路圖；圖14顯示了安裝在圖3和6的電動自行車上的坡度開關的剖視圖；且圖15顯示了安裝在圖3和6的電動自行車上的坡度開關的剖視圖。
參見圖3至5，其中總體地顯示了根據本發明的第一實施例的電動自行車。在圖3至5中，相同的標號被用來表示與圖2所示的先有技術相同的部分或部件。
在圖3中，借助駕駛者的人力進行的驅動，是通過與傳統自行車的類似的踏板24、曲拐、輪盤23、鏈條25和設置在后輪26上的后鏈輪27而進行的。作為輔助功率源的馬達1被安裝在與齒輪箱G相結合的框架21的托架32上。該馬達1的功率從輸出齒輪30，通過與后鏈輪27同軸安裝的另一齒輪31被傳遞到后輪26。用于馬達1的電源或電池(未顯示)，被安裝在行李支架35中或框架之間的其他空間中。
一個用于接通或關斷馬達1的開關7被電連接在電源和馬達1之間。該開關7具有一個用樞軸支撐在一根軸16上的臂17和設置在該臂17的自由端上的一個輥18。輥18以適當的方式與無端鏈條25的上側相鄰接，從而使得臂17響應鏈條25的下垂而繞樞軸轉動，以檢測鏈條25的下垂。裝在開關7和臂17上的一個板19與馬達1的外殼或托架32相對準并被裝在該外殼或托架32上，從而使輥18與在前和后鏈輪23和27之間的中間位置上的鏈條25相嚙合，從而獲得鏈條25相對于通過踏板24的人力踩下的最大下垂改變。當臂17被一個螺旋彈簧(未顯示)向下推時，能夠提供一個與臂17和輥18相結合的鏈條拉緊器，以抑制下垂鏈條25的不利的振動并防止下垂的鏈條25從鏈輪上落下。
圖4顯示了圖3的電動自行車的裝置的放大側視圖。當駕駛者不踩下踏板24或當自行車停止或慣性行駛時，鏈條25如虛線所示地下垂。當下垂的鏈條25造成輥18和臂17如虛線所示地向下移動時，開關7進入OFF狀態，且至馬達1的電源被關斷。
當駕駛者踩下踏板24或當駕駛者的人力被施加上時，鏈條25的張力增大且鏈條25被拉緊，如實線所示。當拉緊的鏈條25使輥18和臂17如實線所示地向上移動時，開關7進入ON狀態且至馬達1的電源得到恢復。因此，只有當駕駛者踩下踏板24時，馬達1的驅動力才被作為人力的輔助動力而被加上去。當駕駛者沒踩下踏板24或者鏈條25脫離鏈輪時，輥18和臂17如虛線所示地向下移動，開關7進入OFF狀態且至馬達1的電源被關閉。因此，這種電動自行車不會不管駕駛者的意志而借助馬達1的驅動力而自己行駛。
圖5顯示了圖4所示的驅動裝置的俯視圖。后鏈輪27被裝在一個眾所周知的自由輪輪轂上，且將來自輪盤23的向前的人力傳遞到后輪26。齒輪4被與后鏈輪27同軸地安裝，并可被裝在自由輪輪轂上以及后鏈輪27上，或者與后輪26構成一個整體。當齒輪4被安裝或與后輪26構成一個整體時，馬達1的驅動力不被傳遞到輪盤23和踏板24。此時，防止了馬達1的驅動力使踏板24強行轉動的意外，使能安全運行。另外，后輪26能夠在框架21上前后調節，以調節鏈條25的下垂程度。此時，馬達1和齒輪箱G可以在框架21上得到調節，以調節齒輪30和31之間的嚙合。
圖6顯示了根據本發明的第二實施例的電動自行車的示意側視圖。該實施例的結構與圖3的相同，只是馬達1和齒輪箱G由設置在一個前叉34上的一個支撐軸37支撐，以借助齒輪箱G的一個輸出輥38來驅動前輪33的輪胎。輸出輥38由一個彈簧(未顯示)推向輪胎的側壁，開關7和臂17與圖3中的類似，只是板19被裝在框架21上。
圖7顯示了圖6的電動自行車的局部示意正視圖。在圖7中，輸出輥38被一個彈簧(未顯示)推向輪箍的一側，且設置了與輸出輥38相對的另一個傳動輥39以把來自輸出輥38的驅動力有效地傳遞到前輪33的輪箍。這種傳動輥39被可轉動地支撐在一個支撐部件40上，而支撐部件40由另一個設置在前叉34上的另一個支撐軸37來承載，而前叉34將由另一個彈簧(未顯示)以及輸出輥38施加力。
圖6和7的輪胎驅動裝置可被應用到后輪26。在支撐部件40中可安裝一個電機，以借助其發電輸出在夜間行駛時點亮頭燈。
在上述實施例中，至馬達1的電源借助開關7而得到通/斷控制。然而，開關7通常采用一種微開關，這種微開關適于檢測鏈條25的下垂但卻不利于通過足以驅動馬達1的電流，因為那會造成微開關的觸頭在短路期間的摩損或損壞。因此，可以加上作為開關7的從屬元件的電磁繼電器或固態或半導體功率元件。
圖8顯示了適用于圖3和6所示的電動自行車的DC馬達控制電路的示意框圖。在圖8中，采用了作為坡度檢測器的電位計或可變電阻(VR)14而不是開關7，來檢測鏈條25的下垂程度。可變電阻14與下垂程度成比例的模擬信號，被加到一個PWM(脈沖寬度調制)放大器或緩沖器15上，以便以高效率功率消耗來驅動馬達1。因此，獲得了與年輕或年老的駕駛者的踩下速率成比例的驅動力以及自行車的平穩或自然的轉向操作。
例如，如圖1所示的DC馬達控制電路可以被用于周期性地監測在DC馬達1轉動時產生的感應電壓，并隨后在感應的電壓超過預定的閾值電平時連續地向其提供電力。在此情況下，當外力造成DC馬達1停止時，至DC馬達1的電源在下一個感應電壓監測周期中被關閉，以防止DC馬達1被損壞或燒毀。
由于DC馬達1和下垂開關可從支架上拆下，普通的自行車能夠被容易地改裝成電動自行車。可以在自行車上安裝與切斷開關相同步的開關，以防止DC馬達1在切斷操作時轉動。
如上所述，根據本發明，當傳遞人力動力時，鏈條的下垂變化得到檢測。此時，獲得了具有良好的行駛和沒有能量消耗浪費的電動自行車。
由于與用于傳遞人力動力的鏈條相比，DC馬達1通過另一條路線來驅動后或前輪，DC馬達的驅動力不影響駕駛者。由于當DC馬達的驅動力超過人力動力時DC馬達的驅動是由鏈條的下垂來停止的，所以電動自行車能夠在非常安全的情況下容易地行駛。
該下垂開關包括一個響應于鏈條的下垂而作樞軸運動的臂。此時，該臂不僅檢測鏈條的下垂，而且還具有抑制鏈條的振動或鏈條從鏈輪上的脫離的功能。
通過與一個模擬下垂檢測器一起采用一個PWM電路，能夠獲得對DC馬達的平穩或線性輔助控制。
圖9顯示了用于圖3和6的、每一個都具有一個模擬坡度檢測器14的電動自行車的DC馬達控制電路的另一框圖。該坡度檢測器14被裝在如圖3和6所示的框架21上，以提供與道路的上坡角度成比例的模擬信號并輸出諸如在6度的上坡角度時的最大模擬信號。坡度檢測器14包括一個霍爾元件或與一個磁擺或重物相聯系的可變電阻，以輸出根據上坡角度的模擬信號。
該控制電路與圖8的類似，包括一個電池2、一個功率MOSFET42-其源極與地耦合并與電池2的負極相耦合、和一個連接在電池的正極與MOSFET42的漏極之間的DC馬達1。該控制電路還包括一個與馬達1和MOSFET42之間的接合點相連以周期性地檢測DC馬達1的感應電壓的感應電壓檢測電路44和連接在檢測電路44的選通輸出端與MOSFET42的柵極之間的PWM電路46。該PWM電路46還通過一個低通濾波器(未顯示)接收來自坡度檢測器14的模擬信號。
圖10顯示了圖9的時序圖，它顯示了MOSFET42的柵極電壓的波形和上坡角度θ。當自行車在下坡和平坦的道路上行駛時，，PWM功率不提供到DC馬達1。當自行車在道路上啟動時，全部功率的至少三分之一可被提供到與下垂檢測器相聯系的DC馬達1。在具有預定范圍θ的上坡道路上，脈沖寬度調制功率響應于坡度檢測器而被提供到DC馬達1。當上坡道路角度θ超過諸如六度時，該PWM電路繼續至一個ON狀態，以向DC馬達1提供作為輔助全部功率的滿功率。
參見圖11，其中總體顯示了適用于根據本發明的第三實施例的電動自行車中的DC馬達控制電路。在圖11中，相同的標號被用來表示與圖1中所示的先有技術電路中相同的部件或部分，且省略了對其的詳細描述。在此控制電路中，一個坡度開關28被連接在檢測晶體管6的基極與地之間。該坡度開關28被裝在如圖3和6所示的自行車的框架21上，以使它在自行車在具有諸如5度的下坡角度的下坡道路上行駛時被接通。隨后，檢測晶體管6被關斷，以關閉至DC馬達1的電源。下面詳細描述坡度開關28。
脈沖發生電路8由與如圖1所示的脈沖發生器8和晶體管9等價的雙穩態多諧觸發器構成。發生器8包括兩個負載—例如與一個晶體管和一個多集電極晶體管的集電極相連的100kΩ電阻，和兩組分別從一個晶體管的基極連接到另一個或相對的晶體管的集電極和一個正電壓的電容和電阻。這兩組電容和電阻的值是預定的，并具有諸如1％的脈沖占空比。
圖12是顯示本發明的第四實施例的DC馬達控制電路的框圖。在圖12中，相同的標號被用來表示與圖11所示的本電路中相同的部件。首先，電源或蓄電池2的負電極與地相連。對脈沖具有高阻抗的線圈54被連接在電池2的正電極(Vcc)和DC馬達1的電刷53之間。
一個繼電器觸頭56被連接在第二電刷55和地之間，以在閉合時使DC馬達1轉動。如果繼電器觸頭56打開，在DC馬達1轉動期間產生一個感應電壓。此時，周期地提供了短期打開窗口，且該感應電壓在一個比較器57被與電源電壓Vcc的一個分壓電壓相比較，且比較器57的輸出被提供到一個驅動電路58。
另一方面，一個行駛速率或速度檢測電路59被連接在電刷53和線圈54之間的接合點上，以在繼電器觸頭56閉合時檢測DC馬達1的轉動速度。
該速度檢測電路59包括一個時間常數電路，后者在DC馬達1的換向器(未顯示)改變極性時產生的每一個脈沖期間重復充電。其輸出被加到驅動電路58和一個模擬存儲電路60上。存儲電路60響應車輛的行駛速度而存儲表示至一個電容的轉動速度的電壓或模擬信號，且該電容的端電壓或存儲的模擬信號被輸入到驅動電路58。驅動電路58比較當前的模擬電壓和存儲的模擬電壓，以產生一個比較結果。隨后，該繼電器觸頭56根據比較結果或來自坡度開關28的一個坡度信號而得到控制。
根據本發明，DC馬達1被可轉動地安裝在后輪26上。此時，當駕駛者踩下踏板24時，人力動力通過鏈條25和DC馬達1的輸出軸使后輪26轉動。在此情況下，鏈條25從自由輪27向輪盤23移動的上部被拉緊，從而使開關7接通。DC馬達1在沒有功率供給的情況下產生一個感應電壓。第一比較器57將該感應電壓與一個基準電壓進行比較，以提供一個將被加到驅動電路58上的輸出。當來自電源電壓的感應電壓被減去后的值低于基準電壓值時，其輸出被提供到驅動電路58，以將繼電器觸頭56鎖定在ON狀態上。
在平坦或上坡道路上行駛的自行車繼續接收至DC馬達1的功率供給，以將來自DC馬達1的輔助動力傳遞到自行車的后輪26。當踏板被進一步踩下以使自行車加速時，速度檢測電路59的模擬電壓被降低以借助其輸出降低存儲電路60的模擬存儲電壓。當自行車受到預定量的減速時，該模擬電壓變得高于該模擬存儲電壓，且驅動電路58的比較器的輸出從L變到H電平。在從該時刻起的預定時間里，驅動電路58將繼電器觸頭斷開，以提供對DC馬達1的轉動檢測周期。
圖13是根據本發明的適用于車輛的DC馬達控制電路的電路圖。在圖13中，相同的標號被用來表示與在如圖12所示的本電路中的部件或部分相同的部件或部分。DC馬達1的一個電刷53通過一個線圈54而與諸如一個12伏特電池2的正電壓(Vcc)相連接。DC馬達1的一個第二電刷55與檢測感應電壓的第一比較器57的反相輸入端相連。
該比較器57的非反相輸入端與基準電壓源或存儲電路60的一個分壓電路相連，且其輸出端與驅動電路58的一個第一“與非”門61相連。該驅動電路58包括一個第二比較器62、一個用于延遲第二比較器62的輸出以將其加到第一“與非”門61上的延遲電路63、和一個接收該第二比較器62的輸出的第二“與非”門64。
延遲電路63包括諸如一個連接在比較器62的輸出端與“與非”門61的一個輸入端之間的1MΩ電阻，和連接在“與非”門61的輸入端與地之間的1微法電容。延遲電路63可以用一個輸入有時鐘信號的D型觸發器或延遲元件來代替。第一“與非”門61的一個輸出端與第二“與非”門64相連。第二“與非”門64的一個輸出端，通過一個電阻65，而與一個晶體管66的基極相連，且該晶體管66的集電極通過一個電磁繼電器67的線圈68而與正電源線Vcc相連。晶體管66的基極通過一個在預定的道路下坡坡度接通的坡度開關28而與地相連。
因此，當DC馬達1停止時，繼電器觸頭56保持在OFF狀態且來自電池2的電力不被提供到DC馬達1。第一比較器57、第一“與非”門61和第二比較器62的輸出分別為L、H和H。當外力通過鏈條25使DC馬達1的輸出軸轉動時，在DC馬達1的電刷53和55之間產生出一個感應電壓。當電源電壓與感應電壓的差值低于分壓電路的基準電壓時，第一比較器57、第一“與非”門61和第二比較器62的輸出分別是H、L和H電平，且第二“與非”門64的輸出變到H電平。晶體管66進一步導通，線圈68得到激勵以使觸頭56閉合。借此DC馬達1得到功率供給，以維持其轉動。
另一方面，速度檢測電路59包括一個與線圈54和第一電刷53之間的連接點相連的反相器72，和其輸入端與第二“與非”門64和反相器72的輸出端相連的一個第三“與非”門73。反相器72是施密特觸發型的，它對脈沖的負分量進行反相并隨后轉換至邏輯電平。
另外，速度檢測電路59包括一個與第三“與非”門73的開放集電極或開放漏極輸出端76相連的時間常數電路75。該時間常數電路75包括均被連接在輸出端76與正電源線之間的一個電容器77和一個負載電阻78。輸出端76與具有等于1的增益的運算放大器79或緩沖器相連接。
因此，當繼電器觸頭56被閉合以使DC馬達1轉動時，在轉的換向器間斷地與電刷接觸的同時，相繼的正和負脈沖串產生出來。表示所要提供的DC馬達1轉速的相繼脈沖，從電刷53通過一個電容71和反相器72而被加到第三“與非”門 73上。另一方面，由于“與非”門64的H電平被加到第三“與非”門73上，電容器77在每次施加脈沖時由于DC馬達1的轉動而被迅速充電，并隨后以與電阻78形成的預定時間常數進行放電。
輸出端76的電壓下降到約0.6V的飽和集電極—發射極電壓，且隨后它大體為具有拋物曲線的鋸齒波形，該鋸齒波形的最大電壓對應于車輛的行駛速度。運算放大器79的一個輸出端與其反相輸入端、第二比較器62的一個非反相輸入端和一個二極管81的陰極相連。存儲電路60包括一個與二極管81的陽極相連的分壓電路82和一個連接在二極管81的陽極和正電源線之間的電容83。
分壓電路82采用高電阻電位計或可變電阻，用于對電源電壓進行分壓。二極管81的陽極或模擬存儲電壓被連接到第一比較器57的一個非倒相輸入端和第二比較器62的一個倒相輸入端。電容61被用作模擬存儲元件，并采用具有大容量和低自充電性能的聚碳酸酯膜電容器。分壓比是預定的，以使第二比較器62的輸出在自行車停止時變成H電平。
圖14顯示了裝在圖3和6的電動自行車上的坡度開關28的剖視圖。坡度開關28包括一個水銀開關，它包括一個絕緣管或玻璃管94。玻璃管94的一端是密封的并帶有兩個導體或棒92和93，且其另一端也是密封的。玻璃管94是彎曲的，以為水銀95提供水銀存儲部分91。因此，水銀開關28借助諸如一個角度儀而被可調節地安裝到圖3和6的框架21上，從而使水銀75當自行車在平坦或上坡道路上行駛時位于水銀存儲部分91中，且水銀75當自行車在例如5度的下坡道路上行駛時移動到導體一側。
可以用一個重力開關來代替水銀開關。圖15顯示了安裝在圖3和6的電動自行車的重力開關的剖視圖。該重力開關包括一個塑料外殼96和一個薄導體板形彈簧或塑料97，后者被固定在外殼96與其一端相鄰近的上點上。一個重物98被固定在板形彈簧97的下部，以沿著自行車的前進方向前后擺動。當自行車在例如5度的下坡道路上行駛時，板形彈簧的下端從重物伸出，以與固定在外殼96上的一個觸頭99相鄰接。
下面描述將用于DC馬達的控制電路裝到電動自行車上的操作。首先，當駕駛者踩下踏板24以達到預定的行駛速度時，DC馬達1旋轉以產生相應的感應電壓。當電源電壓減去感應電壓的值低于基準電壓時，DC馬達1得到功率供給，以起到自行車的輔助動力的作用，降低所需的踩下功率。
當自行車的行駛速度加快時，來自第一電刷53的脈沖增大，且電容器77在被充電之后如果不足以放電就得到再充電。隨后，與行駛速度相應的輸出端76的最大電壓被降低。該最大電壓通過緩沖器59和二極管81而被存儲在電容83中。
另外，存儲在電容83中的電荷逐漸增加，從而逐漸達到分壓電路82設定的基準電壓，但該分壓電路的電阻值是預定的，以使增加的電荷可以被忽略。即，從與當前的行駛速度相對應的最大電壓減去二極管81的電壓降后的電壓被存儲在電容83中。
隨后，當自行車在平坦或上坡道路上得到加速時，該最大電壓被降低，以更新電容83或存儲器的電壓。即使自行車以與二極管81的電壓降相對應的速度進行慣性或減速行駛時，第二比較器62的輸出也保持在L電平且DC馬達1繼續起自行車的輔助動力的作用。
當自行車進行下坡行駛且該下坡的坡度達到例如5度時，坡度開關28被接通。隨后，晶體管66導通且至DC馬達1的電源被關閉。因此，如果駕駛者對自行車進行制動的話，DC馬達1的輔助動力不會成為負擔。
當自行車的減速超過與二極管81的電壓降對應的速度時，第二比較器62的輸出變到H電平。當第二比較器62的輸出成為H電平時，“與非”門64的輸出成為L電平并在延遲電路63設定的預定時間之后返回到H電平。
該延遲時間由例如1兆Ω和1微法設定。當第二“與非”門64的輸出成為L電平時，觸頭56打開，且在延遲時間內第一比較器57檢測DC馬達1在轉時產生的感應電壓。
提供該延遲時間是為了監測減速自行車的行駛狀態。當自行車以一定的速度行駛時，DC馬達1繼續轉動，H電平被從第一比較器57加到第一“與非”門61上，以再次接通繼電器觸頭56。隨后DC馬達1再次得到供電。然而，當行駛速度或轉速降低到接近停止時，第一比較器57的輸出成為L電平，且至DC馬達1的電源被切斷。
在此實施例中，延遲電路63的電容和電阻得到確定，以使其時間常數長于電磁繼電器67的響應速率，從而即使當電磁繼電器67具有較慢的響應速率時也能精確地關斷繼電器67。在關斷了電磁繼電器67之后，該延遲電路的輸出成為H電平。此時，即使馬達的轉速降低，也能夠精確地進行制動檢測。速度檢測電路59可用一個與DC馬達1的轉軸相連的轉動編碼器和用于將來自該轉動編碼器的脈沖信號轉換成電壓的頻率—電壓(FV)轉換器來代替。坡度開關28通過與一個電路相結合，能夠在5度的上坡道路上被啟動，而在該電路中該開關通過一個串聯電阻(未顯示)而被連接在如圖13所示的晶體管66的基極與Vcc電力線之間。
如上所述，根據本發明的用于電動自行車的DC馬達控制電路，一個與自行車在平坦或上坡道路上的行駛速度相對應的模擬電壓在加速時得到更新。在超過預定量的減速時，至DC馬達的電源被切斷，以提供感應電壓的檢測窗口。當自行車在例如5度的下坡道路上行駛時，至DC馬達的電源被切斷。隨后，根據道路條件以及所要提供給DC馬達的電能的功率存儲，借助自然的踏板操作獲得DC馬達的輔助動力。由于與行駛速度相應的模擬電壓被存儲在電容中，電路結構很簡單，且電路可靠性得到了改善。
另外，還有很多優點，其中之一是通過采用低成本的電磁繼電器而使制造成本得到了降低。當采用水銀開關作為坡度開關時，其老化不會得到發展，從而能夠以高精度對自行車框架的角度進行檢測并提供可靠的控制電路。當用重力開關作為坡度開關時，能夠容易地改善坡度開關的方向性，從而提供無誤差的控制電路。
本發明可被應用到具有借助鏈條而被采用在后輪和前鏈輪之間的齒輪比改變裝置的電動自行車上。此時，用于通過線來改變齒輪比的手動杠桿能夠與另一個可變電阻、數字編碼器或開關而不是坡度檢測器同步。
本發明的以上公開和描述是說明性的，且在不脫離本發明的精神的前提下，能夠對所顯示電路和結構的大小、形狀、材料、部件、電路元件、線連接和觸頭、以及細節進行各種改變。
權利要求
1.一種DC馬達控制電路，包括一個電源，用于向DC馬達供電以使車輛行駛；一個速度檢測電路，用于將DC馬達的轉速轉換成模擬信號；一個存儲電路，用于存儲所述模擬信號以輸出一個存儲模擬信號；以及一個驅動電路，用于把所述當前模擬信號與所述存儲模擬信號相比較，以控制至所述DC馬達的所述功率。
2.根據權利要求1的控制電路，進一步包括一個用于檢測所述車輛傾斜的坡度開關。
3.根據權利要求2的控制電路，其中所述車輛是自行車。
4.根據權利要求2的控制電路，其中所述坡度開關是水銀開關。
5.根據權利要求2的控制電路，其中所述坡度開關是重力開關。
全文摘要
一種DC馬達控制電路,包括:一個電源,用于向DC馬達供電以使車輛行駛;一個速度檢測電路,用于將DC馬達的轉速轉換成模擬信號;一個存儲電路,用于存儲所述模擬信號以輸出一個存儲模擬信號;以及一個驅動電路,用于把所述當前模擬信號與所述存儲模擬信號相比較,以控制至所述DC馬達的所述功率。
文檔編號B60L11/18GK1246752SQ99106649
公開日2000年3月8日 申請日期1999年5月19日 優先權日1993年9月14日
發明者矢口修 申請人:株式會社利肯