專利名稱：微處理機(jī)控制的交流變頻調(diào)速電動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車，尤其是一種以采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車。
電動(dòng)車行駛時(shí)沒有污染，因此符合環(huán)保要求，具有良好的發(fā)展前景。目前公知的電動(dòng)車普遍采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于電動(dòng)車在實(shí)際運(yùn)行中需要頻繁啟動(dòng)，而直流電機(jī)啟動(dòng)電流大，對蓄電池的沖擊破壞作用大，相應(yīng)對電機(jī)本身的沖擊破壞作用也大，致使蓄電池和直流電機(jī)故障高、壽命短，結(jié)果限制了電動(dòng)車輛的發(fā)展及推廣應(yīng)用。個(gè)別采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車方案雖在一定程度上克服了直流電機(jī)的上述缺陷，但其將直流電轉(zhuǎn)變成交流電的逆變裝置均較為復(fù)雜，結(jié)果也難以推廣應(yīng)用。例如，專利號為ZL91226475.6的中國實(shí)用新型專利《高速電動(dòng)車》和申請?zhí)枮?5116792.8的中國發(fā)明專利申請《車用低壓直流變頻裝置》均是如此。
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有電動(dòng)車存在的問題，提出一種啟動(dòng)電流小、結(jié)構(gòu)簡捷緊湊的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，從而使該電動(dòng)車電機(jī)可以切實(shí)得到推廣普及。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車帶有直流電源，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置由交流電動(dòng)機(jī)和變頻運(yùn)行控制器組成，所述交流電動(dòng)機(jī)的定子包括至少三組單相繞組，按120°分布繞制，單獨(dú)引線，所述變頻運(yùn)行控制器包括微處理器控制電路、譯碼電路、至少六組驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，其中微處理器控制電路的指令輸出端接譯碼電路的輸入端，譯碼電路的輸出端分別接驅(qū)動(dòng)單元的受控端，各驅(qū)動(dòng)單元的輸入端接電源，其輸出端分別直接接交流電動(dòng)機(jī)定子的相應(yīng)單相繞組。
本發(fā)明的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車行駛時(shí)，直流電源經(jīng)變頻運(yùn)行控制器逆變后，向交流電動(dòng)機(jī)供電。逆變過程為變頻運(yùn)行控制器中的微處理器按預(yù)先設(shè)定的程序向譯碼電路發(fā)出指令串，通過譯碼電路轉(zhuǎn)變?yōu)榱M三相正負(fù)波形驅(qū)動(dòng)信號，該六組驅(qū)動(dòng)信號分別通過驅(qū)動(dòng)單元，向交流電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)互為120°角的單相繞組供電，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)使交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于本發(fā)明中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置以電動(dòng)機(jī)定子自身作為逆變執(zhí)行體，因此省去復(fù)雜的逆變設(shè)施，使本發(fā)明的電動(dòng)車在具有采用交流電機(jī)固有的驅(qū)動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，結(jié)構(gòu)緊湊、成本經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)，從而為交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的實(shí)際推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一交流電動(dòng)機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1實(shí)施例中變頻運(yùn)行器的微處理器控制電路和譯碼電路圖。
圖3是圖1實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖4是圖2微處理器發(fā)出的指令串波形圖。
圖5是圖1實(shí)施例中交流電動(dòng)機(jī)與車輪的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是實(shí)施例二的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置示意圖。
實(shí)施例一本實(shí)施例為一種命名為電力助動(dòng)車的兩輪微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，該車的車架上裝有作為直流電源的蓄電池，后輪為動(dòng)力輪，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括圖1所示的交流電動(dòng)機(jī)和圖2、3所示的變頻運(yùn)行控制器。
圖1中，1是定子繞組，2為定子矽片，3為轉(zhuǎn)子矽片，4為轉(zhuǎn)子軸，5、7、10、11組成外殼，8、9為軸承，6為定子繞組引出線(6根)，定子繞組1分為三個(gè)單相繞組，按120°沿定子圓周均布繞制，單獨(dú)引出線6根定子繞組引出線6。
變頻運(yùn)行控制器包括圖2所示以微處理器芯片U1為核心的微處理器控制電路、以譯碼器芯片U2為核心的譯碼電路，以及圖3所示六組驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。其中微處理器芯片U1的指令輸出端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.0、P1.7分別接譯碼器芯片U2的輸入端AF、AFT、BF、BFT、CF、CFT、DIS+、DIS-，譯碼器芯片U2的輸出端13-24腳通過P1-07T三相正負(fù)波形驅(qū)動(dòng)信號接口分別接圖3六組驅(qū)動(dòng)單元的受控端CL2和CH2、CL1和CH1、BL2和BH2、BL1和BH1、AL2和AH2、AL1和AH1。該六組驅(qū)動(dòng)單元均由一個(gè)前置的三極管和后置的二串聯(lián)場效應(yīng)管組成，其輸入端接電源，輸出端分別直接接交流電動(dòng)機(jī)MD定子的三組單相繞組。
圖2中的P1-01T為電池電壓接口，P1-02Z為穩(wěn)壓電源接口，P1-03Z為過電流采樣接口，P1-04Z為顯示器接口，P1-05Z為光電數(shù)碼控制器接口，P1-06Z為剎車控制接口，分別用于變頻運(yùn)行控制器與外部電路、電源等設(shè)施的接插。其中P1-05Z光電數(shù)碼控制器接口、P1-06Z剎車控制接口均作為信號輸入端，分別接微處理器U1的信號輸入腳。此外，三極管T1的基極經(jīng)電阻接P1-06Z剎車控制接口，發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻接電源，構(gòu)成掉電執(zhí)行電路，可以硬件的方式與微處理器U1的軟件一起構(gòu)成對變頻運(yùn)行控制器的掉電雙重切斷保護(hù)。微處理器U1上部的三極管T2等元件構(gòu)成欠壓過流保護(hù)電路。
本實(shí)施例電力助動(dòng)車的蓄電池輸出的直流電經(jīng)變頻運(yùn)行控制器逆變后，向交流電動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)微處理器U1接到調(diào)速信號后，發(fā)出圖4所示波形的指令串，經(jīng)譯碼器U2譯碼后，輸出三相六路信號給驅(qū)動(dòng)單元，結(jié)果各驅(qū)動(dòng)單元輸出交變電流至交流電動(dòng)機(jī)MD定子的三組單相繞組，使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)使轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。若微處理器U1接到欠壓、過流或剎車等控制信號，則其P10、P17口通過DIS+、DIS-控制譯碼器芯片U2的輸出均為“0”態(tài)，此時(shí)交流電動(dòng)機(jī)定子繞組中無激勵(lì)電流，電動(dòng)機(jī)靜止不轉(zhuǎn)。
由于本實(shí)施例通過微處理器實(shí)時(shí)控制，將直流轉(zhuǎn)變成三相交流，驅(qū)使三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，巧妙地利用電動(dòng)機(jī)定子及其繞組實(shí)施逆變，使該電動(dòng)機(jī)既是變頻執(zhí)行體，又是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行體，省去了復(fù)雜的專用逆變裝置，因此整車體積小、成本低、節(jié)省電能。經(jīng)測試，其一次充電續(xù)駛性能明顯優(yōu)于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類車。
此外，本實(shí)施例的電力助動(dòng)車的動(dòng)力輪采用圖5所示的套軸結(jié)構(gòu)。該圖中1′是輪箍，2′是定子繞組，3′是定子，4′是轉(zhuǎn)子，5′是電機(jī)軸，6′是輪箍內(nèi)齒輪，7′是中間齒輪，8′是中間齒輪軸，9′是端蓋，11′和20′是輪箍軸，13′和19′是外軸承，15′是電機(jī)齒輪，17′是內(nèi)軸承，18′是電機(jī)殼體。車輪中部的輪箍1′內(nèi)部安裝由定子繞組2′、定子3′、轉(zhuǎn)子4′以及電機(jī)軸5′組成的交流電動(dòng)機(jī)，輪箍1′通過外軸承13′和19′支撐在輪箍軸11′和20′上，電機(jī)軸5′通過內(nèi)軸承17′支撐在輪箍軸11′和20′上，兩軸同心但彼此獨(dú)立，電機(jī)軸5′與電機(jī)齒輪15′固連，電機(jī)齒輪15′經(jīng)過中間齒輪7′帶動(dòng)與輪箍1′固連的輪箍內(nèi)齒輪6′。這樣，可以減少外來沖擊對交流電動(dòng)機(jī)的直接影響，有助于保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，延長電機(jī)及軸承的使用壽命。實(shí)施例二本實(shí)施例(參見圖6)與實(shí)施例一的區(qū)別是在大功率電動(dòng)車的交流電動(dòng)機(jī)MD定子內(nèi)，繞有多套(兩套以上，具體數(shù)量可以根據(jù)該車所需輸出功率確定)三單相繞組，變頻運(yùn)行控制器中含有與其相應(yīng)的多套驅(qū)動(dòng)單元YAQD1、QAYD2、...YAQDn。各驅(qū)動(dòng)單元均由微處理器U1通過譯碼器U2給出驅(qū)動(dòng)控制信號，其輸出分別接直接接交流電動(dòng)機(jī)定子中相應(yīng)的各三組單相繞組。這樣，可以十分簡單的方式組成較大功率的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，擴(kuò)大輸出功率，根據(jù)市場需求，制造出各種規(guī)格電動(dòng)車。
權(quán)利要求
1.一種微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，帶有直流電源，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置由交流電動(dòng)機(jī)和變頻運(yùn)行控制器組成，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的定子包括至少三組單相繞組，按120°分布繞制，單獨(dú)引線，所述變頻運(yùn)行控制器包括微處理器控制電路、譯碼電路、至少六組驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，其中微處理器控制電路的指令輸出端接譯碼電路的輸入端，譯碼電路的輸出端分別接驅(qū)動(dòng)單元的受控端，該驅(qū)動(dòng)單元的輸入端接電源，其輸出端分別直接接交流電動(dòng)機(jī)定子的相應(yīng)單相繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，其特征在于動(dòng)力輪中部的輪箍內(nèi)部安裝交流電動(dòng)機(jī)，所述輪箍通過外軸承支撐在輪箍軸上，電機(jī)軸通過內(nèi)軸承支撐在輪箍軸上，兩軸同心但彼此獨(dú)立，電機(jī)軸與電機(jī)齒輪固連，電機(jī)齒輪經(jīng)過中間齒輪帶動(dòng)與輪箍固連的輪箍內(nèi)齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)，繞有兩套以上三單相繞組，所述變頻運(yùn)行控制器中含有與其相應(yīng)的多套驅(qū)動(dòng)單元，各驅(qū)動(dòng)單元均由微處理器通過譯碼器給出驅(qū)動(dòng)控制信號，其輸出分別接直接接交流電動(dòng)機(jī)定子中相應(yīng)的各相應(yīng)單相繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)單元由一個(gè)前置的三極管和后置的二串聯(lián)場效應(yīng)管組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，其特征在于所述變頻運(yùn)行控制器包括光電數(shù)碼控制器接口和剎車控制接口，所述光電數(shù)碼控制器接口和剎車控制接口均作為信號輸入端，分別接微處理器的信號輸入腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微處理器控制交流變頻調(diào)速電動(dòng)車，其特征在于所述變頻運(yùn)行控制器包括掉電執(zhí)行電路，該電路由一只三極管的基極經(jīng)電阻接剎車控制接口、發(fā)射極接地、集電極經(jīng)電阻接電源構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微處理器控制的交流變頻調(diào)速電動(dòng)車,帶有直流電源,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的交流電動(dòng)機(jī)定子包括至少三組單相繞組,按120°分布繞制,單獨(dú)引線。變頻運(yùn)行控制器中的微處理器控制電路的指令輸出端接譯碼電路的輸入端,譯碼電路的輸出端分別接驅(qū)動(dòng)單元的受控端,該驅(qū)動(dòng)單元的輸入端接電源,其輸出端分別直接接交流電動(dòng)機(jī)定子的相應(yīng)單相繞組。本發(fā)明的電動(dòng)車具有啟動(dòng)電流小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),為交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的實(shí)際推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
文檔編號B60L15/20GK1254661SQ9911455
公開日2000年5月31日 申請日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者王錫安, 彭道琦, 朱仁祥, 高建華, 田子劍 申請人:王錫安