專利名稱：電動自行車多功能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于蓄電池機(jī)動車電氣控制裝置，特別適用于電動自行車。
目前電動自行車比較先進(jìn)的控制電路如


圖1及圖2所示。
圖1為日本松下電器公司的電動自行車控制裝置(摘自＜＜Nation Technical Report＞＞VOL.26NO.5 Oct.1980)，該控制裝置設(shè)計了由延時電路、兩個繼電器及與電動機(jī)串連的限流電阻組成的使電動機(jī)延時起動的軟起動電路，減小了電動機(jī)瞬間的沖擊電流使起動平滑、乘車者舒適；同時，該電路可以減小頻繁起動時瞬時過電流(比額定值大5－10倍)對電動機(jī)及蓄電池的內(nèi)損傷。但顯而易見，該電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有觸點(diǎn)、長期運(yùn)行難以保證可靠性，同時限流電阻在起動時要消耗電能，從而又降低了蓄電池的利用率。
該裝置還設(shè)置了帶有報警器的過流報警電路，以促使乘車者聽到報警聲時停止使用電動機(jī)，改為腳踏，但若聽到報警聲不予理睬，這種電路就無法使電動機(jī)過流時自動停止轉(zhuǎn)動，也就無法防止電動機(jī)過流而燒壞。
圖2為永久DX－130型電動自行車控制電路圖。該電路設(shè)置了蓄電池電壓檢測顯示電路，以紅燈LED1亮，顯示蓄電池放電電壓已達(dá)到其最低極限值，必須充電后才能使用，否則會造成蓄電池過放電而早期失效。顯然這種電路無法實現(xiàn)對蓄電池的自動保護(hù)。
該裝置還設(shè)置了由調(diào)速電位器W3和4個3DD102大功率管、繼電器JQX－1等組成的電動機(jī)無級調(diào)速電路，這一電路通過改變W3的相對位置來改變3DD102功率管上的壓降，也就是調(diào)整電動機(jī)兩端的壓降來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，但是調(diào)到最高轉(zhuǎn)速時，為防止3DD102功率管電流過大發(fā)熱而損壞，必須將全速開關(guān)K閉合，使繼電器JQX－1吸合，JQX－1的常開觸點(diǎn)J閉合，使將并連的3DD102大功率管短路。因而這種調(diào)速電路只能是中、低速局部無級調(diào)速，線路也比較復(fù)雜，有觸點(diǎn)，功率管功率損耗大，蓄電池利用效率低，并且功率管發(fā)熱利害，容易損壞。
本發(fā)明的目的在于提供一種能克服上述控制電路缺陷的能實現(xiàn)全程無觸點(diǎn)無級調(diào)速、電動機(jī)軟起動、電動機(jī)過流及蓄電池欠壓自動保護(hù)，而電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠、電源轉(zhuǎn)換效率高的電動自行車多功能控制裝置。
實現(xiàn)這一目的的技術(shù)解決方案如圖3所示。它包括帶有調(diào)速電位器W的電動機(jī)無級調(diào)速控制電路、蓄電池欠壓控制電路和與電動機(jī)M及取樣電阻R相串連的功率開關(guān)管電路的電動自行車多功能控制裝置，其特征在于a)該裝置的電動機(jī)無級調(diào)速控制電路是全程無觸點(diǎn)無級調(diào)速電路，它是由穩(wěn)壓電路、以調(diào)速電位器W為調(diào)時元件的調(diào)時電路、能產(chǎn)生周期恒定的矩形脈沖的時基電路及功率管耦合保護(hù)電路組成。其中穩(wěn)壓電路外接蓄電池E的正端及地；時基電路、調(diào)時電路及功率管耦合保護(hù)電路也接地；穩(wěn)壓電路的輸出端與時基電路及調(diào)時電路分別相連，調(diào)時電路的輸出端與時基電路相連，調(diào)時電路以調(diào)速電位器W為調(diào)時元件，調(diào)時電路控制時基電路輸出的矩形脈沖正程寬度；時基電路的輸出端與功率管耦合保護(hù)電路相連，功率管耦合保護(hù)電路與功率管開關(guān)電路相連，功率管耦合保護(hù)電路一方面將時基電路輸出的矩形脈沖耦合到功率管開關(guān)電路，另一方面對功率管進(jìn)行過電壓保護(hù)，以防止功率管被擊穿。當(dāng)時基電路穩(wěn)態(tài)工作時，將隨調(diào)速電位器W動臂的相對位置不同，輸出周期恒定、正程寬度不同的矩形脈沖，該脈沖通過功率管耦合保護(hù)電路輸入功率開關(guān)管電路的控制部份，激勵功率開關(guān)管導(dǎo)通，該脈沖的正程寬度決定功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間，從而改變加到電動機(jī)M兩端的平均電壓，也就是改變電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速。
b)該裝置還包括在蓄電池E的電壓降到其放電最低極限時，能使時基電路停止振蕩的蓄電池欠壓控制電路，該電路與蓄電池E的正端及地相連，其輸出端與時基電路相連；該電路的門限值與蓄電池放電最低極限電壓相等，當(dāng)蓄電池E的電壓降到規(guī)定的門限值時，該電路即向時基電路輸出迫使時基電路停止振蕩的控制信號，電動機(jī)也隨著停止轉(zhuǎn)動，蓄電池也就不再向電動機(jī)供給電能，從而實現(xiàn)對蓄電池的自動保護(hù)。該電路至少包括一個穩(wěn)壓二級管和一個電阻。
c)該裝置還包括一個能使電動機(jī)平滑起動的電動機(jī)緩沖起動電路，該電路的一端接地，另一端與時基電路相連。在電動機(jī)起動瞬間，電動機(jī)緩沖起動電路控制時基電路輸出脈沖的頻率和正程寬度，使加到電動機(jī)M兩端的電壓平滑增加，也就是使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速平滑增加到選定值。
d)該裝置還包括一個在電動機(jī)因為過負(fù)荷而過流時，促使時基電路停止振蕩的電動機(jī)過流控制電路，該電路與蓄電池的正端及地相連，其輸入端同取樣電阻R與電動機(jī)M的接點(diǎn)A相連，輸出端與時基電路和調(diào)時電路的連接點(diǎn)相連。當(dāng)電動自行車過流時，其過流信號通過A點(diǎn)輸入電動機(jī)過流控制電路轉(zhuǎn)化為過流控制電壓信號輸入時基電路，迫使時基電路停止振蕩，即使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對電動機(jī)過流時的自動保護(hù)。
電動自行車多功能控制裝置的時基電路可以由NE555集成電路或其它時基電路組件構(gòu)成。
該裝置的調(diào)時電路至少包括一個調(diào)速電位器和一個電容；該電路最好由調(diào)速電位器W、二個電阻、二個二極管及一個電容構(gòu)成。
該裝置的電動機(jī)過電流控制電路至少包括二個三極管、一個電阻及一個二極管。該電路最好由二個三極管、二個電阻及一個二極管構(gòu)成。
該裝置各組成電路可以分別組裝；也可以彼此配合組裝；還可以將蓄電池欠壓控制電路、電動機(jī)緩沖起動電路、電動機(jī)過流控制電路、穩(wěn)壓電路、時基電路、調(diào)時電路、功率管耦合保護(hù)電路組裝在一起，并外套塑料盒或用環(huán)氧樹脂灌封，并在組裝件上至少帶有一個連結(jié)外電路的多芯插頭座。
現(xiàn)結(jié)合附圖及最佳實施例，對技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說明。
圖1為日本松下電器公司的電動自行車控制裝置原理圖。
圖2為永久DX－130型電動自行車控制電路圖。
圖3為本實用新型方框圖。此圖作為說明書摘要附圖。
圖4為本實用新型最佳實施例電路圖。
圖5為本實用新型最佳實施例組裝件印制電路板。
最佳實施例如圖4、圖5所示。
圖4中RD為保險絲，K1為總開關(guān)，K2為電鎖，AN為行駛開關(guān)。圖中NE555集成電路為時基電路；調(diào)速電位器W、電阻R2和R3、二極管D1和D2及電容C1組成調(diào)時電路；電阻R1、穩(wěn)壓二極管D1、三極管BG1組成開環(huán)式穩(wěn)壓電路；耦合電容C3、電阻R7及穩(wěn)壓二極管D6構(gòu)成功率管耦合保護(hù)電路；一只V－MOS功率開關(guān)管構(gòu)成功率管開關(guān)電路。穩(wěn)壓電路、時基電路、調(diào)時電路及功率管耦合保護(hù)電路組成電動機(jī)無級調(diào)速控制電路。該電路工作時，NE555集成電路將隨調(diào)速電位器W動臂的相對位置不同輸出周期恒定、正程寬度不同的矩形脈沖，該脈沖通過耦合電容C3輸入V－MOS功率開關(guān)管的控制柵極G，激勵V－MOS管導(dǎo)通，該脈沖的正程寬度決定V－MOS管的導(dǎo)通時間，即改變加到電動機(jī)M兩端的平均電壓，也就是實現(xiàn)對電動機(jī)無觸點(diǎn)全程無級調(diào)速。功率管耦合保護(hù)電路中的電阻R7及穩(wěn)壓管D6對V－MOS管進(jìn)行過電壓保護(hù)。
穩(wěn)壓管D2及電阻R4構(gòu)成該裝置的蓄電池欠壓控制電路，當(dāng)蓄電池E的電壓降到穩(wěn)壓二極管D2的門限值即蓄電池放電最低極限電壓時穩(wěn)壓管截止，電阻R4上電壓降為零，從而迫使NE555集成電路工作在“復(fù)位狀態(tài)”，停止振蕩，V－MOS管也跟著失去觸發(fā)信號而截止，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對蓄電池的強(qiáng)制自動保護(hù)。
該裝置的電動機(jī)緩沖起動電路由電容器C2構(gòu)成。在電動機(jī)起動瞬間，穩(wěn)壓電路輸出電壓通過NE555集成電路的內(nèi)部電阻向電容C2充電，電容C2的電壓按指數(shù)規(guī)律上升至穩(wěn)態(tài)值；在這一期限內(nèi)時基電路將隨電容C2上的電壓變化而輸出頻率變化、正程寬度呈指數(shù)規(guī)律逐步加寬至穩(wěn)定值的矩形脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之平滑增加到選定值。
三極管BG2和BG3、電阻R5和R6以及三極管D5組成電動機(jī)過流控制電路。平時三極管BG2和BG3截止，隔離二極管D5受反向偏壓截止，該電路對NE555集成電路工作無影響；當(dāng)電動機(jī)過流時，取樣電阻R上壓降增大，三極管BG2導(dǎo)通，BG2導(dǎo)通又使BG3導(dǎo)通，由于BG2與BG3是正反饋連接，又使BG2和BG3進(jìn)入迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通，并維持自鎖，直至切斷電源該自鎖狀態(tài)才解除；BG2、BG3導(dǎo)通，則使R5、R6上獲得電壓降，R6上的分壓經(jīng)二極管D5加到調(diào)時電路中二極管D3、D4及電容C1與NE555集成電路的連結(jié)點(diǎn)上，使NE555集成電路停止振蕩，亦即使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)對電動機(jī)的強(qiáng)制自動保護(hù)。
該實施例還將NE555集成電路、調(diào)時電路(除調(diào)速電位器W)、穩(wěn)壓電路、功率藉合保護(hù)電路組裝在一塊如圖5所示的印制電路板上。該組裝件外套塑料盒，并用環(huán)氧樹脂灌封，并通過安裝在該組件上的一個三芯插頭座及一個五芯插頭座與外電路相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、體積小、安全可靠、能源損耗小，能實現(xiàn)全程無觸點(diǎn)無極調(diào)速、電動機(jī)軟起動、電動機(jī)過電流及蓄電池欠電壓的強(qiáng)制自保護(hù)四種功能。
權(quán)利要求1.一種包括帶有調(diào)速電位器W的電動機(jī)無級調(diào)速控制電路、蓄電池欠壓控制電路和與電機(jī)M及取樣電阻R相串連的功率開關(guān)管電路的電動自行車多功能控制裝置，其特征在于a)該裝置的電動機(jī)無級調(diào)速控制電路是由穩(wěn)壓電路、以調(diào)速電位器W為調(diào)時元件的調(diào)時電路、能產(chǎn)生周期恒定的矩形脈沖的時基電路及功率管耦合保護(hù)電路組成；穩(wěn)壓電路外接蓄電池E的正端，穩(wěn)壓電路的輸出端與時基電路及決定時基電路矩形脈沖正程寬度的調(diào)時電路相聯(lián)，功率管耦合保護(hù)電路與功率管開關(guān)電路相連；穩(wěn)壓電路、調(diào)時電路、時基電路、功率管耦合保護(hù)電路均接地；時基電路穩(wěn)態(tài)工作時，將隨調(diào)速電位器W動臂的相對位置不同輸出周期恒定、正程寬度不同的矩形脈沖，該脈沖通過功率管耦合保護(hù)電路輸入功率管開關(guān)電路，激勵功率開關(guān)管導(dǎo)通。b)該裝置的蓄電池欠壓控制電路與蓄電池E的正端及地相連，其輸出端與時基電路相連；當(dāng)蓄電池E的電壓降至蓄電池欠壓控制電路的門限值時，它能向時基電路輸出迫使時基電路停止振蕩的控制信號；該電路至少包括一個穩(wěn)壓二極管和一個電阻。C)該裝置還包括一個能使電動自行車平滑起動的電動機(jī)起動緩沖電路，該電路一端與時基電路相連，另一端接地。D)該裝置還包括一個能促使時基電路停止振蕩的電動機(jī)過流控制電路，電動機(jī)過流控制電路與蓄電池E的正端及地相連，其輸入端同取樣電阻R與電動機(jī)M的接點(diǎn)A相連，輸出端與時基電路和調(diào)時電路的連接點(diǎn)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于時基電路為NE555集成電路，調(diào)時電路至少包括一個調(diào)速電位器W和一個電容；該電路最好由調(diào)速電位器W、二個電阻、二個二極管及一個電容構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于電動機(jī)緩沖電路至少包括一個電容。
4.按權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于電動機(jī)過流控制電路至少包括二個三極管、一個電阻及一個二極管；該電路最好由二個三極管、二個電阻及一個二極管構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于電動機(jī)過流控制電路至少包括兩個三極管、一個電阻及一個二極管；該電路最好由二個三極管、兩個電阻及一個二極管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于功率開關(guān)管電路至少包括一個V－MOS功率開關(guān)管或者一個雙極型大功率晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于功率開關(guān)管電路至少包括一個V－MOS功率開關(guān)管或者一個雙極型大功率晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于功率開關(guān)管電路至少包括一個V－MOS功率開關(guān)管或者一個雙極型大功率晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制裝置，其特征在于功率開關(guān)管電路至少包括一個V－MOS功率開關(guān)管或者一個雙極型大功率晶體管。
10.按權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于該控制裝置的各組成電路可以分別組裝；也可以相互配合組裝；還可以將蓄電池欠壓控制電路、電動機(jī)緩沖起動電路、電動機(jī)過流控制電路、穩(wěn)壓電路、時基電路、調(diào)時電路、功率管耦合保護(hù)電路組裝在一起，并外套塑料盒或用環(huán)氧樹脂灌封，并在組裝件上至少帶有一個連接外電路的多芯插頭座。
專利摘要本實用新型屬于蓄電池機(jī)動車電氣控制裝置，它是為解決蓄電池機(jī)動車特別是電動自行車起動沖擊大、電動機(jī)及蓄電池難以保護(hù)而研制。它由穩(wěn)壓電路、時基電路、調(diào)時電路、蓄電池欠壓控制電路、電動機(jī)緩沖起動電路、電動機(jī)過流控制電路等構(gòu)成。與已有技術(shù)相比，該裝置電路簡單、成本低、體積小、可靠性高，能實現(xiàn)蓄電池欠壓自動保護(hù)、電動機(jī)軟起動、電動機(jī)全程無級調(diào)速及過電流自動保護(hù)。
文檔編號B62M7/00GK2033781SQ8821291
公開日1989年3月8日 申請日期1988年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月14日
發(fā)明者向之海 申請人:綿陽市電子技術(shù)研究所