專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，適用于對(duì)例如驅(qū)動(dòng)自行車(chē)的輔助電動(dòng)機(jī)這種直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行PWM控制。
在現(xiàn)有技術(shù)中，這種帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)已經(jīng)公知了，其在檢測(cè)加給腳踏板的踏力的同時(shí)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與該踏力相配合的輔助轉(zhuǎn)矩，通過(guò)該輔助轉(zhuǎn)矩與由人力所產(chǎn)生的踏力的合力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。在這種帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)上，為了使騎車(chē)人能夠舒適地騎行，就必須正確地產(chǎn)生與加給腳踏板的踏力相對(duì)應(yīng)的輔助轉(zhuǎn)矩。
輔助轉(zhuǎn)矩的控制一般是通過(guò)對(duì)供給電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行PWM控制來(lái)進(jìn)行的。在此情況下，通過(guò)給開(kāi)關(guān)元件(例如FET的柵極)輸出控制信號(hào)，把由微型計(jì)算機(jī)等控制裝置運(yùn)算出的占空比的脈沖電流輸出給電動(dòng)機(jī)。在FET和電動(dòng)機(jī)之間大多裝有繼電器，用于在主開(kāi)關(guān)變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)以及在FET損壞時(shí)停止驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
在帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)中進(jìn)行這種控制在第一預(yù)定速度Vth1(例如時(shí)速23km)以上時(shí)逐漸減小對(duì)應(yīng)于踏力的輔助轉(zhuǎn)矩的比例，并且當(dāng)達(dá)到第二預(yù)定速度Vth2(例如，時(shí)速26km)時(shí)使其為零。由此，當(dāng)車(chē)速變到第一閾值Vth1以上時(shí)，根據(jù)其超過(guò)量而逐漸減小PWM脈沖的占空比，當(dāng)達(dá)到第二預(yù)定速度Vth2時(shí)，使占空比變?yōu)榱?，則由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩不會(huì)產(chǎn)生，中斷電動(dòng)機(jī)的PWM控制。
因此，上述這種繼電器是使用通過(guò)主開(kāi)關(guān)變?yōu)殛P(guān)斷而切斷給勵(lì)磁線(xiàn)圈的供電以切斷電路的常開(kāi)型繼電器，則在主開(kāi)關(guān)變?yōu)殛P(guān)斷之后電路電壓降低，當(dāng)降到某種程度以下時(shí)，繼電器的接點(diǎn)分離。由此，在到達(dá)繼電器接點(diǎn)分離的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓會(huì)作為反向電壓而加在FET的柵極。源極之間，成為FET的故障原因。
在到達(dá)第二預(yù)定速度Vth2時(shí)進(jìn)行控制以使輔助轉(zhuǎn)矩為零，此時(shí)，從該時(shí)刻供給電動(dòng)機(jī)的電流的占空比為零。由此，控制FET以維持關(guān)斷狀態(tài)。在此情況下，雖然給電動(dòng)機(jī)的供電中斷了，但由于電動(dòng)機(jī)因慣性不會(huì)立即停止而作為發(fā)電機(jī)工作，因而在電動(dòng)機(jī)的端子之間繼續(xù)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，與上述情況一樣，成為FET的故障原因。
因此，作為FET就必須采取下列措施采用柵極-源極間的額定電壓高的類(lèi)型的FET，或者通過(guò)插入齊納二極管而使柵極-源極間電壓的上限成為一定的，等等。
但是，能夠耐高壓的齊納二極管和FET一般是昂貴的，對(duì)此，由于存在引起高成本的問(wèn)題，則在謀求低成本的情況下，就需要通過(guò)上述以外的措施來(lái)保護(hù)FET。
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，不增加制造成本，而能夠在主開(kāi)關(guān)意外變成斷開(kāi)的情況下，保護(hù)FET這種開(kāi)關(guān)元件。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明第一方案是在直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置中，包括開(kāi)關(guān)裝置，它插裝在直流電動(dòng)機(jī)的一端與電源之間；循環(huán)裝置，它使在上述開(kāi)關(guān)裝置變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，上述直流電動(dòng)機(jī)中流通的電流在該直流電動(dòng)機(jī)中循環(huán)；電流檢測(cè)裝置，檢測(cè)在上述直流電動(dòng)機(jī)中流通的電流值；控制裝置，對(duì)上述開(kāi)關(guān)裝置的通/斷進(jìn)行PWM控制以使由上述電流檢測(cè)裝置檢測(cè)出的電流值與目標(biāo)值相一致，其特征在于，上述控制裝置在上述直流電動(dòng)機(jī)以慣性旋轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流提供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第二方案，其特征是，上述控制裝置在上述電源的開(kāi)關(guān)變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)，設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第三方案，其特征是，上述控制裝置在上述目標(biāo)值為零時(shí)，設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第四方案，其特征是，上述控制裝置在開(kāi)始上述微小值的電流供給之后，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，使上述微小值為零。


圖1是表示適用本發(fā)明第一實(shí)施例的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是表示該實(shí)施例中的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)附近的電路結(jié)構(gòu)的圖；圖3是表示該實(shí)施例工作的流程圖；圖4是表示第二實(shí)施例的工作的流程圖；圖5是表示在適用第三實(shí)施例的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)的結(jié)構(gòu)中，目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置的構(gòu)成圖6是表示該實(shí)施例中的目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置的特性圖；圖7是表示變形例中的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)附近的電路構(gòu)成圖。
A、第一實(shí)施例A-1第一實(shí)施例的構(gòu)成下面參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示使用實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)控制裝置的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方框圖。如圖1所示，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大致由產(chǎn)生由人的踏力引起的轉(zhuǎn)矩的第一驅(qū)動(dòng)源100、根據(jù)供電產(chǎn)生輔助轉(zhuǎn)矩的第二驅(qū)動(dòng)源200、把從第一驅(qū)動(dòng)源和第二驅(qū)動(dòng)源產(chǎn)生的各轉(zhuǎn)矩進(jìn)行合計(jì)而傳遞給自行車(chē)后輪的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300所構(gòu)成。
其中，第一驅(qū)動(dòng)源100具有接受騎車(chē)人的踏力的腳踏板101和檢測(cè)通過(guò)該腳踏板101而加到驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300上的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置102。第二驅(qū)動(dòng)源200具有根據(jù)由蓄電池(在該圖中未圖示)供電而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)201、把該轉(zhuǎn)矩作為輔助轉(zhuǎn)矩而傳遞給驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300的減速機(jī)構(gòu)202和控制給電動(dòng)機(jī)201的電流的控制裝置250。其中，如以下說(shuō)明那樣，控制裝置250控制給電動(dòng)機(jī)201的電流，以得到與由轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置102所檢測(cè)出的轉(zhuǎn)矩相配合的輔助轉(zhuǎn)矩。
輸入I/F(接口)251是從轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置102輸入表示人力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小的轉(zhuǎn)矩信息的電路。轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置252對(duì)該轉(zhuǎn)矩信息進(jìn)行預(yù)定的運(yùn)算，計(jì)算出代表應(yīng)該由電動(dòng)機(jī)201產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)。目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253從由轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置252求出的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)和由車(chē)速檢測(cè)裝置400檢測(cè)的車(chē)速數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算而求出作為目標(biāo)值的電流值，即上述輔助轉(zhuǎn)矩。
另一方面，輸入I/F255根據(jù)由電流檢測(cè)裝置203所輸出的檢測(cè)信號(hào)而輸入實(shí)際在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流。偏差運(yùn)算裝置256求出作為目標(biāo)的電流值與實(shí)際流通的電流值的差分?？刂屏窟\(yùn)算裝置257進(jìn)行所需控制量(例如在PWM控制的情況下，施加給電動(dòng)機(jī)201的脈沖占空比的校正量)的運(yùn)算，以使該差分為零。輸出調(diào)整裝置258根據(jù)上述控制量進(jìn)行在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流控制。
按照這種結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置102檢測(cè)騎車(chē)人踏下腳踏板所施加的轉(zhuǎn)矩。接著，由轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置252計(jì)算出與該轉(zhuǎn)矩相配合的輔助轉(zhuǎn)矩的大小，從而得到該輔助轉(zhuǎn)矩，由目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253求出所需的目標(biāo)電流值，輸出給偏差運(yùn)算裝置256。通過(guò)由偏差運(yùn)算裝置256→控制量運(yùn)算裝置257→輸出調(diào)節(jié)裝置258→電流檢測(cè)裝置203→輸入I/F255→偏差運(yùn)算裝置256這樣的路徑所組成的閉環(huán)來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行負(fù)反饋控制，由該負(fù)反饋控制使電動(dòng)機(jī)201的電流與目標(biāo)電流值相一致。
下面參照?qǐng)D2對(duì)電動(dòng)機(jī)201附近的電路構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如該圖所示，在蓄電池EB的正負(fù)極之間串聯(lián)連接有Nch(溝道)型FET206、電動(dòng)機(jī)201(的線(xiàn)圈)和分流電阻203a。其中，F(xiàn)ET206控制給電動(dòng)機(jī)201的通電。在FET206關(guān)斷的狀態(tài)下，應(yīng)形成電動(dòng)機(jī)201所產(chǎn)生的電流(循環(huán)電流)的路徑，二極管201a對(duì)電動(dòng)機(jī)201和分流電阻203a并聯(lián)連接，而擔(dān)任不使電流突變的任務(wù)。
在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流和在FET206為關(guān)斷狀態(tài)下通過(guò)二極管201a流通的電流的總和，即代表由電動(dòng)機(jī)201所產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩的電流在分流電阻203a中流過(guò)。在該分流電阻203a兩端之間產(chǎn)生的電壓降由差動(dòng)放大器203b進(jìn)行檢測(cè)，放大，并由低通濾波器203c進(jìn)行平滑。這樣，由分流電阻203a、差動(dòng)放大器203b和低通濾波器203c構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電流的檢測(cè)裝置，表示在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流的平均值的電壓信號(hào)被提供給控制裝置250。
自舉電路204和柵極驅(qū)動(dòng)電路205構(gòu)成輸出調(diào)節(jié)裝置258，所說(shuō)的輸出調(diào)節(jié)裝置258用于使FET206按來(lái)自控制裝置250的PWM脈沖進(jìn)行接通/關(guān)斷，之所以設(shè)置這些電路是由于下面的理由。即，在此例中，由于從電動(dòng)機(jī)201看在低電位側(cè)設(shè)置分流電阻203a，而成為把開(kāi)關(guān)用的FET206插在電動(dòng)機(jī)201和蓄電池EB的正極之間的結(jié)構(gòu)。
因此，如圖2所示，在FET206的源極未接地而同電動(dòng)機(jī)相連的結(jié)構(gòu)下，F(xiàn)ET206的源極電位根據(jù)電動(dòng)機(jī)201的工作而變化。在此情況下，為了使FET206的導(dǎo)通電阻穩(wěn)定，即使在FET206成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的源極電位變動(dòng)，也需要在柵極-源極之間一直施加恒定的偏置電壓。為此，而設(shè)置自舉電路204和柵極驅(qū)動(dòng)電路205。
自舉電路204由降壓電路204a、二極管204b和電容器204c構(gòu)成。其中，降壓電路204a把由蓄電池EB供給的24V直流電壓進(jìn)行降壓而輸出12V的直流電壓；二極管204b的陽(yáng)極同降壓電路204a的輸出端相連，其陰極同柵極驅(qū)動(dòng)電路205相連；電容器204c的一端同二極管204b的陰極相連，另一端同F(xiàn)ET206的源極相連。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，給電容器204c的充電是借助降壓電路204a通過(guò)二極管204b來(lái)進(jìn)行，但由于電容器204c沒(méi)有釋放蓄積的電荷的路徑，所以常常是充電到一定電壓。柵極驅(qū)動(dòng)電路205對(duì)于由控制裝置250產(chǎn)生的PWM脈沖施加二極管204b的負(fù)極電壓(對(duì)電容器204c另一端的端電壓)，并提供給FET206的源極。
在FET206的源極和電動(dòng)機(jī)201之間插入繼電器210。繼電器210是通過(guò)給其勵(lì)磁線(xiàn)圈通電來(lái)接通電路，通過(guò)停止通電來(lái)切斷電路的常開(kāi)型繼電器。在該繼電器210的勵(lì)磁線(xiàn)圈中，根據(jù)控制裝置250的控制來(lái)進(jìn)行勵(lì)磁電流的供給/停止?？刂蒲b置250因由蓄電池EB供給電流而工作。在控制裝置250與蓄電池EB之間插入主開(kāi)關(guān)220。當(dāng)主開(kāi)關(guān)220斷開(kāi)時(shí)，控制裝置250檢測(cè)電源電壓的下落，由此進(jìn)行用于停止控制的處理。即，當(dāng)控制裝置250確認(rèn)了電源電壓的下落時(shí)，進(jìn)行控制以停止給繼電器210的勵(lì)磁線(xiàn)圈的通電。控制裝置250借助在設(shè)在內(nèi)部的電容器等中所蓄積的電能，在電源的供電停止之后的一段時(shí)間內(nèi)仍能工作。
A-2第一實(shí)施例的工作下面參照?qǐng)D3對(duì)實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置的工作進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示當(dāng)帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)行駛而輸出輔助轉(zhuǎn)矩時(shí)、主開(kāi)關(guān)220被斷開(kāi)時(shí)的動(dòng)作的流程圖。雖然主開(kāi)關(guān)220已被斷開(kāi)，但由于電動(dòng)機(jī)201因慣性不會(huì)立即停止而作為發(fā)電機(jī)工作，因而在電動(dòng)機(jī)201的端子之間產(chǎn)生圖2中箭頭方向的感應(yīng)電壓Vφ。在FET206剛關(guān)斷時(shí)，以前在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流通過(guò)二極管201a而以圖中的逆時(shí)針?lè)较蜓h(huán)，由于在FET206的柵極·源極之間施加了正向電壓，則盡管施加了感應(yīng)電壓Vφ也不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。
因此，一方面循環(huán)電流急劇衰減，而另一方面與其相比，由于電動(dòng)機(jī)201的旋轉(zhuǎn)不會(huì)立即停止，則感應(yīng)電壓Vφ繼續(xù)持續(xù)產(chǎn)生。所以，在循環(huán)電流變?yōu)闆](méi)有之后，感應(yīng)電壓Vφ仍然會(huì)加在FET206的柵極·源極之間。一般來(lái)說(shuō)，由于FET206的反向允許電壓比正向額定電壓低，當(dāng)在FET206的柵極·源極之間施加了反向感應(yīng)電壓Vφ時(shí)，就有損壞FET206的危險(xiǎn)。
在實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置中，控制裝置250監(jiān)視主開(kāi)關(guān)是否被斷開(kāi)(步驟S1)，當(dāng)由蓄電池EB供給的電源電壓達(dá)到預(yù)定值以下時(shí)，進(jìn)到步驟S2開(kāi)始由內(nèi)置的計(jì)時(shí)器(圖中省略)進(jìn)行計(jì)時(shí)。接著，判定計(jì)時(shí)器進(jìn)行的計(jì)時(shí)是否達(dá)到了預(yù)定時(shí)間(步驟S3)，如果沒(méi)有到達(dá)預(yù)定時(shí)間則進(jìn)到步驟S4，目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253把目標(biāo)電流值設(shè)定為[b]。該目標(biāo)電流值b是不至于使電動(dòng)機(jī)201轉(zhuǎn)動(dòng)的微小電流。
接著，通過(guò)由偏差運(yùn)算裝置256→控制量運(yùn)算裝置257→輸出調(diào)節(jié)裝置258→電流檢測(cè)裝置203→輸入I/F255→偏差運(yùn)算裝置256這種路徑所構(gòu)成的閉環(huán)來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行負(fù)反饋控制，通過(guò)該負(fù)反饋控制持續(xù)進(jìn)行PWM控制以使供給電動(dòng)機(jī)201的電流成為目標(biāo)電流值[b](步驟S5)。通過(guò)該P(yáng)WM控制的持續(xù)進(jìn)行，F(xiàn)ET206在每個(gè)PWM周期都被導(dǎo)通，因此循環(huán)電流得以持續(xù)流通。由此，就防止了感應(yīng)電壓Vφ直接加到FET206的柵極·源極之間，而保護(hù)FET206。然后，在計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)的時(shí)間到達(dá)預(yù)定時(shí)間之前循環(huán)進(jìn)行步驟S1～S5。
一旦計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)預(yù)定時(shí)間，由步驟S3的判定結(jié)果就變?yōu)閇是]，而進(jìn)到步驟S6把目標(biāo)電流值設(shè)定為零。由此，在此之后，F(xiàn)ET206變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)而停止電動(dòng)機(jī)201的PWM控制。而且，在主開(kāi)關(guān)220未被斷開(kāi)的情況下，從步驟S1進(jìn)到步驟S7，把上述計(jì)時(shí)器置零，進(jìn)行通常的PWM控制。即，對(duì)于實(shí)際的踏力轉(zhuǎn)矩應(yīng)產(chǎn)生預(yù)定比例的輔助轉(zhuǎn)矩，給電動(dòng)機(jī)201提供目標(biāo)電流值(步驟S8、S5)。
在計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)的時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間后，步驟S3判斷的結(jié)果成為“是”，進(jìn)入步驟S6，并將目標(biāo)電流值設(shè)定為0。此后，F(xiàn)ET206成為斷開(kāi)狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)201的PWM控制停止。而且在主開(kāi)關(guān)220未斷開(kāi)時(shí)，從步驟S1進(jìn)到步驟S7并將上述計(jì)時(shí)器進(jìn)行零位復(fù)位，進(jìn)行通常的PWM控制。即，為了對(duì)實(shí)際踏力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生規(guī)定比例的輔助轉(zhuǎn)矩，向電動(dòng)機(jī)201供給目標(biāo)電流值(步驟S8，S5)。
在上述構(gòu)成的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置中，即使主開(kāi)關(guān)220變?yōu)閿嚅_(kāi)，由于設(shè)定了微小的目標(biāo)電流值[b]，而給電動(dòng)機(jī)201供給該微小值的電流，因而在電動(dòng)機(jī)201中流通循環(huán)電流。由此，由循環(huán)電流來(lái)削弱感應(yīng)電壓，從而確實(shí)防止FET206的損壞。但是，由于這種構(gòu)成在控制裝置250中可以?xún)H是把微小值[b]設(shè)定為目標(biāo)電流值的構(gòu)成，因而就能實(shí)現(xiàn)例如軟件的變更等的比較小的設(shè)計(jì)變更。
特別是，在上述實(shí)施例中，在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之前給直流電動(dòng)機(jī)供給設(shè)定為目標(biāo)電流值的微小值[b]的電流，而在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之后，目標(biāo)值變?yōu)榱?，F(xiàn)ET206才完全變?yōu)殛P(guān)斷，但是，這時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)201中流通的電流是微小值，該微小電流不會(huì)使電動(dòng)機(jī)201轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，在預(yù)定時(shí)間期間中，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)極低。由此，即使完全斷開(kāi)，在FET206的源極·漏極之間也幾乎不會(huì)施加感應(yīng)電壓Vφ，因此，即使在此情況下，也能保護(hù)FET206。而且，由于在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后甚至連微小電流也不會(huì)在電動(dòng)機(jī)201中流通，則能節(jié)省電能消耗。
B、第二實(shí)施例下面參照?qǐng)D4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。該實(shí)施例的特征在于，通過(guò)控制裝置250的自然停止工作來(lái)實(shí)現(xiàn)停止供給微小電流值[b]的電流。即，在給控制裝置250的電源電流的供給被停止之后，在短時(shí)間內(nèi)控制裝置250工作而維持微小電流值[b]的電流供給(步驟S10～S12)，但在積蓄在控制裝置250中的電能放電結(jié)束時(shí)，停止一切控制。由此，不用進(jìn)行微小電流值[b]的設(shè)定，而停止給電動(dòng)機(jī)201的電流供給。即使在此實(shí)施例中，當(dāng)主開(kāi)關(guān)未被斷開(kāi)時(shí)，也進(jìn)行通常的PWM控制。
不言而喻，該第二實(shí)施例中能夠得到與上述第一實(shí)施例相同的效果，該實(shí)施例由于不需要計(jì)時(shí)器，而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了硬件的結(jié)構(gòu)，同時(shí)軟件的結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單了。
C、第三實(shí)施例C-1第3實(shí)施例的構(gòu)成下面參照附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)施例的構(gòu)成，在圖1所示的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)的方框圖中，是把目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253構(gòu)成為圖5所示的具體結(jié)構(gòu)，而其他的構(gòu)成部分則與第一、第二實(shí)施例相同。
在圖5中，轉(zhuǎn)矩-電流變換表253a是把用電動(dòng)機(jī)201應(yīng)對(duì)實(shí)際踏力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的一定比例的輔助轉(zhuǎn)矩并由轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置252所算出的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)變換成代表電流值的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)矩-電流變換表。
速度-轉(zhuǎn)矩比變換表253b是把由車(chē)速檢測(cè)裝置檢測(cè)出的車(chē)速變換成轉(zhuǎn)矩比的表，在圖6(a)中表示出了其變換特性。如該圖所示，在速度-轉(zhuǎn)矩比變換表253b中，轉(zhuǎn)矩比在車(chē)速為第一閾值Vth1以下時(shí)為[1]；在車(chē)速為第一閾值Vth1以上第二閾值Vth2以下時(shí)從[1]到
直線(xiàn)地逐漸減小，在車(chē)速為第二閾值Vth2以上時(shí)為
。
速度-校正電流變換表253c是，僅在預(yù)定時(shí)間內(nèi)根據(jù)車(chē)速來(lái)施加校正電流以使目標(biāo)電流值不為零的表，在圖6(b)中表示出了對(duì)應(yīng)于圖6(a)的變換特性。在此情況下，在車(chē)速在第二閾值Vth2這邊時(shí)校正電流逐漸增加，當(dāng)車(chē)速變到第二閾值Vth2以上時(shí)，校正電流為恒定值io。該校正電流io即使供給電動(dòng)機(jī)201，也不會(huì)產(chǎn)生輔助轉(zhuǎn)矩。
速度-校正電流變換表253c，在車(chē)速到達(dá)第二閾值Vth2以上時(shí)，在預(yù)定時(shí)間(例如約2秒)內(nèi)輸出一定的校正電流io，然后該校正電流io的供給也為零。其中，所謂預(yù)定時(shí)間，就是在僅供給校正電流io中電動(dòng)機(jī)201的轉(zhuǎn)數(shù)降到足夠低所需要的時(shí)間。
乘法器253d把用速度-轉(zhuǎn)矩比變換表253b所變換的乘算系數(shù)乘以用轉(zhuǎn)矩-電流變換表253a所變換的數(shù)據(jù)。加法器253e把乘法器253d的相乘結(jié)果同由速度-校正電流變換表253c產(chǎn)生的校正電流相加。然后，供給加法器253e的輸出作為該目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253的目標(biāo)電流值。
C-2第三實(shí)施例的工作下面參照?qǐng)D6對(duì)第三實(shí)施例的工作進(jìn)行說(shuō)明。如上述那樣，在帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)中，由電動(dòng)機(jī)201產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩相對(duì)實(shí)際的踏力以一定比例而產(chǎn)生，這里，為了說(shuō)明上的方便，將其作為一定的。
首先，在車(chē)速為第一閾值Vth1以下時(shí)，由于用速度-轉(zhuǎn)矩比變換表253b所輸出的轉(zhuǎn)矩比是[1](參見(jiàn)圖6(a))，進(jìn)行通常的控制，即，為了對(duì)實(shí)際踏力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生預(yù)定比例的輔助轉(zhuǎn)矩，給電動(dòng)機(jī)201提供目標(biāo)電流值ia。
然后，在車(chē)速為第一閾值Vth1以上第二閾值Vth2以下時(shí)，由速度-轉(zhuǎn)矩比變換表253b輸出的轉(zhuǎn)矩比根據(jù)車(chē)速而變化(參照?qǐng)D6(a))。即，當(dāng)車(chē)速為第一閾值Vth1以上時(shí)，對(duì)踏力的輔助轉(zhuǎn)矩的比例逐漸減小，在車(chē)速成為第二閾值Vth2時(shí)正好為
。此時(shí)，當(dāng)車(chē)速變到第二閾值Vth2這邊時(shí)，由于速度-校正電流變換表253c開(kāi)始輸出校正電流，目標(biāo)電流值不是零而是把校正電流io維持在最低水平上(圖6(b))。接著，當(dāng)車(chē)速到達(dá)第二閾值Vth2以上時(shí)，即使在乘法器253d的相乘結(jié)果為零的情況下，目標(biāo)電流值仍維持校正電流io(參見(jiàn)圖6(c))。
由此，控制裝置250持續(xù)進(jìn)行PWM控制以使電動(dòng)機(jī)201中流通校正電流io。通過(guò)持續(xù)進(jìn)行該P(yáng)WM控制，F(xiàn)ET206在每個(gè)PWM周期都導(dǎo)通，因而循環(huán)電流持續(xù)流通，防止感應(yīng)電壓直接加到源極上。由此，謀求FET206的保護(hù)，但由于此時(shí)流通的校正電流io無(wú)助于輔助轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，因而完全浪費(fèi)。
所以，在該實(shí)施例中，如進(jìn)而使車(chē)速在第二閾值Vth2以上而僅在預(yù)定時(shí)間內(nèi)輸出一定的校正電流io，則該校正電流io的供給就會(huì)為零。此時(shí)，由于在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流僅是校正電流io，則即使車(chē)速達(dá)到第二閾值Vth2而在此時(shí)電動(dòng)機(jī)201高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速也會(huì)降低。當(dāng)見(jiàn)該轉(zhuǎn)數(shù)降低，速度-校正電流變換表253c停止校正電流io的供給，即使不進(jìn)行PWM控制而FET206完全關(guān)斷，但因電動(dòng)機(jī)201的轉(zhuǎn)數(shù)足夠低，則感應(yīng)電壓極低。由此，即使沒(méi)有循環(huán)電流，也謀求了FET206的保護(hù)。
根據(jù)上述第三實(shí)施例，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用極少量的部件就能保護(hù)FET206。而且，作為其主要變更點(diǎn)的目標(biāo)電流值運(yùn)算裝置253能夠?qū)崿F(xiàn)由軟件進(jìn)行的處理，因而就能不必實(shí)質(zhì)上改變硬件構(gòu)成而實(shí)現(xiàn)上述目的。
D、變更例本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例，可以進(jìn)行下列各種變更。
①在上述第一、第二實(shí)施例中，是通過(guò)電源電壓的下降來(lái)檢測(cè)主開(kāi)關(guān)220被斷開(kāi)，但也可以機(jī)械地或電氣地檢測(cè)主開(kāi)關(guān)220的操作。
②在上述第1～第3實(shí)施例中，除了上述FET之外可以選用任意種類(lèi)晶體管等作為開(kāi)關(guān)裝置。
③在上述第3實(shí)施例中，即使車(chē)速在第一閾值Vth1以下，在正產(chǎn)生強(qiáng)輔助轉(zhuǎn)矩時(shí)，若踏力突然為零，則根據(jù)閾值的設(shè)定，就能成為感應(yīng)電壓變高的狀態(tài)。因而，速度-校正電流變換表253c不僅把車(chē)速而且也可以把轉(zhuǎn)矩-電流變換表253a的輸出結(jié)果作為輸入，以輸出校正電流。
④在上述第三實(shí)施例中，在車(chē)速達(dá)到第二閾值Vth2以上之后，與第一、第二實(shí)施例相同，可以通過(guò)進(jìn)行圖3、4所示的流程圖的動(dòng)作，來(lái)求出輸出校正電流io的時(shí)間。
⑤在上述第三實(shí)施例中，可以從圖2所示的帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)電動(dòng)機(jī)附近的電路構(gòu)成中去除繼電器210，這種情況下的電動(dòng)機(jī)附近的電路構(gòu)成就成為圖7所示那樣。
E、效果如上述那樣，根據(jù)未發(fā)明具有下述效果。即，根據(jù)第一方案記載的發(fā)明，在直流電動(dòng)機(jī)因慣性而旋轉(zhuǎn)的情況下，就能以低成本確實(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)裝置的保護(hù)。特別是，即使在電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下以及目標(biāo)值設(shè)定為零的情況下，由于給直流電動(dòng)機(jī)供給微小電流，就能確實(shí)保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置(第2、3方案)。進(jìn)而根據(jù)第4方案所記載的發(fā)明，能夠在謀求開(kāi)關(guān)裝置的保護(hù)的同時(shí)謀求電能的節(jié)約。
本發(fā)明適用于對(duì)例如驅(qū)動(dòng)自行車(chē)的輔助電動(dòng)機(jī)這種直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行PWM控制的情況，此外，也能用于保護(hù)在PWM控制中所用的開(kāi)關(guān)裝置的情況。
權(quán)利要求
1.一種直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，包括開(kāi)關(guān)裝置，它插裝在直流電動(dòng)機(jī)一端和電源之間；循環(huán)裝置，當(dāng)上述開(kāi)關(guān)裝置成為關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，使在上述直流電動(dòng)機(jī)中流通的電流在該直流電動(dòng)機(jī)中循環(huán)；電流檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)在上述直流電動(dòng)機(jī)中流通的電流值；控制裝置，對(duì)上述開(kāi)關(guān)裝置的通/斷進(jìn)行PWM控制，以使由上述電流檢測(cè)裝置檢測(cè)出的電流值與目標(biāo)值相一致，其特征在于，上述控制裝置，在上述直流電動(dòng)機(jī)以慣性旋轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述控制裝置在上述電源開(kāi)關(guān)變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述控制裝置在上述目標(biāo)值變?yōu)榱愕那闆r下設(shè)定微小值作為上述目標(biāo)值，把該微小值的電流供給上述直流電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述控制裝置在開(kāi)始上述微小值電流的供給之后，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后使上述微小值變?yōu)榱恪?br> 全文摘要
本發(fā)明所述裝置包括插裝在電動(dòng)機(jī)201一端與蓄電池EB的正極之間的FET206、當(dāng)電源EB的開(kāi)關(guān)220變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)使此前在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流進(jìn)行循環(huán)的二極管203、作為用于檢測(cè)在電動(dòng)機(jī)201中流通的電流值的裝置的分流電阻203a、差動(dòng)放電器203b和低通濾波器203c，對(duì)FET206的通/斷進(jìn)行PWM控制以使由此檢測(cè)出的電流值與目標(biāo)值相一致的控制裝置250，控制裝置250在電源EB的開(kāi)關(guān)變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)設(shè)定微小值作為目標(biāo)值，把該微小值的電流供給電動(dòng)機(jī)201。其結(jié)果，不用附加多余的部件，以低成本保護(hù)用以驅(qū)動(dòng)帶輔助電動(dòng)機(jī)的自行車(chē)電動(dòng)機(jī)的FET。
文檔編號(hào)H03K17/082GK1142290SQ9519184
公開(kāi)日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1995年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者原延男, 尾方宏彰, 末成昌也 申請(qǐng)人:雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社