一种电动两轮车控制器硬件

1.本发明涉及控制器硬件技术领域，具体为一种电动两轮车控制器硬件。


背景技术：

2.自从工业革命以来，技术水平高速发展，蒸汽机开始出现，慢慢应用在各个领域，其中就包括了关系一个国家重大发展的工业领域，随着时代大革新大进步，公共交通领域也早已不再满足蒸汽机带动交通工具，而是也进入了工业化，集成化的高速发展阶段。两次工业革命的出现，促进了交通工具的进一步智能化。而在这些交通工具中，传统的两轮车是人们使用最多的交通工作，慢慢地有种交通工具逐渐为人关注和重视，那就是电动两轮车。
3.电动两轮车包括电动自行车，电动摩托车等。电动两轮车逐渐在人们的日常生活和出行中，占据着重要的地位，轻巧，方便，绿色，环保成为了电动两轮车的代名词。反观汽车，作为传统动力的内燃机，因为技术成熟，成本低，通常用于汽车驱动。但随着汽车的普及，内燃机所带来的问题日益凸显，环境污染以及能源消耗问题也日益严重，导致空气质量的不断恶化，二氧化碳排放增加，温室效应日益严重，人们的生存和发展面临着严峻的挑战，同时石油和天然气等一次能源的储存量也不足以支撑汽车行业的长足发展，也就是说，传统的内燃机汽车已不能完全满足当今市场需求。因此，对于石油能源越来越短缺的问题，越来越多的人开始关注，在短途出行上，采用电动两轮车代替汽车，不仅环保绿色，而且更加高效方便。为配合市场需求，减小环境污染，削弱汽车对于一次能源的依赖,电动两轮车己经成为汽车行业发展的一个主要方向。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电动两轮车控制器硬件，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.技术方案
6.本发明提供如下技术方案：一种电动两轮车控制器硬件，包括电动两轮车，所述电动两轮车中包含有刹车模块、三挡变速模块、转把模块与电子控制显示屏模块，所述刹车的输出端、三挡变速的输出端、转把的输出端与电子控制显示屏的输出端均与控制核心的接收端信号连接，所述控制核心的输出端与功率mos管理电路的接收端信号连接，所述功率mos管理电路输出端与功率管的接收端信号连接，所述功率管的输出端分别与bldcm的接收端和采样电路和过电流保护电路信号连接，所述bldcm的输出端与霍尔的接收端信号连接，所述霍尔的输出端与控制核心的接收端信号连接，所述采样电路和过电流保护电路与霍尔的输出端信号连接，所述霍尔的输出端与功率mos 管理电路之间设置有电池电压变换模块，所述电池电压变换模块的输出端分别与功率mos管理电路的接收端和功率管的接收端信号连接。
7.优选的，所述电动两轮车中设置有速度传感器与温度传感器，以及电机驱动电路与电机，电机驱动电路用于驱动电机。
8.优选的，所述电机采用无刷直流电机，所述无刷直流电机包含有电机本体、换向器与转子位置检测，所述电机本体包含有定子与转子。
9.优选的，所述采样电路采用同相比例放大电路，所述同相比例放大电路输入端接正相，含有负反馈，输入与输出相位一致，虚短和虚断的关系，输入电压为u
in
，正相输入端和反相输入端都是u
in
，有如下关系：
[0010][0011]
优选的，所述电动两轮车中设置有逆变电路，且刹车模块、三挡变速模块、转把模块与电子控制显示屏模块分别设置有刹车电路、三档变速电路、转把电路与电平控制显示屏电路，以及霍尔中设置有位置检测电路。
[0012]
有益效果
[0013]
与现有技术相比，本发明提供了一种电动两轮车控制器硬件，具备以下
[0014]
有益效果：
[0015]
1、该电动两轮车控制器硬件，主要由包含控制核心，电源电路，驱动电路，采样电路和其他功能电路等共同构成。
[0016]
2、该电动两轮车控制器硬件，目前无刷直流电机是电动两轮车行业中的首选驱动电机，成本低廉，性能优越，电机的体积也是做的越来越小，适应市场集成化的需要。
附图说明
[0017]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0018]
图1为本发明电动两轮车控制器硬件总体架构框图；
[0019]
图2为本发明无刷直流电机结构图；
[0020]
图3为本发明三相全桥桥臂示意图；
[0021]
图4为本发明cj78l05封装图；
[0022]
图5为本发明md7533h封装图；
[0023]
图6为本发明fd2103s封装图；
[0024]
图7为本发明同相比例放大电路基本原理图。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
实施例：
[0027]
请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种电动两轮车控制器硬件，包括电动两轮车，所述电动两轮车中包含有刹车模块、三挡变速模块、转把模块与电子控制显示屏模块，所述刹车的输出端、三挡变速的输出端、转把的输出端与电子控制显示屏的输出端均与控制核心的接收端信号连接，所述控制核心的输出端与功率mos管理电路的接收端信号
连接，所述功率mos 管理电路输出端与功率管的接收端信号连接，所述功率管的输出端分别与 bldcm的接收端和采样电路和过电流保护电路信号连接，所述bldcm的输出端与霍尔的接收端信号连接，所述霍尔的输出端与控制核心的接收端信号连接，所述采样电路和过电流保护电路与霍尔的输出端信号连接，所述霍尔的输出端与功率mos管理电路之间设置有电池电压变换模块，所述电池电压变换模块的输出端分别与功率mos管理电路的接收端和功率管的接收端信号连接。
[0028]
本实施例中，控制核心是mcu，作为整个系统的中枢大脑，控制整个系统的运行，对整个系统的数据进行处理。mcu根据霍尔转子位置检测传感器检测到的位置信息，控制电机的换相。电动两轮车的其他外围传感器是很多的，诸如速度传感器，温度传感器等，将检测到的信息传到mcu中进行数据处理， mcu再将这些信息进行反馈，控制整个系统的运行，实现诸如转把，刹车，三档变速，电平控制显示屏等的功能，电机驱动电路用于驱动电机，控制电机转速，电源提供整个系统需要的电能，由电源电路将电源提供的电压进行转换为整个系统运行需要的三种电压，分别是15v，5v和3.3v。15v用于提供驱动电路所需电压，5v用于提供控制核心外功能电路所需电压，以及3.3v是用于提供控制核心i/o口所需电压，显示模块主要用于显示电动两轮车的速度，电量等的数据。
[0029]
本实施例中，无刷直流电机包括了3个主要部分：电机本体，换向器和转子位置检测。而电机本体包括了定子和转子两个主要部分。其中，转子位置检测有两种检测的方式：一种是利用转子位置传感器进行检测，另外一种是使用反电动势过零检测的方法进行检测。
[0030]
三相无刷直流电机分别有a相，b相和c相，联结方式有三角形联结和y 形联结这两种方式，其中，y形联结更为常用，因此，以下结合三相y形联结的相关原理进行分析，因为转子转到不同的位置，所以转子位置检测传感器就会得到的输出信号，那么无刷电机就要进行换相，此时mos驱动电路的功率管会发生导通与关断的切换改变，绕过绕组的电流方向也会发生变化。控制无刷电机换相就是采用3个桥臂，也就是a,b,c三相，每个桥臂有4个管子分别构成，当一相导通时，只有上下两管导通，交替进行，也就是同一时刻，电流从一相绕组流入，再从另外一相绕组流出。
[0031]
cj78l05为三端高集成度稳压芯片，将24v稳压转化为5v。通过该芯片的数据手册，该芯片有三个端口，分别是输入端，输出端和接地端。该系列的稳压芯片连接的外围电路简单，需要使用的电路元器件也比较少，内部还集成了过流过载保护电路，也就在使用过程中，更加安全，且需要搭建的电路简单，方便，这是本设计使用该芯片进行电压转化的优势原因之一，cj78l05 稳压之后输出的电压为 5v，最大输出电流是是0.1a；cj78l05芯片的封装，采用的是sot-89类型的封装。
[0032]
md7533h将5v稳压转化为3.3v，md7533h主要特性：输出电压为3.3v，精度为3％；输入输出压差低，典型值为5mv/1ma超低功耗电流，典型值为 1.2ua；低输出电压温漂，典型值为50ppm/*c；输入耐压，30v保持输出稳压；输出短路保护，短路电流为180ma。
[0033]
md7533h也是三端，也就是3个引脚，gnd是接地端，vdd是电源输入端，vout是输出端。采用220μf，25v的两个电容作为滤波电容，传统方案上可以直接使用1个470μf的滤波电容，但由于体积大，使用不方便，所以拆分成2个220μf，25v的滤波电容进行并联，从而达到减小体积，提高电路板的集成度的目的。在2个220μf，25v的滤波电容中间，本设计还并联了
1 个100nf的电容，3个电容并联，在v 加上电压，产生电流的时候，这3个电容因为是并联分压，可以起到分担电压，防止电压过大的效果，在保护电路的同时，该100μf还可以起到滤波的效果。2个220μf，25v的滤波电容滤除低频杂波，1个100nf的电容滤除高频杂波。
[0034]
与cj78l05并联了3个1k电阻，根据并联分流原理，可以通过3个1k 电阻减少流过cj78l05的电流，减少cj78l05的发热量，从而保护电路。同时可以提高功率，通过电阻并联使得功率增加。
[0035]
本实施例中，mos管驱动电路采用fd2103s芯片作为驱动芯片，fd2103s 这款芯片内置欠压保护功能，可以避免mosfet功率管在过低的电压下工作，从而达到提高mosfet工作效率的目的。该款芯片还内置了直通防止和死区时间，从而让功率管直通的情况得到避免，有效保护了mosfet元器件，fd2103s 具有如下特点：
[0036]
悬浮绝对电压 180v；输出电流 1.0a/-1.0a；3.3v/5v输入逻辑兼容；vcc 欠压保护(uvlo)；高端输出与高端输入同相；低端输出与低端输入反相；内置直通防止功能；内置100ns死区时间；fd2103s封装为soic封装。
[0037]
本实施例中，采样电路采用同相比例放大电路，所述同相比例放大电路输入端接正相，含有负反馈，输入与输出相位一致，虚短和虚断的关系，输入电压为u
in
，正相输入端和反相输入端都是u
in
，有如下关系：
[0038][0039]
本实施例中，电动两轮车中设置有逆变电路，且刹车模块、三挡变速模块、转把模块与电子控制显示屏模块分别设置有刹车电路、三档变速电路、转把电路与电平控制显示屏电路，以及霍尔中设置有位置检测电路。
[0040]
转把电路实际就是控制pwm的占空比，从而控制电机转速。市面上的电动两轮车通常使用的是霍尔转把。霍尔转把的原理是：霍尔转把输出的电压信号改变磁场强度，从而改变输出电压的大小。转动霍尔转把时，对应的就是改变pwm占空比的变化，从而控制电压的变化。霍尔转把是线性的，需要不断采样得到转把的模拟信号，从而转化为pwm的控制信号，从而达到调速的目的。
[0041]
转把电路采用的是分压原理。
[0042]
刹车电路需要输出刹车信号，使得电动两轮车电机停止转动，电机供电被切断。在刹车的时候接收低电平0v和高电平5v。当接收到信号为0v低电平时，停止供电，当接收到信号为5v高电平时，为刹车动作。也就是不管处于什么状态，都能使得电动两轮车停下来。
[0043]
当电动两轮车处于行走状态时，刹车电路处于断开状态，输出5v，当按下刹车把时，刹车电路处于闭合状态，输出0v。mcu采集到电压变化，控制电动两轮车是继续运行还是停下来。
[0044]
本实施例工作原理：主要由包含控制核心，电源电路，驱动电路，采样电路和其他功能电路等共同构成，目前无刷直流电机是电动两轮车行业中的首选驱动电机，成本低廉，性能优越，电机的体积也是做的越来越小，适应市场集成化的需要。