電動(dòng)自行車及其控制器簡介

　　CZ1～CZ4為控制器與外部設(shè)備的連接器。其中，CZ1為換相信號(hào)連接器，與輪鼓電機(jī)的霍爾換相信號(hào)相接。CZ1－1接地，CZ1－5接5V，CZ1－2、3、4接換相信號(hào)；CZ2為儀表信號(hào)連接器，CZ2－1、5接地，CZ2－2、3接通訊線，傳送儀表的顯示信號(hào)，包括傳送電源電壓、過載電流、速度、控制器狀態(tài)等信號(hào)，CZ2－4接0.5秒脈沖信號(hào)，為轉(zhuǎn)向燈提供閃動(dòng)控制；CZ3為調(diào)速手把連接器， CZ3－1、3接調(diào)速手把的電源（地及+5V），CZ3－2接調(diào)速信號(hào)。當(dāng)手把的轉(zhuǎn)角從0轉(zhuǎn)向最大角度時(shí)，輸出1.4～4.5V；CZ4為開關(guān)信號(hào)連接器，CZ4－2接地， CZ4－1接剎車開關(guān)。剎車時(shí)，輸出地電平使控制器斷開電機(jī)的供電。CZ4－3接功能開關(guān)，用于選擇電動(dòng)自行車的運(yùn)行狀態(tài)，例如保持、助力等。

　　R3、RB3-3為電源電壓采樣電阻，從兩個(gè)電阻中間取得電源電壓的變化，以供單片機(jī)監(jiān)控電池電壓。在電池電壓低于33V時(shí)停止供電，以避免電池的過度放電；R7為電流采樣電阻，它串聯(lián)在電源的供電回路中，所以R7上的電壓與電源的供電電流成正比，可以通過測定R7上的電壓來測定電源的供給電流。為了不使在R7上損耗太大，R7用粗的（直徑1.5mm）的康銅絲制成，電阻約為0.01Ω，10A電流流過它時(shí)產(chǎn)生0.1V的電壓。為了提高控制精度，LM358對(duì)采樣電壓進(jìn)行放大。

　　在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中D1、C4（D2、C3，D3、C2）組成升壓電路。以使T1（T2、T3）在開關(guān)狀態(tài)下能充分飽和，因?yàn)楣β?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/場效應(yīng)管">場效應(yīng)管在工作時(shí)柵極控制電壓（柵極對(duì)源極）必須大于開啟電壓（約1V）。當(dāng)T1（T2、T3）導(dǎo)通時(shí)它的源極電壓接近電源電壓，因此柵極電壓必須高于電源電壓，升壓電路利用電機(jī)繞組的交流電壓，通過電容隔離與二極管的整流向IR2136的VB1（VB2、VB3）提供高于電源10V的電壓，從而使IR2136能提供高于電源電壓的控制電壓，以使高位場效應(yīng)管能在截止飽和狀態(tài)下工作。

　　GAL16V8用于進(jìn)行譯碼，輸入到16V8的信號(hào)有霍爾傳感器輸入的繞組位置信號(hào)（16V8的1、2、3）、單片機(jī)提供的脈沖調(diào)寬信號(hào)（16V8的4）、剎車信號(hào)（16V8的5），通過16V8的綜合，輸出三個(gè)上位管（16V8的18、17、16）與三個(gè)下位管的控制信號(hào)（15、14、13）。脈沖調(diào)寬信號(hào)用于控制自行車的車速，剎車信號(hào)用于強(qiáng)制切斷電機(jī)電源。16V8的12、19為轉(zhuǎn)彎燈0.5秒控制信號(hào)。由單片機(jī)（P87LPC767-14）提供，經(jīng)16V8隔離，通過CZ2-4送出。在控制器中，單片機(jī)P87LPC767采集各種外部信息，經(jīng)過綜合，輸出脈沖調(diào)寬信號(hào)對(duì)電動(dòng)自行車進(jìn)行控制。

　　單片機(jī)首先要采集電動(dòng)自行車中的各種信息，這些信息由模擬信號(hào)及開關(guān)信號(hào)兩部分組成。

　　模擬信號(hào)由單片機(jī)的AD變換器輸入端輸入，它們是：

　　手把信號(hào) 它是控制脈寬的主信號(hào)，在正常情況下手把信號(hào)應(yīng)與脈寬成正比，它從單片機(jī)的AD0（P87LPC767-18）輸入。

　　總電流信號(hào) 用于對(duì)電機(jī)的過流進(jìn)行控制，它由電流采樣電阻R7取出，經(jīng)LM358放大，從單片機(jī)的AD1（P87LPC767-17）輸入。

　　電池電壓 當(dāng)電池電壓降低時(shí)，欠壓控制需要通過測定電源電壓來給出控制信號(hào)，它從單片機(jī)的AD2（P87LPC767-16）輸入。

　　助力調(diào)整信號(hào) 用于調(diào)整助理狀態(tài)下電機(jī)控制信號(hào)的大小，由W1給出，從P87LPC767-14（AD3）輸入。

　　開關(guān)信號(hào)由單片機(jī)的普通I/O口輸入，它們是：

　　剎車信號(hào) 用于阻斷調(diào)寬脈沖，同時(shí)還作為一種“復(fù)位”信號(hào)，用于解除某些工作狀態(tài)（例如保持狀態(tài)），此外也用于向儀表提供狀態(tài)信號(hào)（表示自行車處于剎車狀態(tài)）。從P87LPC767-2輸入。

　　功能按鈕信號(hào) 功能按鈕用于控制電動(dòng)自行車的運(yùn)行狀態(tài)（助動(dòng)狀態(tài)、保持狀態(tài)、非零起動(dòng)狀態(tài)、正常操控狀態(tài)等），為了簡化操作，在電動(dòng)自行車上只有一個(gè)功能控制按鈕，通過單片機(jī)的處理來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車的多種功能選擇。例如接通電源時(shí)，電動(dòng)自行車進(jìn)入助動(dòng)狀態(tài)；按一次功能控制按鈕，轉(zhuǎn)入正常操控狀態(tài)；再按一次則轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)。以后每按一次功能控制按鈕，電動(dòng)自行車將在保持狀態(tài)與正常操控狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。從P87LPC767-9輸入。

　　由于儀表信號(hào)由單片機(jī)通過串行口提供，因此所有需要向儀表提供的信號(hào)都要送到單片機(jī)中：

　　限速開關(guān)（XS） 用于自行車出廠調(diào)試，從P87LPC767-10輸入。

　　作為輸出信號(hào)有：

　　脈沖調(diào)寬信號(hào) 通過P87LPC767-1輸出。

　　0.5秒轉(zhuǎn)彎燈閃動(dòng)信號(hào) 通過P87L PC767-8輸出。

　　與單片機(jī)相連的其它電路有：

　　復(fù)位電路 由R10與C17組成。

　　晶振電路 由JZ1、C19、C20組成。

　　單片機(jī)的作用體現(xiàn)在脈沖調(diào)寬信號(hào)如何與其它各種信號(hào)的關(guān)聯(lián)上。通過關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車的各種功能。圖4是某種電動(dòng)自行車控制器的單片機(jī)工作流程圖。