ZHCAAG0B June   2014  – June 2021 DRV8300 , DRV8301 , DRV8301-Q1 , DRV8302 , DRV8303 , DRV8307 , DRV8308 , DRV8312 , DRV8320 , DRV8320R , DRV8323 , DRV8323R , DRV8332 , DRV8343-Q1 , DRV8350 , DRV8350R , DRV8353 , DRV8353R

 

  1. 引言
  2. 电机选择
  3. 定子
  4. 转子
    1. 4.1 电池选择
    2. 4.2 控制器选择
  5. 电动自行车控制器的关键电气特性
    1. 5.1 感应机制
  6. 硬件模块
    1. 6.1 电压调节电路
    2. 6.2 电池电压检测
    3. 6.3 车把电压检测
    4. 6.4 反馈电流检测
    5. 6.5 过流检测和系统过流保护电路
    6. 6.6 制动器机制
  7. 霍尔传感器位置检测
    1. 7.1 非同步整流模式下的 P2PWMOUT 寄存器配置
  8. 功率 MOSFET 和集成驱动器电路
    1. 8.1 微控制器
    2. 8.2 其他功能
    3. 8.3 其他特性选择
      1. 8.3.1  功率控制:
      2. 8.3.2  齿轮和效率
      3. 8.3.3  再生制动
      4. 8.3.4  使用替代能源为电动自行车充电
      5. 8.3.5  适用的制动器
      6. 8.3.6  电池和电机位置
      7. 8.3.7  高性能悬架
      8. 8.3.8  灯光
      9. 8.3.9  复合材料车轮和轮辋
      10. 8.3.10 现成的 BLDC 电机控制参考设计
  9. 结论
  10. 10参考文献
  11. 11修订历史记录

转子

转子由永磁体制成,包含 2 到 8 个极对,具有交替的北 (N) 极和南 (S) 极

GUID-EAC96DDC-663E-4318-AB09-F6B3937AC980-low.gif图 4-1 BLDC 电机机械结构

与有刷直流电机不同,BLDC 电机可通过电子方式进行控制。若要使 BLDC 电机转动,必须以特殊顺序给定子绕组通电。必须知道转子位置,以便了解接下来将给哪一个绕组通电。转子位置使用嵌入定子中的霍尔效应传感器进行感应。也可采用无传感器方法。

大多数 BLDC 电机在电机非驱动端的定子中嵌入了三个霍尔传感器。每当转子磁极经过霍尔传感器附近时,它们就会产生高电平或低电平信号,表明 N 极或 S 极正在经过传感器附近。根据这些霍尔传感器信号的组合,可确定准确的换向顺序。

无传感器应用正变得越来越流行,因为它简化了电机结构和接线。虽然需要更高级的软件,但可轻松实现。

由于电动自行车的日益普及,专为电动自行车应用设计的电机现已上市。这些电机在如何安装到自行车上以及如何向它们施加动力方面有很大差异。如上所述,可提供带传感器和无传感器两种类型。

以下动力总成和电机类型在当今市场上屡见不鲜,具体示例如下:

    皮带驱动传输 一个专门设计的电机安装在车架的低处,并通过皮带驱动后轮
    直接驱动(直列式链驱动) 这种方法使电机与自行车主链条(即,骑手在蹬车时使用的链条)协同工作。电机的传动装置因制造商而异。
    带专用链传动装置的框架式电机 另一种常见的方法是将电机安装到自行车车架上靠近后轮轮毂的位置,通常在一侧。电机自带小链条,可驱动后轮上的行星齿轮。这种专用链条与主自行车链条(用于与自行车踏板搭配使用)是分开的。传动装置对于制造商或售后电机转换套件来说仍然是特定的。
    轮装盘式电机 这是博饼碟式 电机,有时甚至被称为飞盘电机,被安装在一个或两个轮子上。这些电机可安装在两个轮子上,使骑手可用的动力翻倍。但是,这些电机会增加车轮的重量和离心力。
    轮毂电机 理想情况下,轮毂电机 是指取代车轮轮毂的电机。有时这可以是平盘电机,有时并非盘式电机。在任何一种情况下,电机都是轮毂,而不是安装在它旁边或附近。
    基于摩擦的轴 这种类型的电力驱动将电机安装在非常靠近一个车轮的位置。轴从电机延伸出来,且这个旋转轴通过与它直接接触旋转来驱动车轮。电机不与链条交互。鲜少支持电机的多个齿轮。
    齿轮传输式轴驱动 这种电驱动就像由轴驱动的摩托车。自行车没有链条。电机和踏板向一个密封且受保护的轴提供动力,该轴在前后都具有锥齿轮。支持多个齿轮(速度)。

表 4-1 总结了之前描述的传动系类型。

表 4-1 传动系类型
动力总成类型 优势 劣势
皮带驱动传输
  • 允许在设计中进行大量定制
  • 静默运行
不使用电机时可能会降低踏板的性能
直接驱动(传统直列式链)
  • 不需要任何其他链
  • 一体式金属车架可将电机隐藏并提供很好的保护
  • 电机可能会承受骑手可用的尽可能多的齿轮。
  • 低重心
  • 链上的感知(标准)拖动
  • 链条仍然可见,可能容易受到灰尘的影响
  • 可能有噪声
带专用链的框架式电机
  • 专用链条可实现良好的动力传递,而不会带来复杂性
  • 专用链条可实现良好的动力传递,而不会带来复杂性
  • 需要第二条链条和行星齿轮
  • 可能提供电机可用的多个齿轮,也可能未提供。
  • 可能提供电机可用的多个齿轮,也可能未提供。
轮装盘式电机(博饼式电机)
  • 目前最高效的方法
  • 不需要行星齿轮或旋转轴来提供动力
  • 保持良好的元素保护
  • 让车轮承受过多的重量,在更高的速度下可能会出现处理问题。
  • 可能存在电机的多个齿轮,也可能不存在。
轮毂电机(非盘式)
  • 无需与自行车主链条相互作用
  • 无需额外传输
  • 让车辆承受更多重量
  • 扭矩因素可纳入操作注意事项中。
  • 未装弹簧的重量或质量
基于摩擦的轴驱动
  • 价格实惠
  • 易于安装
  • 迄今为止最简单的机械概念
  • 效率低 - 无传动装置
  • 摩擦会磨损轮胎。
  • 随着时间的推移,轴上的压力可能会使电机功能受损。
  • 电机必须在更高的转速下保持非常高的 RPM。
齿轮传输式轴驱动
  • 多个齿轮很常见
  • 多个齿轮很常见
更换轮胎和重新安装车轮可能比其他方法要求更高

根据表 4-1 中所列的信息,选择了具有以下具体性能的 500W 后轮毂电机:

  • 型号:HBS36R
  • 后轮毂电机电压:36V(无刷)
  • 功率:500W
  • 重量:5Kg