裝配圖電動自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

裝配圖電動自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,裝配,電動自行車,調(diào)速,系統(tǒng),設(shè)計 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第一章 引言電動車的發(fā)展史比燃油汽車更長，世界上第一輛機(jī)動車就是電動車。后來，由于燃油汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，而電動車在能源技術(shù)和行駛里程的研制上長期未能取得突破，從20世紀(jì)20年代初至60年代末，電動車的發(fā)展進(jìn)入了一個沉寂期。進(jìn)入70年代以來，由于中東石油危機(jī)的爆發(fā)以及人類對自然環(huán)境的日益關(guān)注，電動車才再度成為技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。 近幾十年來，主要工業(yè)化國家為電動車的開發(fā)投入了大量的人力和財力，電動車的各項相關(guān)技術(shù)也取得了重大的進(jìn)展。盡管電動車在能源和行駛里程的研制方面，至今尚未取得突破性的進(jìn)展，但是電動車的美好前景仍然激勵著人們鍥而不舍地開發(fā)新型電動車，改善其性能處于世紀(jì)之交的今天，能源和環(huán)境對人類的壓力越來越大，要求盡快改善人類生存環(huán)境的呼聲越來越高。為了適應(yīng)這個發(fā)展趨勢，世界各國的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界正在加大對電動車開發(fā)的投資力度，加快電動車的商品化步伐。雖然目前電動車在能源和行駛里程方面還未能盡如人意，但已足以滿足人們的基本需要。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，在走過了漫長而艱難的發(fā)展歷程之后，電動車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為21世紀(jì)的重要交通工具。 現(xiàn)代電動車是融合了電力、電子、機(jī)械控制、材料科學(xué)以及化工技術(shù)等多種高新技術(shù)的綜合產(chǎn)品。整體的運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性等首先取決于電池系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)。電動車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)一般由4個主要部分組成，即控制器、功率變換器、電動機(jī)及傳感器。目前電動車中使用的電動機(jī)一般有直流電動機(jī)、感應(yīng)電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)以及永磁無刷電動機(jī)等。第二章 系統(tǒng)要求2.1 電動車對電動機(jī)的基本要求電動車的運(yùn)行，與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，非常復(fù)雜。因此，對驅(qū)動系統(tǒng)的要求是很高的。 2.1.1 電動車用電動機(jī)應(yīng)具有瞬時功率大，過載能力強(qiáng)、過載系數(shù)應(yīng)為(34)，加速性能好，使用壽命長的特點(diǎn)。2.1.2電動車用電動機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，要求低速運(yùn)行時具有大轉(zhuǎn)矩，以滿足起動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉(zhuǎn)矩時具有高的速度，以滿足車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。2.1.3電動車用電動機(jī)應(yīng)能夠在車減速時實現(xiàn)再生制動，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電汽車具有最佳能量的利用率，這在內(nèi)燃機(jī)的摩托車上是不能實現(xiàn)的。 2.1.4電動車用電動機(jī)應(yīng)在整個運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，以提高1次充電的續(xù)駛里程。 另外還要求電動車用電動機(jī)可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結(jié)構(gòu)簡單適應(yīng)大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。 2.2 鑒于電動車對電動機(jī)的基本要求采用永磁無刷直流電動機(jī)。 2.2.1永磁無刷直流電動機(jī)的基本性能。 永磁無刷直流電動機(jī)是一種高性能的電動機(jī)。它的最大特點(diǎn)就是具有直流電動機(jī)的外特性而沒有刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵磁損耗：發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機(jī)沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運(yùn)行可靠，維修簡便。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)運(yùn)行。永磁無刷直流電動機(jī)機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動車中有著很好的應(yīng)用前景。 2.2.2永磁無刷直流電動機(jī)的控制系統(tǒng)。 典型的永磁無刷直流電動機(jī)是一種準(zhǔn)解耦矢量控制系統(tǒng)，由于永磁體只能產(chǎn)生固定幅值磁場，因而永磁無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)非常適合于運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，一般采用電流滯環(huán)控制或電流反饋型SPWM法來完成。為進(jìn)一步擴(kuò)充轉(zhuǎn)速，永磁無刷直流電動機(jī)也可以采用弱磁控制。弱磁控制的實質(zhì)是使相電流相位角超前，提供直軸去磁磁勢來削弱定子繞組中的磁鏈。 2.2.3永磁無刷直流電動機(jī)的不足。 永磁無刷直流電動機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無刷直流電動機(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導(dǎo)磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動機(jī)的性能，嚴(yán)重時還會損壞電動機(jī)，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過載。永磁無刷直流電動機(jī)在恒功率模式下，操縱復(fù)雜，需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無刷直流電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)造價很高。第三章 總體規(guī)劃對于電動自行車控制系統(tǒng)設(shè)計主要有三個方面：一、控制電路的設(shè)計；二、傳感器選擇以及安放設(shè)計；三、顯示電路的設(shè)計；四、程序設(shè)計。從總的方面來考慮，傳感器的使用應(yīng)該盡量減少單片機(jī)的信號處理量，但是又必須能使車行駛自如。控制電路要根據(jù)選用的電機(jī)和傳感器來設(shè)計，主要考慮穩(wěn)定性，抗干擾性?？刂坪诵牟捎?1單片機(jī)，控制系統(tǒng)與電路用光耦完全隔離以避免干擾?？刂粕喜捎梅謺r復(fù)用技術(shù)，僅用一塊單片機(jī)就實現(xiàn)了信號采集，電機(jī)控制和轉(zhuǎn)速顯示。如圖3-1所示直流電動機(jī)單片機(jī)顯示部分轉(zhuǎn)速傳感器控制電路驅(qū)動 圖 3-1電動自行車的基本原理是：由蓄電池提供電能，電動機(jī)驅(qū)動自行車。第四章 電路設(shè)計控制電路主要有電源電路、電機(jī)驅(qū)動電路、單片機(jī)接口電路、顯示電路四個部分。考慮到電機(jī)的起動電流和制動時比較大，會造成電源電壓不穩(wěn)定容易對單片機(jī)和傳感器的工作產(chǎn)生干擾，所以，電機(jī)驅(qū)動電路和單片機(jī)以及傳感器電路用光耦隔離。傳感器的電源直接使用24V蓄電池，單片機(jī)的電源則通過三端穩(wěn)壓器78L05將24V電源轉(zhuǎn)換到5V。 41 電源電路24V直流電源經(jīng)三端穩(wěn)牙器74L05輸出即為單片機(jī)所要求的+5V電源。電路中接入電容C1、C2是用來實現(xiàn)頻率補(bǔ)償?shù)?，可防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并抑制電路引入的高頻干擾。大容量的C3是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端意外短路時，給輸出電容器C3一個放電通路，防止C3兩端電壓作用于調(diào)整管的be結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。圖4-1-142 顯示電路顯示部分采用單片機(jī)串口通訊，以節(jié)省單片機(jī)的端口，單片機(jī)通過中斷的方式為顯示服務(wù)。直流電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為190轉(zhuǎn)每分大約需要三位數(shù)碼顯示。驅(qū)動器采用74LS164串接510歐的限流電阻。見圖4-2-143 控制電路打開系統(tǒng)電源后由電位器控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速，IN0-IN6線上那一路模擬電壓被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量由ADDA-ADDC線上的地址決定。ADDC0809內(nèi)部“地址鎖存與譯碼”電路便能把IN0線上模擬電壓送入8位A/D轉(zhuǎn)換器此時，若單片機(jī)使STAR線處于高電平，則ADC0809便開始A/D轉(zhuǎn)換，一旦A/D轉(zhuǎn)換完成，ADC0809一方面把A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送入它的三態(tài)輸出緩沖器另一方面又使EOC線變?yōu)楦唠娖较騿纹瑱C(jī)提出中斷請求。單片機(jī)檢測和響應(yīng)該中斷請求后就通過使rd非變?yōu)榈碗娖蕉筄E線變高，以便可以從2-1-2-8引線上取走A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。單片機(jī)根據(jù) A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出相應(yīng)的巨型脈沖信號。脈沖信號經(jīng)74LS245放大后經(jīng)光電藕荷控制繼電器。見附圖4-3-1。44驅(qū)動電路及原理 下面主要對驅(qū)動電路進(jìn)行一下介紹：電動自行車使用24V直流電機(jī)， 對于這種小功率直流電機(jī)的調(diào)速方法一般有兩種。一種線性型：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時，通過電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。另一種脈寬調(diào)制型：脈寬調(diào)速（PULSE WIDE MODULATIONPWM）較常用的一種調(diào)速方式，這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)的等優(yōu)點(diǎn)。因此決定采用PWM方式控制直流電機(jī)。永磁式直流電機(jī)脈寬調(diào)速原理 永磁式直流電動機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速由電樞電壓UD決定，電樞電UD越高電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，電樞電壓UD降為0V，電機(jī)就停轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的具體調(diào)速過程是：先讓它啟動一段時間，然后切斷電源，電動機(jī)因慣性而降速轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)速降到一定限度時使電動機(jī)再次接通電動機(jī)因此而再次加速。不斷的給電樞兩端送入脈動電壓源（即脈動信號） 就可以使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在指定的范圍內(nèi)。如圖4-4-1所示：脈沖信號：tT轉(zhuǎn)速：VMAXVDVMIN 圖 4-4-1VMAX為電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速值。VMIN為電動機(jī)的最小轉(zhuǎn)速值。VD為二者的平均值。VD=D * VMAX 式中D=t/T稱為占空比 D越大VD就越大反之亦然。平均轉(zhuǎn)速和電樞上的脈沖占空比D之間的關(guān)系如4-4-2圖：VD（平均速度）00.51D（占空比）圖 4-4-2由圖可知，平均轉(zhuǎn)速與占空比并非完全的線性關(guān)系，但可以近似的看成是線性關(guān)系。因此電動機(jī)的平均轉(zhuǎn)速VD就可以有占空比D加以控制。PWM調(diào)速分為雙向式和單向式兩種雙向式：在一個脈沖周期內(nèi)(T=TaTb)，T1和T3導(dǎo)通的時間為Ta，T2和T4導(dǎo)通的時間為Tb，這樣在Ta這段時間內(nèi)，電機(jī)通過的是正向電流，在Tb這段時間內(nèi)為反相電流。當(dāng)Ta=Tb時電機(jī)停轉(zhuǎn)，TaTb時電機(jī)正轉(zhuǎn)， Ta Tb則電動機(jī)正轉(zhuǎn)。通過改變Ta 、Tb的占空比即可改變轉(zhuǎn)速。4.5總電路圖見附圖4-5-1第五章 主要器件性能及原理電動車的性能指標(biāo)一般包括：驅(qū)動性能、駕駛性能、車載能源系統(tǒng)性能三部份，其中驅(qū)動性能取決于電機(jī)功率因素，車載能源系統(tǒng)性能取決于電池的容量，駕駛性能指標(biāo)主要包括：加速性能、最大爬坡性能、剎車性能及駕駛里程性能等駕駛模式，駕駛性能指標(biāo)的優(yōu)劣取決于控制系統(tǒng)駕駛模式的技術(shù)51 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：5.1.1中央處理器 中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。5.1.2 數(shù)據(jù)存儲器(RAM) 8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。5.1.3 程序存儲器(ROM) 8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。5.1.4 定時/計數(shù)器(ROM) 8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5.1.5并行輸入輸出(I/O)口 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。5.1.6全雙工串行口 8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。5.1.7中斷系統(tǒng) 8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。5.1.8時鐘電路 8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。5.1.9MCS-51的引腳說明 MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：Pin20:接地腳。Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫程序時，接+5V電源。Pin18:時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線 與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：Pin20:接地腳。Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫程序時，接+5V電源。Pin19:時鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。Pin18:時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。輸入輸出(I/O)引腳： Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說明將在以下內(nèi)容闡述。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下表：特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)ACC00HB00HPSW00HSP07HDPH00HTH000H8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。5. 2 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809芯片是最常用的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 它的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理采用逐次逼進(jìn)型，芯片由單個5V電源供電，可以分時對8路輸入模擬量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，典型的AD轉(zhuǎn)換時間為100微妙左右。在同類型產(chǎn)品中，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換速度和價位都屬于居中位置。內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，如圖5-2-1所示。圖 5-2-1 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳功能說明：D7D0：8位數(shù)字量輸出，AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。IN0IN7：8路模擬電量輸入，可以是：05V或者5V5V或者10V+10V。+VREF：正極性參考電源。VREF：負(fù)極性參考電源。START：啟動AD轉(zhuǎn)換控制輸入，高電平有效。CLK：外部輸入的工作時鐘，典型頻率為500KHz。ALE：地址鎖存控制輸入，高電平開啟接收3位地址碼，低電平鎖存地址。CBA：3位地址輸入，其8個地址值分別選中8路輸入模擬量IN0IN7之一進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。C是高位地址，A是最低位地址。OE：數(shù)字量輸出使能控制，輸入高有效，輸出AD轉(zhuǎn)換結(jié)果D7D0。EOC：模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出。當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換未完成時，EOC輸出低電平；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換完成時，EOC輸出高電平。EOC輸出信號可以作為中斷請求或者查詢控制。Vcc：芯片工作電源5V。GND：芯片接地端。53 永磁無刷直流電動機(jī)5.3.1 稀土永磁無刷直流電動機(jī)的基本工作原理 無刷直流電動機(jī)由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機(jī)的啟動、停止、制動信號，以控制電動機(jī)的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。無刷直流電動機(jī)的原理簡圖如圖5-3-1所示圖 5-3-1：主電路是一個典型的電壓型交-直-交電路，逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調(diào)制波的對稱交變矩形波。永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組件處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場軸線在空間轉(zhuǎn)動60電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動相當(dāng)于60電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器U、V、W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進(jìn)60電角度，如此循環(huán)，無刷直流電動機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因為無刷直流電動機(jī)的換向是自身產(chǎn)生的，而不是由逆變器強(qiáng)制換向的，所以也稱作自控式同步電動機(jī)。無刷直流電動機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動機(jī)在啟動瞬間就會產(chǎn)生足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動繞組。由于定子磁場軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵直流電動機(jī)的電流-轉(zhuǎn)矩特性。電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩正比于繞組平均電流：Tm=KtIav （Nm）電動機(jī)兩相繞組反電勢的差正比于電動機(jī)的角速度：ELL=Ke （V）所以電動機(jī)繞組中的平均電流為：Iav=（Vm-ELL）/2Ra （A）其中，Vm=VDC是加在電動機(jī)線間電壓平均值，VDC是直流母線電壓，是調(diào)制波的占空比，Ra為每相繞組電阻。由此可以得到直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：Tm=（VDCKt/2Ra）-Kt（Ke/2Ra）Kt、Ke是電動機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，為電動機(jī)的角速度（rad/s），所以，在一定的時，改變占空比，就可以線性地改變電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，得到與他勵直流電動機(jī)電樞電壓控制相同的控制特性和機(jī)械特性。無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，取決于速度指令Vc的高低，如果速度指令最大值為+5V對應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速：Vc（max）n max，那么，+5V以下任何電平即對應(yīng)相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速n，這就實現(xiàn)了變速設(shè)定。 當(dāng)Vc設(shè)定以后，無論是負(fù)載變化、電源電壓變化，還是環(huán)境溫度變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于指令轉(zhuǎn)速時，反饋電壓Vfb變小，調(diào)制波的占空比就會變大，電樞電流變大，使電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大而產(chǎn)生加速度，直到電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止；反之，如果電動機(jī)實際轉(zhuǎn)速比指令轉(zhuǎn)速高時，減小，Tm減小，發(fā)生減速度，直至實際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止?？梢哉f，無刷直流電動機(jī)在允許的電壓波動范圍內(nèi)，在允許的過載能力以下，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相差在1%左右，并可以實現(xiàn)在調(diào)速范圍內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。由于無刷直流電動機(jī)的勵磁來源于永磁體，所以不象異步機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無銅耗又無鐵耗，所以效率比同容量異步電動機(jī)高10%左右，一般來說，無刷直流電動機(jī)的力能指針（cos）比同容量三相異步電動機(jī)高12%-20%。電動機(jī)采用無錫市日馳電機(jī)有限公司生產(chǎn)的永磁無刷直流電動機(jī)型號額定電壓（V）額定轉(zhuǎn)速（r/min)額定功率（W）效率（%）SWX006241901407454 三端式穩(wěn)壓器78L05三端式穩(wěn)壓器78L05的工作原理 圖 5-4-1電路如圖5-4-1所示，三端式穩(wěn)壓器由啟動電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。下面對各部分電路作簡單介紹。5.4.1啟動電路 在集成穩(wěn)壓器中，常常采用許多恒流源，當(dāng)輸入電壓V1接通后，這些恒流源難以自行導(dǎo)通，以致輸出電壓較難建立。因此，必須用啟動電路給恒流源的BJT T4、T5提供基極電流。啟動電路由T1、T2、DZ1組成。當(dāng)輸入電壓V1高于穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)定電壓時，有電流通過T1、T2，使T3基極電位上升而導(dǎo)通，同時恒流源T4、T5也工作。T4的集電極電流通過DZ2以建立起正常工作電壓，當(dāng)DZ2達(dá)到和DZ1相等的穩(wěn)壓值，整個電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電路啟動完畢。與此同時，T2因發(fā)射結(jié)電壓為零而截止，切斷了啟動電路與放大電路的聯(lián)系，從而保證T2左邊出現(xiàn)的紋波與噪聲不致影響基準(zhǔn)電壓源。5.4.2基準(zhǔn)電壓電路 基準(zhǔn)電壓電路由T4、DZ2、T3、R1、R3及D1、D2組成，電路中的基準(zhǔn)電壓為式中VZ2為DZ2的穩(wěn)定電壓，VBE為T3、D1、D2發(fā)射結(jié)（D1、D2為由發(fā)射結(jié)構(gòu)成的二極管）的正向電壓值。在電路設(shè)計和工藝上使具有正溫度系數(shù)的R1、R2、DZ2與具有負(fù)溫度系數(shù)的T3、D1、D2發(fā)射結(jié)互相補(bǔ)償，可使基準(zhǔn)電壓VREF基本上不隨溫度變化。同時，對穩(wěn)壓管DZ2采用恒流源供電，從而保證基準(zhǔn)電壓不受輸入電壓波動的影響。5.4.3取樣比較放大電路和調(diào)整電路。 這部分電路由T4T11組成，其中T10、T11組成復(fù)合調(diào)整管；R12、R13組成取樣電路；T7、T8和T6組成帶恒流源的差分式放大電路；T4、T5組成的電流源作為它的有源負(fù)載。T9、R9的作用說明如下：如果沒有T9、R9，恒流源管T5的電流IC5=IC8+IB10，當(dāng)調(diào)整管滿載時IB10最大，而IC8最??；而當(dāng)負(fù)載開路時IO=0，IB10也趨于零，這時IC5幾乎全部流入T8，使得IC8的變化范圍大，這對比較放大電路來說是不允許的，為此接入由T9、R9級成的緩沖電路。當(dāng)IO減小時，IB10減小，IC8增大，待IC8增大到 0.6V時，則T9導(dǎo)通起分流作用。這樣就減輕了T8的過多負(fù)擔(dān)使IC8的變化范圍縮小。 5.4.4減流式保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路由T12、R11、R15、R14和DZ3、DZ4組成，R11為檢流電阻。保護(hù)的目的主要是使調(diào)整管（主要是T11）能在安全區(qū)以內(nèi)工作，特別要注意使它的功耗不超過額定值PCM。首先考慮一種簡單的情況。假設(shè)圖1中的DZ3、DZ4和R14不存在，R15兩端短路。這時，如果穩(wěn)壓電路工作正常，即PCPCM并且輸出電流IO在額定值以內(nèi)，流過R11的電流使 =IOR110.6V時，使T12管導(dǎo)通。由于它的分流作用，減小了T10的基極電流，從而限制了輸出電流。這種簡單限流保護(hù)電路的不足之處是只能將輸出電流限制在額定值以內(nèi)。由于調(diào)整管的耗散功率PCM=ICVCE，只有既考慮通過它的電流和它的管壓降VCE值，又使PC（VZ3+ VZ4），則DZ3、DZ4擊穿，導(dǎo)致T12管發(fā)射結(jié)承受正向電壓而導(dǎo)通。VBE12的值為經(jīng)整理后得顯然，（VI VO）越大，即調(diào)整管的VCE值越大，則IO越小，從而使調(diào)整管的功耗限制在允許范圍內(nèi)。由于IO的減小，故上述保護(hù)稱為減流式保護(hù)。5.4.5過熱保護(hù)電路 過熱保護(hù)電路電路由DZ2、T3、T14和T13組成。在常溫時，R3上的壓降僅為0.4V左右，T14、T13是截止的，對電路工作沒有影響。當(dāng)某種原因（過載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時，R3上的壓降隨DZ2的工作電壓升高而升高，而T14的發(fā)射結(jié)電壓VBE14下降，導(dǎo)致T14導(dǎo)通，T13也隨之導(dǎo)通。調(diào)整管T10的基極電流IB10被T13分流，輸出電流IO下降，從而達(dá)到過熱保護(hù)的目的。電路中R10的作用是給T10管的ICEO10和T11管的ICBO11一條分流通路，以改善溫度穩(wěn)定性。值得指出的是：當(dāng)出現(xiàn)故障時，上述幾種保護(hù)電路是互相關(guān)聯(lián)的。圖 5-4-2三端穩(wěn)壓器的典型接法圖5-4-2是應(yīng)用78L05輸出固定電壓VO的典型電路圖。正常工作時，輸入、輸出電壓差應(yīng)大于23V。電路中接入電容C1、C2是用來實現(xiàn)頻率補(bǔ)償?shù)?，可防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并抑制電路引入的高頻干擾。C3是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端意外短路時，給輸出電容器C3一個放電通路，防止C3兩端電壓作用于調(diào)整管的be結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。三端穩(wěn)壓器的參數(shù)參 數(shù)單位7805輸出電壓范圍V4.85.2最大輸入電壓V35最大輸出電流A1.5V0(I0變化引起)mV100(I0=5mA1.5A)V0(Vi變化引起)mV50(Vi=725V)V0(溫度變化引起)mV/0.6(I0=500mA)器件壓降(Vi-V0)V22.5(I0=lA)偏置電流mA6輸出電阻m17輸出噪聲電壓(10100kHz)V4055 集成轉(zhuǎn)速傳感器KMI15-1 集成轉(zhuǎn)速傳感器具有靈敏度高、測量范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、外圍電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)的分立式轉(zhuǎn)速傳感器的升級換代產(chǎn)品。下面是KMI15系列磁阻式集成轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理與典型應(yīng)用。轉(zhuǎn)速屬于常規(guī)電測參數(shù)。測量轉(zhuǎn)速時經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式傳感器進(jìn)行非接觸性測量，傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構(gòu)成的，亦可用耳塞機(jī)改裝而成。但這種傳感器存在一些缺點(diǎn)：第一，靈敏度低，傳感器與轉(zhuǎn)動齒輪的最大間隙（亦稱磁感應(yīng)距離）只有零點(diǎn)幾毫米；第二，在測量高速旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速時，因安裝不牢固或受機(jī)械振動，容易與齒輪發(fā)生碰撞，安全性較差；第三，這種傳感器所產(chǎn)生的是幅度很低且變化緩慢的模擬電壓信號，因此，需要經(jīng)過放大、整形后變成沿口陡直的數(shù)字頻率信號，才能送給數(shù)字轉(zhuǎn)速儀或數(shù)字頻率計測量轉(zhuǎn)速，而且外圍電路比較復(fù)雜；第四，它無法測量非常低（接近于零）的轉(zhuǎn)速，因為這時磁阻式傳感器可能檢測不到轉(zhuǎn)速信號。目前，轉(zhuǎn)速傳感器正朝著高靈敏度、高可靠性和全集成化的方向發(fā)展5.5.1型傳感器的性能特點(diǎn) 芯片內(nèi)含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和。它利用來完成信號變換功能，其輸出的電流信號頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比，電流信號的變化幅度為。由于其外圍電路比較簡單，因而很容易配二次儀表測量轉(zhuǎn)速。器件的測量范圍寬，靈敏度高，它的齒輪轉(zhuǎn)動頻率范圍是，而且即使在轉(zhuǎn)動頻率接近于零時，它也能夠進(jìn)行測量。傳感器與齒輪的最大磁感應(yīng)距離為（典型值），由于與齒輪相距較遠(yuǎn)，因此使用比較安全。該傳感器抗干擾能力強(qiáng)，同時具有方向性，它對軸向振動不敏感。另外，芯片內(nèi)部還有電磁干擾（）濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。的體積較小，其最大外形尺寸為，能可靠固定在齒輪附近。采用電源供電（典型值），最高不超過。工作溫度范圍寬達(dá)。工作原理 型集成轉(zhuǎn)速傳感器的外形如圖所示，它的兩個引腳分別為（接電源端）和（方波電流信號輸出端）。為使信號變換器處于較低的環(huán)境溫度中，設(shè)計時專門將與傳感元件分開，以改善傳感器的高溫工作性能。該傳感器的簡化電路如圖所示。其內(nèi)部主要包括以下六部分：磁敏電阻傳感器；前置放大器；施密特觸發(fā)器；開關(guān)控制式電流源；恒流源；電壓控制器。實際上，該傳感器是由只磁敏電阻構(gòu)成的一個橋路，可固定在靠近齒輪的地方，其測量原理如圖所示。當(dāng)齒輪沿軸方向轉(zhuǎn)動時，由于氣隙處的磁力線發(fā)生變化，磁路中的磁阻也隨之改變，從而可在傳感器上產(chǎn)生電信號。此外，該傳感器具有很強(qiáng)的方向性，它對沿軸轉(zhuǎn)動的物體十分敏感，而對沿軸方向的振動或抖動量很不敏感。這正是測量轉(zhuǎn)速所需要的。工作時，傳感器產(chǎn)生的電信號首先通過濾波器濾除高頻電磁干擾，然后經(jīng)過前置放大器，再利用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形以獲得控制信號，并將其加到開關(guān)控制式電流源的控制端。的輸出電流信號是由兩個電流疊加而成的，一個是由恒流源提供的恒定電流，另一個是由開關(guān)控制式電流源輸出的可變電流。它們之間的關(guān)系式為： 當(dāng)控制信號（低電平）時，該電流源關(guān)斷，。當(dāng)（高電平）時，電流源被接通，從而使得。圖給出了從端輸出的方波電流信號的波形，其高電平持續(xù)時間為，周期為。輸出波形的占空比。上升時間和下降時間分別僅為和。 芯片中的電壓控制器實際上是一個并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓。而電阻、穩(wěn)壓管和晶體管則可構(gòu)成取樣電路，其中接成射極跟隨器。為誤差放大器，為并聯(lián)式調(diào)整管。這樣，在經(jīng)過、分壓后可給提供基準(zhǔn)電壓，從而在發(fā)生變化時，由對取樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差電壓，同時通過改變上的電流來使保持不變。5.5.3 的典型應(yīng)用 安裝方法應(yīng)當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)動齒輪的旁邊。若被測轉(zhuǎn)動工件上沒有齒輪，亦可在轉(zhuǎn)盤外緣處鉆一個小孔，套上螺扣，再擰上一個螺桿并用彈簧墊圈壓緊，以防止受震動后松動，并以此代替齒尖獲得轉(zhuǎn)速標(biāo)記信號。5.5.6 典型應(yīng)用電路 型集成轉(zhuǎn)速傳感器的典型應(yīng)用電路如圖（）所示。工作時，轉(zhuǎn)速傳感器輸出方波電流信號，從而在負(fù)載電阻與負(fù)載電容上形成電壓頻率信號（），并送至二次儀表。通常取、。需要指出：輸出的是齒輪轉(zhuǎn)動頻率（單位是，即次）信號，欲得到轉(zhuǎn)速（），還應(yīng)將除以齒輪上的齒數(shù)，并將時間單位改成分鐘，公式如下：圖（）所示電路是由二極管、穩(wěn)壓管和電容構(gòu)成的靜電放電（）保護(hù)電路，該電路可吸收的電壓，因而可對芯片起到保護(hù)作用。此外，還需注意，在存放系列產(chǎn)品時，不要將多個芯片放在一起以防磁化。5.6 譯碼器串行移位譯碼器74LS164內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下： 74LS164時序圖74LS164為串行移位譯碼器，它主要由時鐘線控制，時鐘線每來一個上升弦，數(shù)據(jù)線將把一位數(shù)移進(jìn)去，移八次就進(jìn)一個字節(jié)，同時在數(shù)碼管顯示出來。譯碼器是實現(xiàn)組合邏輯的功能部件。它的輸入是二進(jìn)制的代碼，輸出是一組高低電平信號，每輸入一組不同的代碼，只有一個輸出端呈現(xiàn)有效信號。74LS245芯片是一個八位的總線收發(fā)器，其輸入/輸出引腳分成兩組，其工作原理如下：允許E 方向控制DIR 操作低電平 低電平 B數(shù)據(jù)到A總線低電平 高電平 A數(shù)據(jù)到B總線高電平 懸空 隔離一.程序設(shè)計開始啟動A/D轉(zhuǎn)換棧針初始化分配顯示緩沖區(qū)設(shè)置中斷開CPU中斷允許INT0 INT1中斷掃描鍵盤未按下按下掃描IN0IN6掃描IN7啟動A/D轉(zhuǎn)換調(diào)用調(diào)寬程序返回啟動A/D轉(zhuǎn)換調(diào)用顯示程序 1主程序框圖2 INT0中斷服務(wù)程序保護(hù)現(xiàn)場讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送至顯示緩沖區(qū)啟動A/D轉(zhuǎn)換恢復(fù)現(xiàn)場返回3部分子程序延時子程序：定時功能。PWM子程序：用于控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。89C51芯片沒有PWM輸出功能，需要通過編程實現(xiàn)。為了在輸出PWM波時，單片機(jī)仍能執(zhí)行其他程序，可以利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器溢出中斷來實現(xiàn)。占空比占用一個字節(jié)的RAM，占空比D=N/256。（脈寬調(diào)速是使用單片機(jī)內(nèi)部中斷產(chǎn)生周期約為8ms的方波，通過改變高電平的寬度來進(jìn)行改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速）利用單片機(jī)輸出PWM信號.實現(xiàn)了從0%100%線性可調(diào)。源碼如下：;單片機(jī)串口通信+PWM輸出程序;在P1.3輸出調(diào)寬信號。;定時器0工作在方式3，TL0為調(diào)寬值，TH0為脈沖頻率。;定義：TH0=30H，TL0=31H;TH0DATEQU30H;脈沖頻率;TL0DATEQU31H;脈沖寬度ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPPWM_TUN;調(diào)寬子程序ORG001BHAJMPPWM;脈頻率子程序START:CLRP1.3MOVTCON,#00HMOVTMOD,#03H;T0工作在方式3定時。MOVTH0,#56;200uS頻率為50KHzMOVTL0,#186;70uS脈沖寬度為35%用示波儀實測相合。SETBTR1SETBTR0SETBET0SETBET1SETBEAAJMPMAIN1MAIN1:.;=;PWM子程序;定時值通過串口接收，在P1.0輸出調(diào)寬信號。;定時器0工作在方式3，TL0為調(diào)寬值，TH0為脈沖頻率。;定義：TH0=30H，TL0=31H;程序入口PWM，輸入：TH0DAT、TH0DATPWM:;TH0使用T1的中斷標(biāo)志。本段為脈沖頻率。MOVTCON,#00HCLRET0;暫停中斷以仿干擾SETBP1.3MOVTMOD,#03HMOVTH0,#56;12MHz晶振時PWM為50KHz，脈寬35%.MOVTL0,#186SETBTR1SETBTR0SETBET0SETBEARETI;-PWM_TUN:CLRP1.3CLRTF0;脈寬結(jié)束，輸出低電平。CLRTR0;同時關(guān)TL0中斷。RETI END57電動自行車的核心蓄電池1電動車的電池的性能為什么天冷性能差天熱性能好？蓄電池的充放電過程是一個電化學(xué)的反應(yīng)過程，是受溫度影響的，以25度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，放電過程中，每下降一度，電池容量幾乎下降百分之一，充電過程更明顯，所以在冬天，盡量放在溫暖的環(huán)境中充電（當(dāng)然也不是溫度越高越好，溫度過高會影響電池壽命，甚至發(fā)生危險），以便充電飽滿。電動車電池的充電基本都是三段式充電，第一階段是恒定電流充電，第二階段是恒壓充電，第三階段是浮充充電，第一、二階段時，充電器顯示紅燈，隨著電池趨于飽和，充電電流越來越小，當(dāng)電流小于設(shè)計值后，充電器指示燈有紅色變?yōu)榫G色，繼而轉(zhuǎn)為第三階段，2小時后即認(rèn)為充滿，此過程是由電子元件完成，并非雙金屬片2電動車的電池原理是什么電池的內(nèi)部一般是2228的稀硫酸。電池正放的時候電解液可以淹沒極板并且還剩下一點(diǎn)空間如果把電池橫放的話會有一部分電極板暴露在空氣中，這對電池的極板非常不利，而且一般的電池的觀察孔或者電池的頂部都有排氣口與外界相通，所以電池橫放電解液很容易流出。蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用2228的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間后要補(bǔ)充硫酸，使電解質(zhì)保持含有2228的稀硫酸。 放電時,電極反應(yīng)為:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O 負(fù)極反應(yīng): Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 總反應(yīng): PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O (向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電) 蓄電池的應(yīng)用十分廣泛，可用于UPS，電動車，滑板車，汽車，風(fēng)能太陽能系統(tǒng)，安全報警等等方面。 鉛酸蓄電池產(chǎn)品主要有下列幾種，其用途分布如下： 起動型蓄電池：主要用于汽車、摩托車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等起動和照明； 固定型蓄電池：主要用于通訊、發(fā)電廠、計算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動控制的備用電源； 牽引型蓄電池：主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動力電源； 鐵路用蓄電池：主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車起動、照明之動力； 儲能用蓄電池：主要用于風(fēng)力、太陽能等發(fā)電用電能儲5.8控制器與保護(hù)功能車用電機(jī)控制器近年來的發(fā)展速度之快，使人難以想象，操作上越來越“傻瓜”化，而顯示則越來越復(fù)雜化。比如，車速的控制已經(jīng)發(fā)展到“巡航鎖定”；驅(qū)動方面，有的同時具有電動性能和助力功能，如果轉(zhuǎn)換到助力狀態(tài)，借助鏈條張力測力器，或中軸扭力傳感器，只要用腳踏動腳蹬，便可執(zhí)行助力或確定助力的大小。這期本刊開始給您講述控制器的知識，讓您對控制器有一個更全面的了解。 一、控制器與保護(hù)功能 （一） 控制器簡介簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機(jī)）組成。周邊器件是一些功能器件，如執(zhí)行、采樣等，它們是電阻、傳感器、橋式開關(guān)電路，以及輔助單片機(jī)或?qū)Ｓ眉呻娐吠瓿煽刂七^程的器件；單片機(jī)也稱微控制器，是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調(diào)制功能電路以及能使開關(guān)電路功率管導(dǎo)通或截止、通過方波控制功率管的的導(dǎo)通時間以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電路、輸入輸出端口等集成在一起，而構(gòu)成的計算機(jī)片。這就是電動自行車的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出現(xiàn)的高技術(shù)產(chǎn)品。控制器的設(shè)計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關(guān)器件電路及周邊器件布局等，直接關(guān)系到整車的性能和運(yùn)行狀態(tài)，也影響控制器本身性能和效率。不同品質(zhì)的控制器，用在同一輛車上，配用同一組相同充放電狀態(tài)的電池，有時也會在續(xù)駛能力上顯示出較大差別。 （二） 控制器的型式 目前，電動自行車所采用的控制器電路原理基本相同或接近。有刷和無刷直流電機(jī)大都采用脈寬調(diào)制的PWM控制方法調(diào)速，只是選用驅(qū)動電路、集成電路、開關(guān)電路功率晶體管和某些相關(guān)功能上的差別。元器件和電路上的差異，構(gòu)成了控制器性能上的不大相同?？刂破鲝慕Y(jié)構(gòu)上分兩種，我們把它稱為分離式和整體式。1、分離式 所謂分離，是指控制器主體和顯示部分分離（圖4-22、圖4-23）。后者安裝在車把上，控制器主體則隱藏在車體包廂或電動箱內(nèi)，不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機(jī)間連線距離縮短，車體外觀顯得簡潔。2、一體式 控制部分與顯示部分合為一體，裝在一個精致的專用塑料盒子里。盒子安裝在車把的正中，盒子的面板上開有數(shù)量不等的小孔，孔徑45mm，外敷透明防水膜?？變?nèi)相應(yīng)位置設(shè)有發(fā)光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。 （三）控制器的保護(hù)功能 保護(hù)功能是對控制器中換相功率管、電源免過放電，以及電動機(jī)在運(yùn)行中，因某種故障或誤操作而導(dǎo)致的可能引起的損傷等故障出現(xiàn)時，電路根據(jù)反饋信號采取的保護(hù)措施。電動自行車基本的保護(hù)功能和擴(kuò)展功能如下：1、制動斷電 電動自行車車把上兩個鉗形制動手把均安裝有接點(diǎn)開關(guān)。當(dāng)制動時，開關(guān)被推押閉合或被斷開，而改變了原來的開關(guān)狀態(tài)。這個變化形成信號傳送到控制電路中，電路根據(jù)預(yù)設(shè)程序發(fā)出指令，立即切斷基極驅(qū)動電流，使功率截止，停止供電。因而，既保護(hù)了功率管本身，又保護(hù)了電動機(jī)，也防止了電源的浪費(fèi)。2、欠壓保護(hù) 這里指的是電源的電壓。當(dāng)放電最后階段，在負(fù)載狀態(tài)下，電源電壓已經(jīng)接近“放電終止電壓”，控制器面板（或儀表顯示盤）即顯示電量不足，引起騎行者的注意，計劃自己的行程。當(dāng)電源電壓已經(jīng)達(dá)到放終時，電壓取樣電阻將分流信息饋入比較器，保護(hù)電路即按預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出指令，切斷電流以保護(hù)電子器件和電源。3、過流保護(hù) 電流超限對電機(jī)和電路一系列元器件都可能造成損傷，甚至燒毀，這是絕對應(yīng)當(dāng)避免的?？刂齐娐分?，必須具備這種過電流的保護(hù)功能，在過流時經(jīng)過一定的延時即切斷電流。 4、過載保護(hù) 過載保護(hù)和過電流保護(hù)是相同的，載重超限必然引起電流超限。電動自行車說明書上都特別注明載重能力，但有的騎行者或未注意這一點(diǎn)，或抱著試一下的心理故意超載。如果沒有這種保護(hù)功能，不一定在哪個環(huán)節(jié)上引起損傷，但首當(dāng)其沖的就是開關(guān)功率管，只要無刷控制器功率管燒毀一只，變成兩相供電后電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)即變得無力，騎行者立即可以感覺到脈動異常；若繼續(xù)騎行，接著就燒毀第2個、第3個功率管。有兩相功率管不工作，電動機(jī)即停止運(yùn)行，有刷電機(jī)則失去控制功能。因此，由過載引起的過電流是很危險的。但只要有過電流保護(hù)，載重超限后電路自動切斷電源，因超載而引起的一系列后果都可以避免。 5、欠速保護(hù) 仍然屬于過流保護(hù)范疇，是為不具備0速起步功能的無刷控制系統(tǒng)而設(shè)置。 6、限速保護(hù) 是助力型電動自行車獨(dú)有的設(shè)計控制程序。車速超過某一預(yù)定值時，電路停止供電不予助力。對電動型電動自行車而言，統(tǒng)一規(guī)定車速為20km/h，車用電動機(jī)在設(shè)計時，額定轉(zhuǎn)速就已經(jīng)設(shè)定好了，控制電路也已經(jīng)設(shè)好。電動自行車只能在不超過這個速度狀態(tài)下運(yùn)行。 控制器的位置不會影響到性能，主要視設(shè)計者的意圖。但有幾項原則：（1）在運(yùn)行操作允許時；（2）在整體布置允許時；（3）在線路布設(shè)要求時；（4）在配套設(shè)施要求時。第六章 電動自行車的維修