電動自行車工作原理電動自行車是具有電力驅動、腳踏驅動、電力和腳踏并用等功效的綠色環保交通工具。電動自行車的原理和結構都不復雜，可以認為是在自行車的基礎上加一套電機驅動機構組成(見圖 1-1)。蓄電池經過一個控制器給一個電機送電，電機放在后車輪中，電機的旋轉帶動自行車的行進。電動自行車的控制器連接一個調速手柄，在腳踏中軸上裝有助力傳感器，轉動調速手柄可以讓控制器檢測到不同的電壓值，控制器根據電壓值大小，模擬調節輸送給電機電壓的高低，從而控制了電機的轉速。圖 11電動自行車控制方框圖控制器無刷電機控制的方法是根據電機的位置反饋信號，控制電機三相驅動上下臂MOS管的導通和截止，從而實現電子換向。如下圖所示，電機為三角形連接，三相驅動上下臂各MOS管導通順序組合為:V1-V2，V2-V3, V3-V4，V5-V4，V5-V6，V1-V6。圖 1-2驅動電路2系統方框圖電動自行車采用SPMC65P2404A作為主控MCU。MCU主要任務是進行調速電壓檢測，電池電壓檢測，電流檢測，過流中斷檢測，3路霍爾位置信號檢測，1路霍爾位置信號中斷檢測，剎車信號檢測，1：1助力檢測，溫度檢測，故障顯示輸出，PWM控制電機轉速輸出，6路電機驅動輸出，系統方框 圖如下：圖 2-1系統方框圖3控制器電氣規格型式 ：直流無刷 額定功率：240W 額定電壓：36V 額定轉速：210R/MIN 額定扭矩：8.5N.M 欠壓保護：31.5 0.5V 過流保護：15 1A4控制器功能介紹1：1助力； 剎車斷電，剎車燈供電； 自動巡航； 欠壓保護（ 31.5V 0.5 ）； 電子剎車； 休眠省電功能。 過流保護（限流為 15A 1 ）；堵轉斷流（倒轉，轉把復位，重電源，自動復位）；4.1 1：1助力1:1助力，是指在沒有旋轉調速車把，電動車電池打開時，電動車會根據騎行者的騎行速度提供1:1助力。4.2 電子剎車電子剎車，就是指在剎車時能做到讓電機的驅動MOS管上臂（或者下臂）全部導通而下臂（或者上臂）截止，電機三相接線全部短接，能使電機產生阻力，達到剎車的效果。4.3 自動巡航自動巡航，是指把調速車把轉到所需的角度，電動自行車達到相應車速后，在5S(時間可變)內調速車把不轉動，則電動自行車就保持在這個速度行駛，這時騎行者可以松開調速車把，免去手一直擰著調速車把之累。自動巡航后只有松開調速車把，并重新旋轉調速車把，才可以再次調節電動自行車的行駛速度。4.4 堵轉斷流堵轉斷流，是指電動自行車超載時，或是在爬坡時電流過大或者是阻力過大時,導致電機停止轉動，系統能檢測到這種現象，停止對電機的輸出，起到保護作用。發生堵轉斷流后，只要滿足倒轉，復位調速車把或電源關閉后再重新打開，三個條件中的一個，系統會重新檢測是否有堵轉，如果恢復正常，系統會重新正 常工作。4.5 智能過流保護智能過流保護，一是指在高速時(平坦的道路上)，最大電流不可以超過15A；二是速度很低時，尤其是在爬坡時電流不可以超過23A，過流保護的參考極限電流跟當前車速有關。4.6 智能欠壓保護智能欠壓保護，當蓄電池電壓降至額定值的90%，36V電池降為31.5V時，電池自動停止供電，從而防止蓄電池放電過深，受到損害。系統會自動檢測電池是否欠壓，欠壓會停止繼續工作。在電池欠壓停止工作時，會出現電池電壓短時間回升，雖然超過欠壓的電壓值，但系統應不工作，只有當電池電壓穩定 到額定電壓以上，電動自行車才開始正常工作。4.7 休眠省電當系統在通電狀態下，無任何操作，5分鐘后會進入到休眠模式，人為轉動車輪便可以喚醒系統，繼續正常工作。5控制板界面圖 5-1系統硬件6芯片特性簡介SPMC65P2404A是由凌陽公司設計開發的8位工業級單片機，采用凌陽SPMC65內核，支持位操作指令。具有強大的定時/計數器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標準通訊接口SPI等多種功能。適用于通用工控場合、計算機外圍控制和家電等。SPMC65P2404A有20管腳和 28管腳兩種封裝。本設計選用28管腳封裝，如圖 6?1所示。28管腳封裝芯片的具體特性如下： 工作電壓：3.0V5.5V 工作速度：8MHz 工作溫度：-4085 超強抗干擾、抗靜電ESD保護能力 4K byte ROM，192 byte RAM 23個通用輸入輸出口 強大的定時計數器：2個8位、2個16位具有CaptureComparePWM功能 1個1KHz62.5KHz的時基 8通道10位精度的ADC(帶外部參考電壓) 4個外部中斷，12個內部中斷 SPI串行通訊接口 2種省電模式：Halt、Stop 蜂鳴器輸出功能 4.0V/2.5V可選低電壓復位功能 可編程看門狗功能圖 6-1 SPMC65P2404A*28P封裝7系統主流程設計主程序主要采用時間槽輪循方式，每1MS走一個分支，共分四個分支，便于程序控制和功能增加。圖 71主流程圖8結語SPMC65系列芯片以優異的性能和豐富的資源適合于各個公控場合。本設計采用SPMC65P2404A做為主控芯片開發的電動自行車，真正做到低成本、高性能。歡迎訪問我們的網站：電動車信息港：昆明電動車網：云南電動車網：北京電動車網：上海電動車網：http:/www.sh