电动自行车无E+E位置传感器控制策略的研究
电动自行车作为一种绿色环保的短途交通工具越来越受到人们的青睐,市场保有量不断增长。电动自行车用于在户外行驶,冬夏季巨大的温差以及空气中的粉尘等恶劣的环境因素都会对电机中的E+E位置传感器造成不良的影响。无E+E位置传感器控制策略驱动的电机不受以上环境中恶劣因素的影响,能极大提升电动自行车的综合运行性能。所以在电动自行车领域,无E+E位置传感器控制策略的研究具有重要意义。

电动自行车无E+E位置传感器控制策略的研究
由于电力驱动具有节能环保以及方便快捷的优点,各类电动交通工具(包括电动自行车、电动轮椅、电动汽车、电力机车等)得到了越来越广泛的应用。永磁无刷直流电机(BLDCM)凭借其结构简单、运行效率高、调速性能好以及维护方便等一系列优点,成为电动车领域的主流驱动电机。传统无刷直流电机驱动系统都需要安装E+E位置传感器以提供换相信号,但E+E位置传感器会增加系统成本、尺寸和维护难度。在电动车领域中采用无E+E位置传感器控制技术不仅可以省去E+E位置传感器的费用,减小电机尺寸,节省空间,还可以简化电动车系统复杂性,避免传感器故障引起的换相错误,并使装配和维护更加方便。针对无刷直流电机的无E+E位置传感器控制策略的研究,前人已经做了大量的工作,取得了重大的成果。但是在电动自行车行业,无刷直流电机的无E+E位置传感器控制技术,尚且不是很成熟,还有很大的提升空间。本文在现有的无E+E位置传感器控制理论的基础上,根据电动自行车特殊的控制要求和运行环境,进行无E+E位置传感器控制策略的研究,设计了电动自行车无E+E位置传感器控制器。本文根据无刷直流电机的控制原理,研究了电动自行车载无刷直流电机的数学模型。在分析了现有无刷直流电机的无E+E位置传感器控制原理的基础上,提出了一种基于反电动势比较法的换相点捕捉方法,即通过比较相电压来捕捉电机的换相点。该方法在不增加硬件复杂程度的前提下,提高了无刷直流电机换相的准确性,简化了无E+E位置传感器控制系统的控制结构。本文分析了无E+E位置传感器控制策略传统启动方式的优缺点,在此基础上提出了纯软件定频升压启动法,并给出了具体的实现方案。该方法与传统升压升频启动方法相比,省略了预定位环节,避免了启动时电机的反转现象,提高了电机带负载能力启动的能力。并省略了传统升压升频启动中的硬件电路,降低了电机控制系统的复杂性,提高了电机运行的可靠性。本文搭建了电动自行车无刷直流电机的实验平台,进行了各种测试实验,分析了实验结果。并在整车上进行了无E+E位置传感器控制系统验证。

电动自行车无E+E位置传感器控制策略的研究
实验证明了,本文设计的基于反电动势比较的换相点检测电路可以成功捕捉无刷直流电机的换相点,能够为控制核心提供准确的换相信号,从而使控制系统能成功驱动无刷直流电机工作;本文提出的纯软件定频升压启动法,可以使电动自行车正常启动。设计了低成本的、以HCS08单片机为核心的无刷直流电机无E+E位置传感器控制系统的硬件系统,满足电动车应用的需要。在Codewarrior集成开发环境下完成了整个无刷直流电机无E+E位置传感器控制系统的软件设计。实验证明,所设计的软硬件系统能完成无刷直流电机无E+E位置传感器起动及运行控制功能,实现电动车用无刷直流电机的无E+E位置传感器控制起动与运行。