單片機(jī)調(diào)控電動(dòng)自行車(chē)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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單片機(jī)
調(diào)控
電動(dòng)
自行
車(chē)速
系統(tǒng)
設(shè)計(jì)
- 資源描述：
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單片機(jī)調(diào)控電動(dòng)自行車(chē)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),單片機(jī),調(diào)控,電動(dòng),自行,車(chē)速,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
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I 目錄 目錄 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) . 調(diào)研報(bào)告 . 摘要 . 第 1 章 概述 . 1 1.1 電動(dòng)自行車(chē)的意義及發(fā)展?fàn)顩r . 1 1.1.1 電動(dòng)自行車(chē)的意義 . 1 1.1.2 電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.2 本課題的主要任務(wù) . 3 第 2 章 電動(dòng)自行車(chē)的研究 . 5 2.1 直流無(wú)刷電機(jī)原理簡(jiǎn)介 . 5 2.1.1 直流無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展 . 5 2.1.2 直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行原理 . 5 2.2 電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理 . 7 2.2.1 有位 置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)原理 . 8 2.2.2 無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)原理 . 9 2. 3 電動(dòng)自行車(chē)的轉(zhuǎn)矩 . 10 2. 3. 1 直流無(wú)刷電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩 . 10 2.3.2 電動(dòng)自行車(chē)的轉(zhuǎn)矩 . 12 第 3 章 直流無(wú)刷無(wú)位 置傳感器電動(dòng)自行車(chē)的控制設(shè)計(jì) . 13 3.1 無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 . 13 3.2 電動(dòng)自行車(chē)的啟動(dòng)方法 . 15 3.3 電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)行參數(shù)顯示功能設(shè)計(jì) . 17 3.3.1 速度顯示 . 17 3.3.2 蓄電池的容量 顯示 . 18 第 4 章 驅(qū)動(dòng)控制的硬件設(shè)計(jì) . 20 4.1 PIC 單片機(jī)簡(jiǎn)介 . 20 4.2 直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)檢測(cè)及換向控制 . 21 4.3 驅(qū)動(dòng)電路 . 22 4.4 調(diào)速和過(guò)流保護(hù) . 24 nts II 4.4.1 電動(dòng)自行車(chē)的調(diào)速 . 24 4.4.2 過(guò)流保護(hù) . 25 4.5 液晶顯示電路 . 26 第 5 章 系統(tǒng)軟件構(gòu)成 . 28 5.1 系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu) . 28 5.2 中斷程序 . 29 5.2.1 反電勢(shì)過(guò)零中斷 . 29 5.2.2 定時(shí)中斷 . 30 5.2.3 A/D 中斷 . 32 5.3 程序編寫(xiě)過(guò)程中的注意事項(xiàng) . 34 總 結(jié) . 35 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 37 附錄 主程序流程圖 . 38 外文翻譯 . 39 nts III 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2013 年 03 月 28 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 單片機(jī)調(diào)控電動(dòng)自行車(chē)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 李潤(rùn)海 職稱 工程師 專業(yè)名稱 機(jī)電一體化 班級(jí) 機(jī)電 21081 學(xué)生姓名 劉杰 學(xué)號(hào) 2060108117 設(shè)計(jì)要求 本課題研制的電動(dòng)自行車(chē)用無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，用 PIC16C74 單片機(jī)作為主控芯片，它不僅克服了有刷直流電機(jī)的噪音、換向火花等缺點(diǎn)，而且避免了有位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)因位置傳感器帶來(lái)的不足；同時(shí)，它降低了制造和使用過(guò)程中的成本，提高了使用和維護(hù)的方便性，具有效率高、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和方便的特點(diǎn)以及具有良好運(yùn)行性能和巨大的市場(chǎng)潛力。 完成畢業(yè)課題的計(jì)劃安排 序號(hào) 內(nèi)容 時(shí)間安排 1 確定論文題目，得出研究方向和研究計(jì)劃 2.26-3.03 2 資料收集與整理 3.04-3.11 3 確定論文大綱，得出論文框架 3.12-3.27 4 完成論文并檢查修改 3.28-4.18 5 查閱中英資料翻譯并定稿 4.19-4.25 答辯提交資料 PLC 競(jìng)賽器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 計(jì)劃答辯時(shí)間 2013 年 4 月 27 日 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 控制技術(shù)學(xué)院 2013 年 03 月 03 日 nts IV 調(diào)研報(bào)告 當(dāng)前電動(dòng)自行車(chē)管理存在的問(wèn)題及思考隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，城市 交通 的日新月異，各種新型交通工具也在不斷面世，自行車(chē)這種在我國(guó)百姓出行代步的重要交通工具，其外觀、性能等也在發(fā)生不斷變化。 1996 年，我國(guó)第一輛電動(dòng)自行車(chē) 大陸鴿 在南京研制成功，此后 ,電動(dòng)自行車(chē)便作為一種新型交通工具，以其輕便、靈活、省力、操作簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越多的消費(fèi)者的青睞。隨著道路上電動(dòng)自行車(chē)的不斷增加，關(guān)于電動(dòng)自行車(chē)的爭(zhēng)議也越來(lái)越多，尤其是電動(dòng)自行車(chē)屬于機(jī)動(dòng)車(chē)或是非機(jī)動(dòng)車(chē)的定性以及其合法性的問(wèn)題，已成為眾多業(yè)內(nèi) 人事 關(guān)注的焦點(diǎn)。 2004 年 5 月 1 日，中華人民共和國(guó)道路交通安全法正式頒布，條款規(guī)定將電動(dòng)自行車(chē)定性為非機(jī)動(dòng)車(chē)，各地可以根據(jù)具體情況對(duì)其進(jìn)行管理登記，但目前我國(guó)除北京、廣州等大城市實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)車(chē)統(tǒng)一管理外，多數(shù)省份仍未能及時(shí)出臺(tái)相應(yīng)法規(guī)制度，對(duì)電動(dòng)車(chē)的管理仍處于觀望階段。盡管電動(dòng)自行車(chē)在我國(guó)大部分地區(qū)未能上牌，仍屬于“黑戶”，但隨著電動(dòng)自行車(chē)在速度、外型等方面的不斷更新，使得電 動(dòng)自行車(chē)的消費(fèi)者群體也在日益擴(kuò)大， 1998 年，我國(guó)電動(dòng)車(chē)銷售量?jī)H為 6 萬(wàn)輛 ,2003 年則升至 400 萬(wàn)輛 ,面對(duì)著電動(dòng)車(chē)隊(duì)伍的日益擴(kuò)大 ,研究制定符合廣西發(fā)展的電動(dòng)自行車(chē)管理對(duì)策，及時(shí)出臺(tái)與之相適應(yīng)的管理法規(guī)，進(jìn)一步改善交通秩序，提高交通管理水平，已成為我區(qū)交通管理部門(mén)所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。 （一）道路交通秩序管理方面 當(dāng)前，我區(qū)電動(dòng)自行車(chē)在車(chē)輛定性上仍屬于非機(jī)動(dòng)車(chē)范疇，因此，在我區(qū)各城市道路上，電動(dòng)自行車(chē)仍與自行車(chē)、畜力車(chē)等混合行駛在非機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)道內(nèi)。據(jù)研究資料表明，自行車(chē)在有隔離帶的道路上行駛，平均車(chē)速約為 17.8 公里每小時(shí)，但如與其他車(chē)輛混合行駛，如道路內(nèi)車(chē)速在 30 公里每小時(shí)的車(chē)輛占 20%以上，自行車(chē)的平均車(chē)速則會(huì)下降至 13 公里每小時(shí)甚至更低。因此，電動(dòng)自行車(chē)車(chē)速越來(lái)越快，不但會(huì)對(duì)非機(jī)動(dòng)車(chē)道內(nèi)自行車(chē)等非機(jī)動(dòng)車(chē)形成嚴(yán)重干擾，降低路通行能力，易造成交通堵塞，還容易引發(fā)交通事故，造成嚴(yán)重后果。 （二）道路交通事故處理方面 隨著道路上電動(dòng)自行車(chē)的日益增多，電動(dòng)車(chē)所引發(fā)的道路交通事故數(shù)量也在逐漸上升 ,今年 7月 20 日 ,我國(guó)甚至出現(xiàn)了第一例電動(dòng)自行車(chē)撞死人的交通事故。目前 ,因我區(qū)電動(dòng)自行車(chē)在定上仍屬于非機(jī)動(dòng)車(chē)，這便使得道路交通 管理部門(mén)在交通事故處理中對(duì)責(zé)任難以認(rèn)定。例如，假設(shè)路面上電動(dòng)自行車(chē)與摩托車(chē)發(fā)生事故，在電動(dòng)自行車(chē)屬于非機(jī)動(dòng)車(chē)的前提下，應(yīng)遵循道路交通安全法中所規(guī)定的“行人與非機(jī)動(dòng)車(chē)無(wú)過(guò)錯(cuò)”原則進(jìn)行責(zé)任認(rèn)定，但由于目前我區(qū)路面上行駛的電動(dòng)自行車(chē)在整車(chē)質(zhì)量、車(chē)型、車(chē)速上已經(jīng)達(dá)到輕便摩托車(chē)甚至普通摩托車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)，如在電動(dòng)自行車(chē)上運(yùn)用“無(wú)過(guò)錯(cuò)原則”，不僅違反了道路交通事故責(zé)任認(rèn)定中的因果關(guān)系推理原則，還與“無(wú)過(guò)錯(cuò)原則”的“以人為本”的初衷相駁。同理，當(dāng)電動(dòng)自行車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)生交通事故時(shí)，電動(dòng)自行車(chē)與自行車(chē)同屬于非機(jī)動(dòng)車(chē)范疇，我 公 安 交通管理部門(mén)在責(zé)任認(rèn)定也難以把握公正尺度，容易對(duì)交通事故責(zé)任認(rèn)定工作造成困繞。除此之外，因我區(qū)電動(dòng)自行車(chē)目前未能對(duì)電動(dòng)自行 車(chē)實(shí)行登記上牌，更不存在第三者責(zé)任 保險(xiǎn) ，這便容易使部分電動(dòng)自行車(chē)駕駛員在發(fā)生交通事故后產(chǎn)生畏罪心理和僥幸心理，造成肇事后逃逸現(xiàn)象，由于車(chē)輛無(wú)號(hào)牌，發(fā)生逃逸事故后也難以偵破，對(duì)交通管理工作產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 nts V （三）車(chē)輛和駕駛員管理方面 當(dāng)前 ，在我區(qū)自行車(chē)銷售市場(chǎng)上，有相當(dāng)部分電動(dòng)自行車(chē)未能通過(guò)安全技術(shù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)輛的各方面安全性能、技術(shù)性能沒(méi)有得到保證。但由于我區(qū)目前缺少對(duì)電動(dòng)自行車(chē)的統(tǒng)一管理，使得在路面上行駛的電動(dòng)自行車(chē)得不到公安交通管理部門(mén)提供的技術(shù)監(jiān)督，車(chē)輛安全系數(shù)得不到保障。此外，在電動(dòng)自行車(chē)的駕駛員中，有相當(dāng)一部分駕駛“輕摩化”電動(dòng)自行車(chē)的駕駛員未經(jīng)過(guò)摩托車(chē)駕駛考試，未取得駕駛資格，對(duì)車(chē)輛駕駛操作技巧以及相關(guān)道路交通法規(guī)缺乏必要的認(rèn)識(shí)，素質(zhì)較低。在對(duì)電動(dòng)自行車(chē)車(chē)輛與駕駛員的缺少統(tǒng)一管理的情況下，道路交通事故隱患也在不斷產(chǎn)生，對(duì)道路交 通管理工作也產(chǎn)生了不良影響。 三、解決電動(dòng)自行車(chē)所存在問(wèn)題的對(duì)策建議 我區(qū)電動(dòng)自行車(chē)的存在，存在一定社會(huì)因素和深層次矛盾，涉及面廣、人員復(fù)雜。因此，為了做到既解決問(wèn)題，又要保障社會(huì)穩(wěn)定，整治工作的原則應(yīng)該是：區(qū)別對(duì)待、分類治理、標(biāo)本兼治、全面推進(jìn)。為此試提出如下管理建議： （一）明確分類，準(zhǔn)確定性 目前，我區(qū)甚至我國(guó)大部分地區(qū)之所以在電動(dòng)自行車(chē)管理上存在較多漏洞，其中一個(gè)重要原因便是電動(dòng)自行車(chē)分類概念模糊，車(chē)輛類型定性不清，“身份不明”。因此，將電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)明確區(qū)分開(kāi)來(lái)，是管理工作的一個(gè)關(guān)鍵。 2004 年 10 月 1 日我國(guó)出臺(tái)的機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件 gb72582004 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)摩托車(chē)規(guī)定為“無(wú)論采用何種驅(qū)動(dòng)方式，其最高設(shè)計(jì)車(chē)速大于 50 公里每小時(shí)，若使用內(nèi)燃機(jī)，其排量大于 50ml 的兩輪或三輪車(chē)輛”。該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)還規(guī)定：“使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，設(shè)計(jì)時(shí)速大于 20 公里每小時(shí)而小于 50 公里每小時(shí)的二輪或三輪車(chē)輛為輕便摩托車(chē)”。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)和電動(dòng)自行車(chē)通用技術(shù)條件，我們不難判斷，只有時(shí)速在 20 公里以下，整車(chē)質(zhì)量不超過(guò) 40 公斤的電動(dòng)自行車(chē)符合其定義，應(yīng)屬非機(jī)動(dòng)車(chē)范疇。而其他時(shí)速超過(guò) 20 公里，整車(chē)質(zhì)量超過(guò) 40 公斤的 車(chē)輛，則應(yīng)定性為摩托車(chē)，應(yīng)按照機(jī)動(dòng)車(chē)輛的身份進(jìn)行管理。 （二）規(guī)范電動(dòng)自行車(chē)車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)和銷售市場(chǎng) 目前，部分電動(dòng)自行車(chē)廠商為了迎合消費(fèi)者的心理，將電動(dòng)自行車(chē)時(shí)速隨意提高，所制造的電動(dòng)摩托車(chē)不但各方面技術(shù)條件遠(yuǎn)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各方面安全系數(shù)也得不到保證。而部分電動(dòng)自行車(chē)生產(chǎn)廠家為了掩人耳目，在車(chē)身上安裝了限制車(chē)速的限速銷，將車(chē)速限制在 20 公以下，但這種極易拔除的限速銷在拔銷后，車(chē)速便能立刻提高到 40 公里以上。而更有部分銷售商在出售車(chē)輛時(shí)為了達(dá)到盈利的目的，不顧消費(fèi)者的人身安全，在銷售車(chē)輛時(shí)幫助消費(fèi)者拔除電動(dòng) 自行車(chē)上所安裝的限速銷，以達(dá)到提高車(chē)速的目的。因此，只有迅速出臺(tái)相關(guān)政策和法規(guī)，進(jìn)一步規(guī)范我區(qū)電動(dòng)自行車(chē)生產(chǎn)和銷售企業(yè)，堅(jiān)決杜絕電動(dòng)自行車(chē)市場(chǎng)上以銷售電動(dòng)自行車(chē)的名義出售電動(dòng)摩托車(chē)的這種“掛羊頭賣(mài)狗肉”現(xiàn)象，我們才能從源頭上對(duì)目前存在的這種違規(guī)車(chē)滿街跑的現(xiàn)象進(jìn)行控制，而不會(huì)出現(xiàn)“一邊賣(mài)、一邊抓”的混亂局面，為我們公安 機(jī)關(guān) 交通管理部門(mén)的管理工作提供有利的執(zhí)法環(huán)境。 （三）加大路面執(zhí)法力度 除了要對(duì)電動(dòng)自行車(chē)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行規(guī)范管理外，我們公安交通管理部門(mén)還應(yīng)該加大對(duì)路面上所行駛的電動(dòng)自行車(chē)管理力度，并結(jié)合實(shí)際，在全區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)展電動(dòng)自行車(chē)專項(xiàng)治理行動(dòng)。對(duì)于不符合國(guó)家規(guī)定 ,違規(guī)生產(chǎn)的各種電動(dòng)摩托車(chē) ,公安機(jī)關(guān)交通管理部門(mén)應(yīng)出臺(tái)相關(guān)規(guī)定禁nts VI 止其上路行駛。對(duì)符合規(guī)定的電動(dòng)自行車(chē)，公安機(jī)關(guān)交管部門(mén)則應(yīng)準(zhǔn)許其上路。對(duì)于路面上行駛的電動(dòng)自行車(chē)，交通管理部門(mén)除按照中華人民共和國(guó)道路交通安全法中對(duì)非機(jī)動(dòng)車(chē)的相關(guān)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行管理外，還應(yīng)加大路面檢查力度 ,檢查電動(dòng)自行車(chē)的最高時(shí)速是否超過(guò)規(guī)定 值，杜絕非法改裝電動(dòng)自行車(chē)的現(xiàn)象，將電動(dòng)自行車(chē)在非機(jī)動(dòng)車(chē)道內(nèi)的行車(chē)速度控制在道路交通安全法所規(guī)定的 15 公里每小時(shí)以內(nèi)，以免對(duì)車(chē)道內(nèi)其他非機(jī)動(dòng)車(chē)造成干擾，同時(shí)也避免形成交通隱患。 （四）加大 宣傳 力度，提高群眾認(rèn)識(shí) 目前，我區(qū)大多數(shù)百姓對(duì)電動(dòng)自行車(chē)認(rèn)識(shí)不足，不能很好地區(qū)分電動(dòng)自行車(chē)與違規(guī)制造的電動(dòng)摩托車(chē)的區(qū)別，在購(gòu)買(mǎi)車(chē)輛時(shí)抱著求快心理，因此容易走進(jìn)誤區(qū)，購(gòu) 買(mǎi)了違規(guī)制造的車(chē)輛。因此，我們?cè)谌粘＝煌ü芾硇麄鞴ぷ髦幸哟髮?duì)電動(dòng)自行車(chē)相關(guān)知識(shí)的宣傳力度，通過(guò)各類媒體宣傳、交通安全課、展出圖片等方式， 教育 群眾區(qū)分電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)的區(qū)別，并結(jié)合交通事故案例，要求群眾以保護(hù)自身安全為主，打消群眾在買(mǎi)車(chē)時(shí)的求快心理。同時(shí)，對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)的駕駛員，我們?cè)陂_(kāi)展宣傳教育時(shí)還要重點(diǎn)加強(qiáng)其對(duì)相關(guān)道路交通 法律 法規(guī)的認(rèn)識(shí)，提高電動(dòng)自行車(chē)駕駛員的整體素質(zhì)，為我們對(duì)電動(dòng)自行車(chē)開(kāi)展整治工作創(chuàng)造一個(gè)有利的執(zhí)法環(huán)境，使我們的交通管理工作取得事半功倍的效果。 電動(dòng)自行車(chē)的管理是目前我區(qū)道路交通安全管理的難點(diǎn)、熱點(diǎn)問(wèn)題，又是必須加以解決的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題 ,這是一項(xiàng)艱苦的工作，決不能依賴于短期的突擊治理而解決。在交通管理中，我們必須結(jié)合我區(qū)的實(shí)際情況 ,邊研究、邊 總結(jié) 、邊 實(shí)踐 ，以取得良好的效果，從而推動(dòng)整個(gè)交通管理工作達(dá)到一個(gè)新的水平 ,為道路交通管理工作取得一個(gè)良好的成績(jī)。 nts VII 摘要 ： 近年來(lái)，隨著人們生活的改善，摩托車(chē)、燃油助力車(chē)得到迅速發(fā)展，其排放的尾氣已造成 城市空氣嚴(yán)重污染，一些城市相繼制定法規(guī)限制摩托車(chē)、燃油助力車(chē)的使用來(lái)保護(hù)環(huán)境。發(fā)展短距離的綠色交通工具替代摩托車(chē)、燃油助力車(chē)成為一些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)課題。 電動(dòng)自行車(chē)具有 “ 零排放 ” ，是一種比較好的短距離綠色交通工具。由于電池問(wèn)題，限制了電動(dòng)自行車(chē)的行駛距離，但可以通過(guò)提高系統(tǒng)的效率來(lái)改善其性能。 本課題研制的電動(dòng)自行車(chē)用無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，用 PIC16C74 單片機(jī)作為主控芯片，它不僅克服了有刷直流電機(jī)的噪音、換向火花等缺點(diǎn)，而且避免了有位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)因位置傳感器帶來(lái)的不足；同時(shí)，它 降低了制造和使用過(guò)程中的成本，提高了使用和維護(hù)的方便性，具有效率高、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和方便的特點(diǎn)以及具有良好運(yùn)行性能和巨大的市場(chǎng)潛力。 關(guān)鍵詞 ： 電動(dòng)自行車(chē)；位置傳感器 ； 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) ； 單片機(jī)控制 nts VIII Abstract:In the recent years， the motorbike has rapidly developed with the improving of living Chinese People. Because of air pollution of internal combustion engine the local governments of different cities in China come on a lot of rules of law to restrict the use of combustion engine and then to promote the environment protection. To replace the motorbike with a short green transportation has become some nations economic and social issue. This paper deals with an electric motor driven bike (EB) and its control stratagem. Without fail， EB 15 very helpful to environment protection. Nevertheless EB has its disadvantages， especially the too weak continuous run distance. Except the battery problem， the efficiency of the whole system 15 also one of the most important problems to be solved. A permanent brush-less and sensor-less DC motor and its control set are specially designed for this developed EB.A study on control stratagem and electronic resorts are given in this paper. A microchip PIC16C74 used as CPU and corresponding software developed by author 15 introduced in this control system. The experiments of the prototype show that the performance， including system efficiency， noise， spark，maintenance-free and its cost are obviously improved. It may be expected， that this EB driving system has really huge market potential. Key Words: Motor Bike； Position Sensor； BLDC Motor； Microcomputer controlled nts 1 第 1 章 概述 1.1 電動(dòng)自行車(chē)的意義及發(fā)展?fàn)顩r 1.1.1 電動(dòng)自行車(chē)的意義 人類在進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)之后，大量使用地球上石油、煤等化石能源，使得空氣中的二氧化碳和二氧化硫急劇增加，造成了酸雨蔓延和溫室效應(yīng)，特別是二十世紀(jì)后期，酸雨大面積擴(kuò)展，幾乎蔓延至所有國(guó)家，“厄爾尼諾現(xiàn)象”、“拉尼拉現(xiàn)象”頻繁出現(xiàn)。酸雨造成農(nóng)作物減產(chǎn)，大片森林死亡；溫室效應(yīng)給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成的損失，無(wú)法估量。目前，發(fā)展中國(guó)家的空氣還在進(jìn)一步惡化，我國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)引起黨和國(guó)家以及人民群眾重視。 研究表明，造成大氣污染的主要?dú)怏w有非甲烷有機(jī)物、氧化氮和一氧化碳等氣體。具統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)城區(qū)的大氣中， 43%的非甲烷有機(jī)物、 57%氧化氮和 82%一氧化碳都是由燃油機(jī)動(dòng)車(chē)廢氣排放產(chǎn)生的，而全世界 20%的一氧化碳排放量來(lái)源于燃油機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣。由此可見(jiàn)，燃油機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣己成為城市大氣污染的一個(gè)主要來(lái)源。 燃油機(jī)動(dòng)車(chē)廢氣中的氮氧化物在太陽(yáng)紫外線的照射下，容易形成高毒性的光化學(xué)煙霧，再加上機(jī)動(dòng)車(chē)的噪音，嚴(yán)重污染著我們賴以生存的自然環(huán)境，直接危害著我們的身體健康。因此，在大城市，燃油機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣和噪音已成為倍受關(guān)注的公害 之一。 隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入，人民的生活水平日益提高，在家用轎車(chē)還沒(méi)有普及的情況下，摩托車(chē)和燃油助動(dòng)車(chē)得以廣泛使用，這給我國(guó)城市的環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)很大壓力，例如在上海市，1995 年中心城區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)的一氧化碳、非甲烷有機(jī)物和氧化氮排污負(fù)荷分別占該區(qū)域內(nèi)相應(yīng)的排放總量的 76%、 93%和 44%；一些城市如上海、廣州、合肥、濟(jì)南等，己相繼出臺(tái)政策法規(guī)，停止或限量核發(fā)摩托車(chē)和燃油助動(dòng)車(chē)的牌照。因此，研制生產(chǎn)出一種無(wú)污染、低噪音的交通工具來(lái)替代摩托車(chē)和燃油助動(dòng)車(chē)，已是時(shí)代的需要。電動(dòng)自行車(chē)正是在這樣的呼喚下，逐步走進(jìn)人們 的生活中。 電動(dòng)自行車(chē)與摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)相比較，它具有突出的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）無(wú)污染 電動(dòng)自行車(chē)是以蓄電池發(fā)出的電能作為驅(qū)動(dòng)能源，以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有廢氣排放；因此和摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)相比，沒(méi)有污染。 （ 2）低噪音、振動(dòng)小 電動(dòng)自行車(chē)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音比較小，運(yùn)行比較平穩(wěn)。而nts 2 摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)是由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其汽缸產(chǎn)生的噪音比較大，由于受到體積限制，其發(fā)電機(jī)的缸數(shù)較少，運(yùn)行時(shí)不夠平穩(wěn)，振動(dòng)較大。 （ 3）最高時(shí)速 20 公里，行駛安全 摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)的速度快，在機(jī)動(dòng)車(chē) 道上行駛，事故率較高；而電動(dòng)自行車(chē)，國(guó)家強(qiáng)制性規(guī)定（國(guó)標(biāo) GB 17761-1999）其速度不能超過(guò) 20km/h，并且電動(dòng)自行車(chē)一般不能在機(jī)動(dòng)車(chē)道上行駛，因此相比之下安全很多。 （ 4）效率高 摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)的效率一般只有 30%左右，而電動(dòng)自行車(chē)的效率可以達(dá)到 70%以上。 （ 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，易維護(hù)、維修 電動(dòng)自行車(chē)一般是有蓄電池、控制板、電機(jī)和車(chē)身組成；蓄電池用的是免維護(hù)的，電機(jī)的故障率較低，基本上不要維護(hù)，控制板由于現(xiàn)代的電力電子技術(shù)比較成熟，損壞率也比較低，另外電動(dòng)自行車(chē)沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，體積小、重 量輕，因此相比摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，其日常的維護(hù)、維修量少得多。 正是由于以上原因，電動(dòng)自行車(chē)逐漸受到人們的歡迎。 1.1.2 電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r 為了解決燃油車(chē)對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染和緩解日益突出的能源危機(jī)，許多國(guó)家都在尋找替代燃油機(jī)車(chē)的交通工具。相繼開(kāi)發(fā)了以天然氣、甲醇為燃料的交通工具，相比之下，電動(dòng)車(chē)以零污染、高效率、低噪音的特點(diǎn)被認(rèn)為是真正的“綠色”交通工具，而電動(dòng)汽車(chē)受到機(jī)電、電池的限制，批量進(jìn)入市場(chǎng)還有一定的難度，電動(dòng)自行車(chē)卻得到迅速的發(fā)展。 1、自從 1993 年雅馬哈公司的 PAS（能量輔助系統(tǒng) ）進(jìn)入市場(chǎng)以來(lái)，電動(dòng)自行車(chē)在日本己經(jīng)成為短距離用交通工具的主流。日本本土 1996 年電動(dòng)自行車(chē)的銷售量在 20 萬(wàn)輛以上，1998 年 6、 7 兩個(gè)月日本共生產(chǎn)電動(dòng)自行車(chē) 29432 輛，據(jù)報(bào)道日本電動(dòng)自行車(chē)的需求量在 750萬(wàn)輛，而且每年以 5%10%速度遞增，其中還有一半需進(jìn)口。相繼之下，不少公司如本田、三菱、五十鈴等 50 多家公司參與電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)助力車(chē)的研究開(kāi)發(fā)，共生產(chǎn)出 48 個(gè)品種規(guī)格。日本的電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多為永磁無(wú)刷電機(jī)，工作電壓為 24V 或 36V，功率在180W250W 之間；蓄電池一般以鎳鉻或鎳氫為主，容量 在 5 10Ah 之間，充電一次行駛里程約 2540Km；車(chē)速低于 24Km/h。 美國(guó)的電動(dòng)自行車(chē)年需求量在 1500 萬(wàn)輛左右，每年以 5%10%速度遞增大部分靠進(jìn)口；美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司的一款電動(dòng)自行車(chē)年銷售量在 5 萬(wàn)量以上，而尤尼克公司于 1998 年 6月推出的一款電動(dòng)自行車(chē)，年銷售目標(biāo)在 1000 萬(wàn)輛。美國(guó) ZAP（ Zero Air Pollution）公司生產(chǎn)的電動(dòng)自行車(chē)是采用摩擦輪驅(qū)動(dòng)方式，其主要特點(diǎn)是安裝方便，可以直接改裝普通自行車(chē)，nts 3 下坡或進(jìn)行鍛煉時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，從而延長(zhǎng)行駛里程和蓄電池 的使用壽命，節(jié)約能源。 歐盟許多國(guó)家對(duì)電動(dòng)自行車(chē)的年需求在量 1000 萬(wàn)輛左右。德國(guó)的 MSG 公司、 DIAMANT公司、 SAGHS 公司、英國(guó)的 ASGHBAGH 公司、奧地利的 VEIECKRO 公司、 SCHACHANER公司生產(chǎn)的電動(dòng)自行車(chē)己投入市場(chǎng)，銷路很好，致使德國(guó)奔馳、法國(guó)標(biāo)致等大公司也把目標(biāo)投入到電動(dòng)自行車(chē)這一產(chǎn)品上來(lái)。 2、我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)在 7080 年代經(jīng)歷了幾次大起大落之后，到 90 年代初又再度形成熱點(diǎn)，順應(yīng)了 20 世紀(jì)世界環(huán)保的潮流。從 1996 年的“上海國(guó)際自行車(chē)展覽會(huì)”到 1997 年在浙江上虞召開(kāi)的“全國(guó)電 動(dòng)自行車(chē)信息交流會(huì)”的短短的一年里，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)廠家從 20 多家一躍發(fā)展到 100 多家。許多地方如上海、天津、江蘇、四川等省市都將電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)業(yè)列入“九五”重點(diǎn)發(fā)展品種。電動(dòng)自行車(chē)充分運(yùn)用當(dāng)今新技術(shù)、新材料，尤其采用集成電路、電子元器件，提高了電動(dòng)自行車(chē)控制器的質(zhì)量，使其可靠性、安全性、靈活性得到了提高。 中國(guó)是一個(gè)自行車(chē)王國(guó)，據(jù)報(bào)道全國(guó)自行車(chē)擁有量為 4.5 億。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快，用電動(dòng)自行車(chē)替代摩托車(chē)、燃油助動(dòng)車(chē)和自行車(chē)，一方面可以緩解城市中大氣污染問(wèn)題，另一方面也可以提高人們的生活節(jié)奏，因此電動(dòng)自行車(chē)的社會(huì) 需求市場(chǎng)巨大，據(jù)專家預(yù)測(cè)，本世紀(jì)初，我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)年需求量將達(dá)到 100 萬(wàn)輛以上。 目前，我國(guó)市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)電動(dòng)自行車(chē)的品種規(guī)格較多，驅(qū)動(dòng)多數(shù)用有刷或無(wú)刷的輪式直流電機(jī)，工作電壓為 24V、 36V 或 48V，功率在 150W400W 之間；蓄電池一般用的是免維護(hù)鉛酸蓄電池，容量為 12Ah，充電時(shí)間在 38 小時(shí)左右，充電一次行駛里程約 50Km左右；車(chē)速低于 20Km/h，爬坡能力在 4 度上下；車(chē)型有普通型和豪華型，車(chē)重約 35Kg，載重量約 75Kg，百公里耗電量 1Kwh 左右。 1.2 本課題的主要任務(wù) 由于電動(dòng)自行車(chē)的諸多優(yōu)點(diǎn) ，市場(chǎng)需求量大，因此電動(dòng)自行車(chē)在未來(lái)的發(fā)展?jié)摿Ρ容^大；但是目前市場(chǎng)上的電動(dòng)自行車(chē)還或多或少存在一些不夠完善的地方。使用有刷直流電動(dòng)機(jī)容易解決電壓的換向問(wèn)題，但是噪音大，而且碳刷容易磨損、損壞，增大維護(hù)、維修難度、增加使用成本；使用位置傳感器，容易解決直流無(wú)刷電機(jī)換向時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)，但是增大了電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝的難度和電機(jī)的體積，也增加成本。 因此，本課題主要任務(wù)是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)來(lái)解決無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)換向問(wèn)題，從而解決電動(dòng)自行車(chē)控制、驅(qū)動(dòng)中不完善的地方，同時(shí)設(shè)計(jì)出方便用戶使用的電動(dòng)自行車(chē) 運(yùn)行參數(shù)顯示和防盜系統(tǒng)。 本論文主要內(nèi)容包括： nts 4 l、根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的原理，利用美國(guó) Microchip 公司生產(chǎn)的芯片 PIC16C74A 做為主控芯片，檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)來(lái)確定轉(zhuǎn)子的位置，從而確定換向點(diǎn)和換向時(shí)刻。 2、利用液晶技術(shù)，設(shè)計(jì)出電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)顯示系統(tǒng)。 3、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、分析結(jié)果得出結(jié)論。 nts 5 第 2 章 電動(dòng)自行車(chē)的研究 2.1 直流無(wú)刷電機(jī)原理簡(jiǎn)介 2.1.1 直流無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展 直流無(wú)刷電機(jī)是在直流有刷 電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。由于直流有刷電機(jī)的換向器和電刷在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)、爆炸等事故，因此許多環(huán)境限制了直流有刷電機(jī)的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)型晶體管的研制成功，為直流電機(jī)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)踐，人們終于找到了用位置傳感器和電子換向線路來(lái)替代直流有刷電機(jī)的機(jī)械換向裝置。六十年代初出現(xiàn)了用霍爾元件傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)，七十年代初出現(xiàn)了比霍爾元件傳感器靈敏度高許多倍的磁敏二極管換流的直流無(wú)刷電機(jī)。隨著人們的不斷努力，又發(fā)現(xiàn)了不用位置傳感器，而依靠電機(jī)繞組在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反電 勢(shì)來(lái)獲得位置信號(hào)實(shí)現(xiàn)換向的直流無(wú)刷電機(jī)。通常把這種利用檢測(cè)繞組反電勢(shì)獲得位置信號(hào)的直流無(wú)刷電機(jī)稱為反電勢(shì)法無(wú)刷直流電機(jī)或直流無(wú)刷無(wú)位置傳感器電機(jī)。 由于直流無(wú)刷電機(jī)具有沒(méi)有換向火花，抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使其得以廣泛應(yīng)用于家庭、辦公、工業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域。 2.1.2 直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行原理 一般的永磁式直 流電動(dòng)機(jī)的定 子由永久磁 鋼組成，其 主要作用是在 電動(dòng)機(jī) 氣隙中建立磁場(chǎng)，其電樞繞組通電后產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，由電力電子逆變器供給電樞繞組的電流并不是正弦波，而是 120 的方波，因而三相合成磁動(dòng)勢(shì)不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是跳躍式的步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)，它和恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生獻(xiàn)轉(zhuǎn)矩除了平均轉(zhuǎn)矩之外，還有脈動(dòng)分量。由于電力電子逆變器的換向作用，使得這兩個(gè)磁場(chǎng)的方向在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終保持一定的角度，從而產(chǎn)生最大平均轉(zhuǎn)矩而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，與直流有刷電動(dòng)機(jī)不同，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電樞轉(zhuǎn)一 圈，定子繞組只換相 6 次，每個(gè)極下?lián)Q相三次，相當(dāng)于只有三個(gè)換向片的直流電動(dòng)機(jī)。 nts 6 圖 2-1 逆變器主電路 電子換向逆變器主電路如圖 2-1 所示， AA 、 BB 、 CC代表直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組，采用 Y 型連結(jié)，逆變器為兩兩通電方式， 120導(dǎo)電型。首先假設(shè)轉(zhuǎn)子處于圖 2-2(a)的位置，若此時(shí)使 V3、 V4 導(dǎo)通，則電流從 B 端流入， A 端流出，定子磁動(dòng)勢(shì)為 Fa，如圖 -2(a)示，在 Fa 的作用下，轉(zhuǎn)子將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到圖 2-2(b)的位置時(shí)， 圖 2-2 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理圖 如果使 V4、 V5 導(dǎo)通，則電流由 C 端流入， A 端流出，定子磁動(dòng)勢(shì)為 Fb，在 Fb 的作用下，nts 7 轉(zhuǎn)子將繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，依次類推，如果每隔 60 電角度順序使 V5 和 V6、 V1 和 V6、 V1和 V2、 V3 和 V2 兩兩導(dǎo)通，即可使定子磁動(dòng)勢(shì)分別如圖 2-2(c)、圖 2-2(d)、圖 2-2(e)、圖 2-2(f)所示，從而形成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，在這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子也會(huì)隨之旋轉(zhuǎn)，如果使開(kāi)關(guān)管反復(fù)按上述規(guī)律導(dǎo)通，即可使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)下去，且定子磁動(dòng)勢(shì)總是超前于轉(zhuǎn)子磁極軸線角度60 120 之間。其各相繞組導(dǎo)通示意圖如圖 2-3 所示。 圖 2-3 各相繞組導(dǎo)通示意圖 由上述 的分析可見(jiàn)，要使直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)正確的換相運(yùn)行，必須知道圖 2-2 所示的六個(gè)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置，六個(gè)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置即對(duì)應(yīng)著直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)后的 30（ 電角度）處。如果是有位置傳感器直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，則可以通過(guò)傳感器來(lái)直接獲得轉(zhuǎn)子的六個(gè)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置的信息，如果是無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，則需要通過(guò)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組的反電勢(shì)直接或間接的獲得轉(zhuǎn)子的位置信息。 2.2 電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理 電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展離不開(kāi)其所采用的核心驅(qū)動(dòng)元件 電機(jī)的發(fā)展，電機(jī)是電動(dòng)自行車(chē)發(fā)展的主要標(biāo)志。第一代電動(dòng)自行車(chē) 使用的的是有刷高速繞組式電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá) 3000 轉(zhuǎn)左右，通過(guò)齒輪減速，其噪音大，效率低，故障率高；第二代電動(dòng)自行車(chē)使用的的是有刷低速電機(jī)或有位置傳感器的無(wú)刷電機(jī)，其噪音、故障率有所下降，效率有所提高，但維護(hù)、安裝難度還是比較大；第三代電動(dòng)自行車(chē)使用的的是無(wú)刷無(wú)位置傳感器的稀土永磁電機(jī)，其噪音小，效率高，維護(hù)、安裝都比較方便。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上電動(dòng)自行車(chē)使用的電機(jī)有三種：有刷電機(jī)、有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)和無(wú)刷無(wú)位置傳感器電機(jī)。 nts 8 2.2.1 有位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)原理 有位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)的 本體、位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線路三個(gè)部分組成，其原理框圖如圖 2-4 所示。有位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)的電流換向主要是通過(guò)位置傳感器測(cè)得轉(zhuǎn)子位置，確定功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)閉，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 2-5 所示，位置傳感器是由六只光電器件 Pl、 P1 、 P2、 P2 、 P3、 P3 組成，位置各 圖 2-4 有位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)原理框圖 相差 60 ，均勻分布在電機(jī)的一端，借助安裝在電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板（或稱截光器）的作用，使得從光源依次照射在各個(gè)光電器上，并依照某光電 器是否被照射到光線來(lái)判斷轉(zhuǎn)子的位置。當(dāng)某光電器被光照射到時(shí)，它所連接的功率開(kāi)關(guān)器件就導(dǎo)通，當(dāng)某光電器沒(méi)有被光照射到它所連接時(shí)的功率開(kāi)關(guān)器件就關(guān)閉。圖 2-5 中旋轉(zhuǎn)遮光板所在位置，光電器 P2、 Pl 被光照射到，它所連接的 V3、 V4 導(dǎo)通，其所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置和繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì) Fa 如圖 2-2(a)所示；當(dāng)電機(jī)按順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，光電器依次是 pl 、 P3， P3、 P2 ， P2 、 Pl， P1、 P3、，P3 、 P2 被光照射到使得它們所對(duì)應(yīng)連接的功率開(kāi)關(guān)器件 V4、 V5， V5、 V6， V6、 V1， V1、V2 ， V2、 V3 依次導(dǎo)通， 其所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置和繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì) Fa 分別如圖 2-2(b)、 2-2(c)、2-2(d)、 2-2(e)、 2-2(f)所示，從而實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電機(jī)的換向。 圖 2-5 有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖 直流電源 開(kāi)關(guān)電路 電動(dòng)機(jī)本體 位置傳感器 nts 9 2.2.2 無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)原理 有位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)的換向主要靠位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，確定功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通順序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于安裝位置傳感器增大了電機(jī)的體積，同時(shí)安裝位置傳感器的位置精度要求比較高，帶來(lái)安裝的難度；因此人們?cè)谘芯窟^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，利用電子線路替代位置傳感器檢測(cè)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生 的反電勢(shì)來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，實(shí)現(xiàn)換向。從而出現(xiàn)了無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)，其原理框圖如圖 2-6 所示。由圖 2-2 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理圖可知，當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，總有一相繞組沒(méi)有導(dǎo)通，此時(shí)可以在該相繞組的端口檢測(cè)到該繞組產(chǎn)生的反電勢(shì)，該反電勢(shì)在 60 的電角度是連續(xù)的，由于電難度極大，因此必須找到該反電勢(shì)與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系，才能確定轉(zhuǎn)子的位置。從圖 2-7 中可以看出，反電勢(shì)在60 的電角度過(guò)程中總有一次經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸（過(guò)零點(diǎn)），而此點(diǎn)的電角度和下一次換向點(diǎn)的電角度正好相差 30 ，故可以通過(guò)檢測(cè)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，再延時(shí) 30換向。以圖 2-2 為例，假設(shè)轉(zhuǎn)子在圖 2-2 (a)所示的位置為
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