基于单片机的电动自行车控制器的研制

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1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第42页共42页引言为了保护环境及解决能源紧张的问题，拥有广阔市场和巨大经济效益的电力驱动车辆逐渐成为当今许多国家研究和开发的重点，它是清洁、节能的新型交通工具，具有良好的发展前景。现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。无论何种类型电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分，而控制部分即

2、电动车的控制器又是最关键的部分。本文将就电动自行车用的电机和控制器系统进行分析与设计。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第42页共42页1绪论1.1课题研究的意义电动自行车在上世纪60年代就开始研制，然而生不逢时，从上世纪90年代，在环保和节能潮流的推动下，电动自行车再次展现新的生机。电动自行车的出现和普及，不仅缓解了城市的交通压力，而且给人们的出行带来了极大的方便，具有良好的社会意义。它的作用主要表现在一下几个方面：首先，为人们提供了一种灵活机动的出行交通工具，国外人们出行普遍选择小汽车，在中国，只有少数人才能买的起小汽车，而绝大数人还不具备对小汽车的经济能力。摩托车

3、曾一度成为人们理想的出行工具，但我国城市道路的严重不足，一般城市很难的大量接纳卡车，轿车甚至摩托车，电动自行车具有摩托车的优点，速度，外观，乘载货物都能和摩托车相媲美，且轻便灵活，价格适中，噪音低，在行进过程中基本不会发生交通堵塞的情况。因此从市政，交通，收入等可观现状来看，选择电动自行车出行是比较理想的交通工具之一。其次，节能环保，缓解能源紧张问题，能源紧张，环境污染，大气污染已是全球性的问题，而在我国尤其严重，人口占世界的20%，石油储存量仅占1.8%，目前社会经济高速发展，对石油能源需求很大，电动自行车“以电代油”是未来交通的发展方向。燃油尾气是大气污染的主要原因，尤其

4、是燃油机动车辆的尾气排放。电动自行车采用电能驱动，不产生任何有害的气体，这是小汽车和摩托车无法比拟的。我们来粗略计算计算一辆摩托车的尾气排放情况，以较高水平保守估算：没公里有害物质排放分别是：一氧化碳5.5克，碳氢化合物1.2克，氮氧化合物0.3克，仅此三项合计为7克。年行驶1万公里，则排放有害物质净值70千克，8年寿命则总排放560千克，由此可以看出，以电动自行车代替摩托车的环境收益是巨大的。最后，电动自行车产业潜在市场巨大，中国发展电动自行车具有独特的有利条件。其中，一个非常重要的因素是市场。中国人口众多，具有世界上最庞大的自行车市场。自行车拥有量为4亿多辆，如果把10%

5、的自行车换成电动自行车，就需要4000万辆电动自行车，以每辆均价500元计算就是60亿，这将就是一个巨大的市场。1.2电动自行车的构成图1.1电动自行车控制系统图桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第42页共42页电动自行车一般由以下几部分组成：车架、充电器、电源(蓄电池)、电动机和控制器。如图1.1所示，本文主要研究电动自行车的控制器，其他部分介绍如下：(1)充电器充电器是给电池补充电能的装置，一般分二阶段充电模式与三阶段模式两种。二阶段充电模式：先恒压充电，充电电流随电池电压的上升逐渐减小，等电池电量补充到一定程度以后，电池电压会上升到充电器的设定值，此时转换问涓流充

6、电。三阶段充电模式：充电开始时，先恒流充电，迅速给电池补充能量；等电池电压上升后转为恒压充电，此时电池能量缓慢补充，电池电压继续上升；达到充电器的充电终止电压值时，转为涓流充电，以保养电池和供给电池的自放电电流。(2)电源(蓄电池)电源为电动自行车动力系统及控制系统提供能量。蓄电池的电能容量、伏安特性、寿命等质量因素对整个动力系统有非常大的影响。目前电动自行车用蓄电池基本上是经济实惠的铅酸电池。大多数的电动自行车采用48V12AH、36V12AH铅酸电池，24V12AH的电池由于续行里程较短，选择得比较少。环保效能更好的镍氢电池和锂电池则因为成本较高，导致配载这两种电池的电动

7、自行车售价偏高。如果其成本有所下降，进而降低车的售价，那么以配载锂电池与镍氢电池为主的电动自行车将会大面积普及。燃氢电池、纳米碳管蓄能高、寿命长、性能优良但是成本高昂，随着科技的发展，它们将会是未来电动自行车动力源的发展方向。(3)电机传统的直流电机具有响应速度快、起动转矩较大、调速性能好、控制电路简单的优点，但其依靠机械电刷和换向器换向，机械电刷和换向器强迫性的接触，产生火花、噪声等一系列问题，直接影响电机的性能和造成组件的损坏，使用场合也受到限制。无刷直流电机正是克服了一般直流电机这一缺陷而发展起来