电动自行车电机的原理

电动自行车电机的原理,第1张

电动自行车电机在下坡时或惯性动时能发点电但是不可能给车上的蓄电池充电商家所宣传的自发电电动车是不可信的根据能量守恒定律电动车的电机在行走时不可能既作电动机又作发电机我国有好多广告宣传是误导消费者的如六基色彩电能接收二十一种制式的彩电能彻底治渝乙肝的药等众所周知全世界的彩电都是三基色的而我国彩电厂家都是用的国外技术平板电视我国只会造机壳电视信号只有三种制式根本就没有彻底治疗乙肝的药

电动自行车加电后,转把的作用是给控制器提供调速信号,该信号经由控制器识别和处理后,输出相应的电动机驱动信号,从而实现电动机的速度控制功能。

通过转动右手的转把来调节电动自行车的行驶速度,当旋转转把后,带动内部磁钢转动从而使磁场产生变化,而转把内的霍尔元件将根据周围磁场强度和极性不同,输出不同的电压值,这些电压值作为速度信号送到控制器中,进而控制电动机的旋转速度。

恒流,恒压和浮充是三段式充电的三个必须阶段,对48V蓄电池而言,可以这样来描述其充电过程,在充电开始时保持一个充电电流18-25A,直到时间t1,此时充电电压逐渐上升---即恒流充电阶段。

当充电电压上升到585-595V时,立即保持这个充电电压不变直到时间t2,此时充电电流逐渐下降---即恒压充电阶段;当充电电流下降到400-500mA的转换电流时,充电器立即转为555-565V的小电流充电---即浮充阶段。

三段式充电是一个自动充电的过程,要实现对充电电流和电压的自动控制,在电路的输入和输出之间必须有一个闭环的反馈回路。

通过对输出电流和电压的反馈取样,再经过控制电路对信号的处理输出控制信号去调整输入端的工作状态,从而达到自动控制的目的。下面以TL494为中心组成的一款充电器为列来比较详细的解说一下三段式充电的控制和转换过程。

自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具,常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等它结构简单,方便实用,以下是由我整理关于自行车中的物理知识的内容,希望大家喜欢!

(一)自行车的有关原理

一、 车体设计原理

A:手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用,一般女装车手把大多比较宽,就是因为把“轮”的半径加大,可以更省力,骑起来很优雅

B:刹车把手是一个简单的杠杆,使用者用很小的力就可对刹车片产生很大的压力

C:前刹片是利用摩擦力使车轮减速,同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速以前轮夹式刹车和传统后轮轴心的盘式刹车来比较,对同样大小的刹车压力而言,前者因力臂较长,会比后者有较大的力矩,效果较佳

D:接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进,刹车也是同样道理

E:轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦,提高传动效率

F:踏板是轮轴的运用

G:前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统,因为前大后小,所以费力而省时,可以把车子加速到很快

H:后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统

I:有些座垫下方是以d簧为避震器,是d簧在日常生活中除了做为d簧秤外,另一大用途

J:新型自行车有些装上油压避震器,是帕斯卡原理的运用

二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动

自行车基本上是两点着地,骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量;当车子几乎静止时角动量消失了,质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少,不可避免就要倒下,此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量,使车子保持平衡,这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙,但因为转动不是很完整,方向又一再改变,所以一般不能撑很久

三、变速原理

设前齿轮半径a、后齿轮半径b,a/b的比值愈大,可以愈省力,但省力一定较费时,所以车骑得不快,一般在起动时会把a/b调小一点,比较容易克服最大静摩擦力,之后再把比值变大一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮,后面有五个,以共有十种组合

四、刹车原理

从运动学的角度来看,急刹车车子可能向前翻倒先考虑前轮刹死的情形:此时以前轮着地点为支点,因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方),很容易有向前翻的情形发生;那后轮刹车的情形又如何呢如果后轮刹死了车子的惯性一样向前,但此时前轮对地面的压力会增大,相对减少后轮的下压力,所以翻车的机会较少,当然若是向前的惯性实在太大,车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷

综合以上可知:自行车最好不要单独刹前轮,若只有一个刹车系统应装在后轮,当然两轮一起刹车最理想不论用那一轮刹车,前轮的下压力一定会增大,后轮的一定减少,所以前轮的刹车摩擦力比后轮的大所以在机车或汽车上,效果较佳(当然也较贵)的碟式刹车装在前轮,后轮再装鼓式刹车,此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”,但注意使用的前提是前后刹车一定同时作用,以免翻车

(二)自行车中的物理知识

两种常见的自行车,在其中涉及到很多物理知识,包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识,下面具体来分析一下

一、力学知识

1摩擦方面

(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,增大接触面粗糙程度增大摩擦力

(2)车轴处经常上一些润滑油,以减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力

(3)所有车轴处均有滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便

(4)刹车时,需要纂紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力,

(5)紧蹬自行车前进时,后轮受到的摩擦力方向向前,是自行车前进的动力,前轮受到的摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力;自行车靠惯性前进时,前后轮受到的摩擦力方向均向后,这两个力均是自行车前进的阻力

2压强方面

(1)一般情况下,充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10Cm×5cm=100×cm2,当一普通的成年人骑自行车前进时,自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N,可以计算出自行车对地面的压强为65×104Pa

(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈,来增大受力面积,减小压强

(3)自行车的脚踏板做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对脚的压强,

(4)自行车的内胎要充够足量的气体,在气体的体积、温度一定时,气体的质量越大,压强越大

(5)自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强

3轮轴方面

(1)自行车的车把相当于一个轮轴,车把相当于轮,前轴为轴,是一个省力杠杆,如图3所示

(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质为一个省力杠杆

(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴

4杠杆方面:自行车的刹车把相当于一个省力杠杆

5惯性方面

(1)当人骑自行车前进时,停止蹬自行车后,自行车仍然向前走,是由于它有惯性

(2)当人骑自行车前进时,若遇到紧急情况,一般情况下要先捏紧后刹车,然后再捏紧前刹车,或者前后一起捏紧,这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去

6能量转化方面

(1)当人骑自行车下坡时,速度越来越快,是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能

(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下,目的是增大速度,来增大人和自行车的动能,这样上坡时动能转化为重力势能,能上得更高一些

(3)如图4所示,自行车的车梯上挂有一个d簧,在它d起时,d簧的d性势能转化为动能,车梯自动d起

7声学方面

(1)自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动,而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的

8齿轮传动方面

(1)线速度和角速度的关系,如图5所示,设齿轮边缘的线速度为v ,齿轮的半径为R,齿轮转动的角速度为ω,则有v =ωR

二、热学知识

在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足,是为了防止自行车爆胎,因为对于质量、体积一定的气体,当温度越高,压强越大,当压强达到一定程度时,若超过了轮胎的承受能力,就会发生爆胎的情况

三、光学知识

在日常生活中,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,组成如图6所示,它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角,用其内表面作为反射面,这叫角反射器当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”,当光线射向反光镜时,会使后面的人很容易看到在夜间,当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上,无论入射方向如何,反射光都能反射到汽车上,其光强远大于一般的漫反射光,就如发光的红灯,足以让汽车的司机观察到

四、电学方面

电动车控制器是通过改变占空比来实现加速功能。 控制器根据车型分不同的功率(也就是控制器外观大小),不同的电压;控制器主要是接受用户的 *** 控指令的。

电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件,它就像是电动车的大脑,是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等,电动车控制器也因为不同的车型而有不同。

电动车控制器内部有管理芯片,写有软件程序,根据不同的客户体验,很方便随时调整,启动力度,启动速度,电子刹车,智能延时,定时休眠,故障修复,效率匹配,降噪调节可以延展的功能会越来越多,使得电动车设计用户体验更趋人性化。
电动车控制器原理其实主要为电流控制电路,负责驱动电机转动,并能随时进行调控。

主电源48V进去分成两部分电路分别为16V和5V 16V至MOS管开关电路 5V至MCU 由MCU产生PWM信号给6路开关电路即驱动电机工作 MCU的其它I/O端口分别设计有电池欠压检测 MOS管保护 高/低电平刹车 ABS刹车 手把输入 霍尔信号等等

[color=#9932CC][/color]车用电机控制器近年来的发展速度之快,使人难以想象, *** 作上越来越“傻瓜”化,而显示则越来越复杂化比如,车速的控制已经发展到“巡航锁定”;驱动方面,有的同时具有电动性能和助力功能,如果转换到助力状态,借助链条张力测力器,或中轴扭力传感器,只要用脚踏动脚蹬,便可执行助力或确定助力的大小这期本刊开始给您讲述控制器的知识,让您对控制器有一个更全面的了解
一、控制器与保护功能
(一)控制器简介
简略地讲控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成周边器件是一些功能器件,如执行、采样等,它们是电阻、传感器、桥式开关电路,以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件;单片机也称微控制器,是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器和脉宽调制功能电路以及能使开关电路功率管导通或截止、通过方波控制功率管的的导通时间以控制电机转速的驱动电路、输入输出端口等集成在一起,而构成的计算机片这就是电动自行车的智能控制器它是以“傻瓜”面目出现的高技术产品
控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等,直接关系到整车的性能和运行状态,也影响控制器本身性能和效率不同品质的控制器,用在同一辆车上,配用同一组相同充放电状态的电池,有时也会在续驶能力上显示出较大差别
(二)控制器的型式
目前,电动自行车所采用的控制器电路原理基本相同或接近
有刷和无刷直流电机大都采用脉宽调制的PWM控制方法调速,只是选用驱动电路、集成电路、开关电路功率晶体管和某些相关功能上的差别元器件和电路上的差异,构成了控制器性能上的不大相同控制器从结构上分两种,我们把它称为分离式和整体式
1、分离式 所谓分离,是指控制器主体和显示部分分离(图4-22、图4-23)后者安装在车把上,控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内,不露在外面这种方式使控制器与电源、电机间连线距离缩短,车体外观显得简洁
2、一体式 控制部分与显示部分合为一体,装在一个精致的专用塑料盒子里盒子安装在车把的正中,盒子的面板上开有数量不等的小孔,孔径4~5mm,外敷透明防水膜孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电量
(三)控制器的保护功能
保护功能是对控制器中换相功率管、电源免过放电,以及电动机在运行中,因某种故障或误 *** 作而导致的可能引起的损伤等故障出现时,电路根据反馈信号采取的保护措施电动自行车基本的保护功能和扩展功能如下:
1、制动断电 电动自行车车把上两个钳形制动手把均安装有接点开关当制动时,开关被推押闭合或被断开,而改变了原来的开关状态这个变化形成信号传送到控制电路中,电路根据预设程序发出指令,立即切断基极驱动电流,使功率截止,停止供电因而,既保护了功率管本身,又保护了电动机,也防止了电源的浪费
2、欠压保护 这里指的是电源的电压当放电最后阶段,在负载状态下,电源电压已经接近“放电终止电压”,控制器面板(或仪表显示盘)即显示电量不足,引起骑行者的注意,计划自己的行程当电源电压已经达到放终时,电压取样电阻将分流信息馈入比较器,保护电路即按预先设定的程序发出指令,切断电流以保护电子器件和电源
3、过流保护 电流超限对电机和电路一系列元器件都可能造成损伤,甚至烧毁,这是绝对应当避免的控制电路中,必须具备这种过电流的保护功能,在过流时经过一定的延时即切断电流
4、过载保护 过载保护和过电流保护是相同的,载重超限必然引起电流超限电动自行车说明书上都特别注明载重能力,但有的骑行者或未注意这一点,或抱着试一下的心理故意超载如果没有这种保护功能,不一定在哪个环节上引起损伤,但首当其冲的就是开关功率管,只要无刷控制器功率管烧毁一只,变成两相供电后电动机运转即变得无力,骑行者立即可以感觉到脉动异常;若继续骑行,接着就烧毁第2个、第3个功率管有两相功率管不工作,电动机即停止运行,有刷电机则失去控制功能因此,由过载引起的过电流是很危险的但只要有过电流保护,载重超限后电路自动切断电源,因超载而引起的一系列后果都可以避免
5、欠速保护 仍然属于过流保护范畴,是为不具备0速起步功能的无刷控制系统而设置,
6、限速保护 是助力型电动自行车独有的设计控制程序车速超过某一预定值时,电路停止供电不予助力对电动型电动自行车而言,统一规定车速为20km/h,车用电动机在设计时,额定转速就已经设定好了,控制电路也已经设好电动自行车只能在不超过这个速度状态下运行
控制器的位置不会影响到性能,主要视设计者的意图但有几项原则:(1)在运行 *** 作允许时;(2)在整体布置允许时;(3)在线路布设要求时;(4)在配套设施要求时


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