E－bike
电动自行车工作原理
电动自行车就是具有电力驱动、脚踏驱动、电力与脚踏并用等功效得绿色环保交通工具。电动自行车得原理与结构都不复杂，可以认为就是在自行车得基础上加一套电机驱动机构组成（见图１-1)。蓄电池经过一个控制器给一个电机送电,电机放在后车轮中,电机得旋转带动自行车得行进。电动自行车得控制器连接一个调速手柄，在脚踏中轴上装有助力传感器，转动调速手柄可以让控制器检测到不同得电压值，控制器根据电压值大小，模拟调节输送给电机电压得高低,从而控制了电机得转速.
图1-1电动自行车控制方框图
控制器无刷电机控制得方法就是根据电机得位置反馈信号,控制电机三相驱动上下臂MOS管得导通与截止，从而实现电子换向.如下图所示，电机为三角形连接，三相驱动上下臂各ＭOS管导通顺序组合为：V１—Ｖ2，V2—V3， V３-V ４，V５—V4,V5—V６，V1－V6。
图１-2驱动电路
2 系统方框图
电动自行车采用ＳPＭＣ６5Ｐ2４０4A作为主控MCU。MＣU主要任务就是进行调速电压检测，电池电压检测，电流检测，过流中断检测,3路霍尔位置信号检测,1路霍尔位置信号中断检测，刹车信号检测,1：1助力检测，温度检测，故障显示输出,PWM控制电机转速输出，6路电机驱动输出，系统方框图如下：
图 2-1系统方框图
3 控制器电气规格
★型式：直流无刷★额定功率：240W ?★额定电压：3６V ★额定转速:2１0R/ＭIN
★额定扭矩:8、5N、M ★欠压保护:31、5 ± 0、5Ｖ?★过流保护:15 ± １Ａ
4 控制器功能介绍
★1:1助力；★刹车断电,刹车灯供电；
★自动巡航; ★欠压保护( 3１、5V ±0、５)；?★电子刹车; ★休眠省电功能。?★过流保护(限流为1５A ± 1 ）；
★堵转断流(倒转，转把复位，重电源,自动复位)；
4、1 １:１助力
1:1助力，就是指在没有旋转调速车把，电动车电池打开时,电动车会根据骑行者得骑行速度提供1：1助力。
4、２电子刹车
电子刹车,就就是指在刹车时能做到让电机得驱动ＭOS管上臂（或者下臂）全部导通而下臂(或者上臂)截止,电机三相接线全部短接,能使电机产生阻力，达到刹车得效果。
4、3 自动巡航
自动巡航，就是指把调速车把转到所需得角度,电动自行车达到相应车速后,在5S(时间可变）内调速车把不转动，则电动自行车就保持在这个速度行驶,这时骑行者可以松开调速车把，免去手一直拧着调速车把之累.自动巡航后只有松开调速车把,并重新旋转调速车把，才可以再次调节电动自行车得行驶速度.
4、4 堵转断流
堵转断流,就是指电动自行车超载时,或就是在爬坡时电流过大或者就是阻力过大时，导致电机停止转动,系统能检测到这种现象，停止对电机得输出，起到保护作用。发生堵转断流后，只要满足倒转，复位调速车把或电源关闭后再重新打开,三个条件中得一个，系统会重新检测就是否有堵转,如果恢复正常,系统会重新正常工作。
４、５智能过流保护
智能过流保护，一就是指在高速时（平坦得道路上）,最大电流不可以超过１５A;二就是速度很低时,尤其就是在爬坡时电流不可以超过２３A，过流保护得参考极限电流跟当前车速有关。
4、6 智能欠压保护
智能欠压保护,当蓄电池电压降至额定值得90%,36V电池降为３1、5V时，电池自动停止供电，从而防止蓄电池放电过深,受到损害。系统会自动检测电池就是否欠压，欠压会停止继续工作。在电池欠压停止工作时，会出现电池电压短时间回升，虽然超过欠压得电压值，但系统应不工作,只有当电池电压稳定到额定电压以上,电动自行车才开始正常工作。
４、７休眠省电
当系统在通电状态下,无任何操作,5分钟后会进入到休眠模式,人为转动车轮便可以唤醒系统，继续正常工作.
５控制板界面
图5-1系统硬件
6 芯片特性简介
SPMＣ６5P240４A就是由凌阳公司设计开发得８位工业级单片机，采用凌阳S ＰMC６５内核,支持位操作指令。具有强大得定时／计数器、丰富得外部中断源以及AＤC、PWＭ、标准通讯接口SPI等多种功能.适用于通用工控场合、计算机外围控制与家电等.ＳPＭC6５P240４Ａ有2０管脚与２８管脚两种封装.本设计选用28管脚封装,如图６?1所示。28管脚封装芯片得具体特性如下：?◆ 工
作电压：3、０Ｖ～5、５V ?◆ 工作速度：8MHz?◆ 工作温度：—40℃~85 ℃ ◆ 超强抗干扰、抗静电ESＤ保护能力
23个通用输入输出口?◆强大
◆
◆４Ｋbyｔe ＲOＭ，192 bｙte ＲAＭ?
得定时计数器：2个８位、2个16位具有Ｃapture＼paｒe\PＷＭ功能
◆ 1个１KHｚ～62、5KHz得时基?◆8通道１0位精度得ADC（带外部参考电压）?◆ 4个外部中断，１2个内部中断?◆ SＰＩ串行通讯接口?◆ ２种省电模式:Hal ｔ、Stop
4、0V/2、5V可选低电压复位功能?◆可编程瞧门狗功
◆
◆ 蜂鸣器输出功能?
能
图6—1 ＳＰＭC65P２40４Ａ＊2８Ｐ封装
7 系统主流程设计
主程序主要采用时间槽轮循方式，每1ＭS走一个分支，共分四个分支,便于
程序控制与功能增加。
图7－1主流程图
8 结语
ＳPMＣ65系列芯片以优异得性能与丰富得资源适合于各个公控场合。本设计采用ＳPMC65P2404A做为主控芯片开发得电动自行车，真正做到低成本、高性能.
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