智能型电动自行车精确助力控制系统研究

摘要

近年来，我国电动自行车行业迅速发展，已成为电动自行车的主要生产国。但目前普遍采用的助力模式以及与之相适应的控制器还无法达到国外的相关标准的要求，成为了我国电动助力自行车产品走出国门的障碍和行业国际化发展的瓶颈。
　　国际市场上，很多国家(特别是欧美的一些国家)要求电动自行车必须具有脚踏助力、无转把的精确比例助力控制系统，而我国大多数电动自行车目前还无法满足这个要求，有的虽然号称可以满足，但实际上也难以达到“精确比例助力”。因此新型精确助力控制系统的开发受到越来越多的电动车厂商特别是出口企业的关注。
　　为开拓电动自行车的国际市场，提高我国电动自行车产品的国际竞争力，本文作者与国内某电动车出口企业合作，研制了一款新型电动助力自行车精确助力控制系统，该系统采用高性价比的PIC单片机作为中心控制与信号处理单元，结合了传感器技术和机电一体化技术的相关原理，提出了新颖的比例助力实现方案。并针对系统控制及保护方面的功能要求，设计了相应的控制结构和控制策略，完成了控制系统硬件电路和软件算法的设计与调试。
　　该系统完全满足了日本等发达国家制定的技术标准，解决了企业出口的技术难题，还体现了人机工程学的设计思想，提高了骑行的舒适度，具有优良的使用性能。实现了系统控制及保护方面的功能要求，硬件结构简单、体积小、通用性高。同时，硬、软件的一些辅助环节(如温漂控制、噪声消除、坏点剔除等技术)大大提高了系统的可靠性，与同类控制系统相比，该控制系统在可靠性、安全性和性价比上均呈现出明显优势。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外电动助力车的发展及现状

1.3 国内外电动助力车控制系统研究现状

1.4 电动助力车助力传感模式研究现状

1.5 课题主要研究内容

第二章 无刷直流电机的基本原理与控制方案的确定

2.1 无刷直流电机的基本结构

2.2 无刷直流电机的工作原理

2.3 无刷直流电动机的数学模型

2.4 电机的运行特性分析

2.5 直流无刷电机控制器原理及系统方案

2.6 助力传感方案

2.7 本章小结

第三章 控制系统硬件设计

3.1 硬件总体设计

3.2 智能信号处理与控制部分

3.3 电源模块

3.4 硬件保护电路设计

3.5 助力信号处理模块

3.6 手柄信号输入模块

3.7 驱动控制信号预处理模块

3.8 功率驱动开关部分

3.9 本章小结

第四章 控制系统软件设计

4.1 控制系统软件设计的基本要求

4.2 主程序设计

4.3 服务子程序设计

4.4 中断服务子程序设计

4.5 本章小结

第五章 系统调试与试验研究

5.1 PCB设计

5.2 控制系统软件程序的调试

5.3 控制系统硬件结构的安装调试

5.4 系统测试结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 建议与展望

致谢

参考文献

在学期间取得的研究成果