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1、邵阳学院毕业设计（论文）毕业设计(论文)课 题 名 称 电动摩托车控制器设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 电气工程系、07电气工程及其自动化 指 导 教 师 职 称 副教授 摘 要 电动摩托车以其价格低廉、节能环保等一系列优点，近几年在我国得到飞速发展，逐步成为城市居民的重要交通工具。电控系统是电动摩托车的核心部件，其控制器的性能是决定电动摩托车稳定可靠运行的重要因素。因此研究一种价格合理、性能优良的电动摩托车控制器具有很高的应用价值和一定的社会意义。 本文分析了电动摩托车的发展趋势，以及无刷直流电机能在电动摩托车驱动领域得到广泛应用的原因，并讨论了电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方
2、法。本文以电动摩托车控制器为研究目标，采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对额定电压为42V的永磁无刷直流电机的控制。关键词：控制器；电动摩托车；直流无刷电机；MC33033；MOSFET ABSTRACT The electric motorcycle is very cheap and it call relieve the atmospheric pollution in cities；moreover it can accelerate the tempo of lifeTherefore，the society dema
3、nd of electric motorcycle is hugeAs the key part of the electric control system on this motorcycle，the DC brushless machine controller becomes a concerned hotspot recentlySo the research of this task has some social meaning The developmental trend of electric-motorbike is discussed in the object of
4、this paper. The reasons that BLDC motor largely used in electric-motorbike driving are explained, and controlling means of electric-motorbike are discussed. The object of this paper is the controller electric-motorbikeThis design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC
5、33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve the rated voltage is 42V brushless dc motor control.Keywords: Controller; Electric motorcycle; Brushless DC motor; MC33033; MOSFET 目 录摘 要IABSTRACTIII1 概述11.1课题的研究背景及发展状况11.2电动摩托车的组成41.3设计的基本要求62 车用无刷直流电机的控制系
6、统72.1车用无刷直流电机的工作原理及数学模型72.2车用无刷直流电机的调速方法172.3车用无刷直流电机的位置检测173 系统元器件选择203.1控制芯片MC33033203.2功率器件MOSFET243.3无刷电机驱动芯片IR2103273.4闭环无刷电机适配器MC33039284 系统电路设计294.1系统总体设计方案294.1电源电路设计294.2驱动电路设计304.3刹车电路设计314.4调速电路设计314.5钥匙开关设计324.6整体电路图33总结35参考文献36致谢37附录1.38附录2.391 概述 1.1 课题的研究背景及发展状况 人类在进入工业化社会之后，大量使用地球上石油
7、、煤等化石能源，使得空气中的二氧化碳和二氧化硫急剧增加，造成了酸雨蔓延和温室效应，特别是二十世纪后期，酸雨大面积扩展，几乎蔓延至所有国家，“厄尔尼诺现象”、“拉尼拉现象”频繁出现。酸雨造成农作物减产，大片森林死亡：温室效应给工农业生产和人民生活造成的损失，无法估量。目前，发展中国家的空气还在进一步恶化，我国作为世界上最大的发展中国家，环境问题己经引起党和国家以及人民群众重视。 研究表明，造成大气污染的主要气体有非甲烷有机物、氧化氮和一氧化碳等。 在美国城区的大气中，43的非甲烷有机物、57氧化氮和82一氧化碳都是由燃 油机动车废气排放产生的，而全世界20的一氧化碳排放量来源于燃油机动车的 废气
8、。由此可见，燃油机动车的废气己成为城市大气污染的一个主要来源。 燃油机动车废气中的氮氧化物在太阳紫外线的照射下，容易形成高毒性的光 化学烟雾，再加上机动车的噪音，严重污染着我们赖以生存的自然环境，直接危 害着我们的身体健康。因此，在大城市，燃油机动车的废气和噪音己成为倍受关 注的公害之一。因此，寻找低排放或者零排放的技术和可再生资源成为各大公司争相投入的一个课题。代用燃料和使用新型能源的交通工具的出现正顺应潮流例。摩托车作为一种现代化的交通代步工具，具有方便、快捷等优点，但是随着摩托车保有量的增加，城市环境污染和能源紧缺等问题变得日益严重。在这种情况下，摩托车在大中城市的发展受到了很大限制，于
9、是电动摩托车的推广应用和技术开发便提上了议程。以蓄电池作为能源的电动摩托车具有操作简单、骑乘舒适、维护方便、污染小和噪声低等优点。既可以作为普通市民上下班的代步工具，又可以作为中老年人的休闲用车，是名副其实的绿色环保交通工具，也是大中城市公共交通必不可少的补充。在人口众多的亚洲国家，交通状况普遍不够良好，而且经济条件大多不能满足汽车的普及，自行车、摩托车等轻便的交通工具仍然占主要地位。随着电源技术的飞速进步，用蓄电池作为驱动能源的电动自行车、摩托车等得到了应用。这类轻型无污染的“绿色交通工具”越来越得到人们的青睐。尤其是电动摩托车集合了普通燃油摩托车速度快和电动自行车轻便安全的特点，将具有越来
10、越广阔的市场前景。 电动摩托车与摩托车、燃油助动车相比较，它具有突出的优点： (1) 无污染：电动摩托车是以蓄电池发出的电能作为驱动能源，以电动机作为动力，运行过程中没有废气排放：因此和摩托车、燃油助动车相比，没有污染。 (2) 低噪音、振动小：电动摩托车是由电动机驱动的，电动机在运行中产生的噪音比较小，运行比较平稳。而摩托车、燃油助动车是由燃油发动机驱动，其汽缸产生的噪音比较大，由于受到体积限制，其发电机的缸数较少，运行时不够平稳，振动较大。 (3) 最高时速42公里，行驶安全摩托车、燃油助动车的速度快，在机动车道上行驶，事故率较高：而电动摩托车，国家强制性规定(国标GB 177611999
11、)其速度不能超过42kmh，并且电动摩托车一般不能在机动车道上行驶，因此相比之下安全很多。 (4) 效率高摩托车、燃油助动车的效率一般只有30左右，而电动摩托车的效率可以达到70以上。 (5) 结构简单、轻便，易维护、维修：电动摩托车一般是有蓄电池、控制板、 电机和车身组成：蓄电池用的是免维护的，电机的故障率较低，基本上不要维护，控制板由于现代的电力电子技术比较成熟，损坏率也比较低，另外电动摩托车没有机械传动结构，体积小、重量轻，因此相比摩托车、燃油助动车来说，其日常的维护、维修量少得多。 为了解决燃油车对环境造成的严重污染和缓解日益突出的能源危机，许多国家都在寻找替代燃油机车的交通工具。相继
12、开发了以天然气、甲醇为燃料的交通工具，相比之下，电动车以零污染、高效率、低噪音的特点被认为是真正的“绿色交通工具，而电动汽车受到机电、电池的限制，批量进入市场还有一定的难度，电动摩托却得到迅速的发展。 自从1993年雅马哈公司的PAS(能量辅助系统)进入市场以来，电动摩托车在日本己经成为短距离用交通工具的主流。日本本土19年电动摩托车的销售 量在20万辆以上，1998年6、7两个月日本共生产电动摩托车29432辆，据报道日本电动摩托车的需求量在750万辆，而且每年以510速度递增，其中 还有一半需进口。相继之下，不少公司如本田、三菱、五十铃等50多家公司参与电动摩托车、电动助力车的研究开发，共
13、生产出48个品种规格。 日本的电动摩托车的驱动系统多为永磁无刷电机，工作电压为42V或56V，功率在280W350W之间；蓄电池一般以镍铬或镍氢为主，容量在8Ah12Ah之间，充电一次行驶里程约25Km40Km；车速低于40Kmh。 美国的电动摩托车年需求量在1500万辆左右，每年以510速度递增，大部分靠进口：美国克莱斯勒汽车公司的一款电动摩托车年销售量在5万量以上，而尤尼克公司于1998年6月推出的一款电动摩托车，年销售目标在1000万辆。美国ZAP(Zero Air Pollution)公司生产的电动摩托车是采用摩擦轮驱动方式，其主要特点是安装方便。欧盟许多国家对电动摩托车的年需求在10
14、00万辆左右，德国的MSG公司DIAMANT公司、SAGHS公司、英国的ASGHBAGH公司、奥地利的VEIECKRO公司生产的电动摩托车己投入市场，销路很好，致使德国奔驰、法国标致等大公司也把目标投入到电动摩托车这一产品上来。 我国电动摩托车在80-90年代经历了几次大起大落之后，到90年代初又再度形成热点，顺应了20世纪世界环保的潮流。从1996年的“上海国际摩托车展览会”到1997年在浙江上虞召开的“全国电动摩托车信息交流会”的短短的 一年里，国内开发厂家从20多家一跃发展到100多家。许多地方如上海、天津、江苏、四川等省市都将电动摩托车产业列入“九五”重点发展品种。电动摩托车充分运用当今新技术、新材料，尤其采用集成电路、电子元器件，提高了电动摩托车控制器的质量，使其可靠性、安全性、灵活性得到了提高。毋庸至疑，电动摩托车将成为21世纪的交通工具。 中国是一个摩托车王国，据报道全国摩托车拥有量为4.5亿。随着我国城市化进程加快，用电动摩托车替代摩托车、燃油助动车和自行车，一方面可以缓解城市中大气污染问题，另一方面也可以提高人们的生活节奏，因此电动摩托车的社会需求市场巨大，据专家预测，本世纪初，我国电动摩托车年需求量将达到 100万辆以上。 目前，我国市场上国产电动摩
