电动自行车由于轻便灵活、节能环保、价格适中而得到人们的广泛使用,成为人们短途出行的理想交通工具。同时中国具有世界上最庞大的自行车市场,电动自行车产业在中国有着非常广阔的应用前景。因此发展电动自行车具有良好的社会意义和可观的经济效益。目前电动自行车的动力驱动主要是轮毂式无刷直流电动机。电动自行车控制器作为电动自行车的控制核心,是电动自行车的关键部件,与无刷直流电动机一起构成电动自行车的动力驱动系统。为了提高电动自行车的的骑行舒适性、安全性,本文对电动自行车的动力驱动系统进行了深入的研究,并简要介绍了电动自行车控制器的功能构成和软硬件设计。首先简要介绍了无刷直流电动机的基本结构和工作原理,并求出了其数学模型;分析了无刷直流电动机换相转矩脉动产生的原因,提出了采用延时导通重叠换相法对转矩脉动进行抑制;同时阐述了无刷直流电动机能量回馈制动的原理,得出能量回馈制动的控制规律;最后给出了电动自行车功能设计的要求。其次详细介绍了无刷直流电动机的控制策略,根据无刷直流电动机的调速特性,采用PWM调制方式,通过调节电机电枢电压调节电机速度。并对速度电流双闭环调速系统进行了详细的论述,通过采用模糊-PI控制算法调节速度,提高了电机转速的控制精度。最后介绍了电动自行车控制器的软硬件设计,并给出样机运行的实验结果。硬件设计以单片机ATmega48为核心,包括电源电路、三相全桥逆变电路及其驱动保护电路、电流检测等部分。软件设计采用“时间片”分时思想和模块化结构,根据控制需求编写了各个模块程序,如驱动换相、柔性电子刹车(EABS)、欠压保护;并实现“速度-电流”双闭环的控制功能;给出了各模块详细的程序流程图。实验结果表明:控制器较好地实现了对无刷直流电动机的控制,各项性能达到预定要求,电机启动迅速、转矩脉动较小、速度跟踪性能良好、运行平稳可靠。