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1、電 動 車 電 動 車 控 制 器 隨 著 社 會 的 發(fā) 展 ， 電 動 車 以 其 安 全 、 快捷 、 方 便 、 易 于 操 作 、 易 于 維 修 、 價 格 低廉 、 適 用 人 群 廣 泛 等 優(yōu) 勢 ， 被 越 來 越 多 的人 們 所 青 睞 。 其 電 動 車 的 工 作 穩(wěn) 定 性 及 安全 是 生 產(chǎn) 廠 家 一 直 在 關 心 的 。 而 控 制 器 則是 整 個 車 子 的 核 心 。 目 錄控制器工作原理控制器種類2 控制器常用功能和保護功能3 控制器常見故障分析與建議4控制器的技術要求5 電動車四大件及相互間的關系6 小結71 一 、 控 制 器 的 工 作 原

2、 理 控 制 器 (MCU),驅(qū) 動 ,電 機 繞 組 及 霍 兒 位 置 傳 感 器 ： 控 制 器 內(nèi) 部 結 構 控制器功率管 控 制 器 單 片 機 （ MCU） 控 制 器 功 率 管鋁 合 金 散 熱 片 二 、 控 制 器 的 種 類 現(xiàn) 市 場 常 用 的 5種 智 能 控 制 器 和 一 種 新 型 的 控 制 器 方 波 控 制 器 ： 采 用 霍 爾 傳 感 器 采 集 轉(zhuǎn) 子 位 置 ， 以 此為 基 準 信 號 控 制 繞 組 強 制 換 相 而 達 到 讓 電 機 轉(zhuǎn) 動 ，因 為 它 的 技 術 成 熟 ， 也 是 市 場 上 普 遍 使 用 的 控 制 器 。缺

3、 點 是 ： 方 波 控 制 器 對 于 整 個 電 動 車 來 說 ， 電 機 換相 導 致 電 流 突 變 而 導 致 轉(zhuǎn) 矩 脈 動 較 大 ， 使 車 子 啟 動噪 音 大 且 不 平 穩(wěn) ， 起 步 扭 矩 小 ， 效 率 不 高 。1. 零 功 耗 控 制 器 ： 把 電 源 鎖 鑰 匙 關 掉 ， 然 后 按 一 下 車把 上 的 防 盜 鍵 。 控 制 器 進 入 防 盜 預 警 狀 態(tài) ， 強 行 推動 電 機 時 ， 觸 發(fā) 控 制 器 里 單 片 機 工 作 ， 喇 叭 會 發(fā) 出 報 警 聲 并 鎖 死 電 機 。 3.無 霍 爾 控 制 器 ： 因 為 沒 有 霍 爾

4、 傳 感 器 件 ， 所 以 采 用 的 是 一種 反 向 電 壓 的 模 糊 計 算 方 式 而 達 到 換 相 ， 這 種 控 制 器 一 般用 在 維 修 市 場 ， 特 點 是 ： 免 去 了 配 對 相 位 的 麻 煩 ， 裝 上 就能 使 用 。 缺 點 是 ： 因 沒 有 霍 爾 傳 感 器 件 ， 所 以 起 步 有 死 角 ，效 率 比 方 波 控 制 器 還 低 。 此 類 型 控 制 器 也 逐 漸 被 市 場 所 淘汰 。4.智 能 雙 模 控 制 器 ： 雙 模 ， 顧 名 思 義 就 是 兩 種 工 作 模 式 ， 普 通 方波 控 制 +無 霍 爾 控 制 ， 在

5、 普 通 狀 態(tài) 下 ， 控 制 器 可 自 動 識 別 電 動車 電 機 的 換 相 角 度 ， 霍 爾 相 位 和 電 機 輸 出 相 位 ， 當 電 動 車 在 正常 行 駛 時 ， 出 現(xiàn) 霍 爾 故 障 或 者 霍 爾 器 件 壞 掉 時 ， 可 以 自 動 檢 測到 并 平 滑 的 過 渡 到 無 霍 爾 模 式 ， 方 便 用 戶 將 車 騎 到 維 修 店 ， 維修 好 后 又 能 自 動 切 換 回 有 霍 爾 狀 態(tài) 。 這 種 控 制 器 擠 掉 了 老 的 單純 的 無 霍 爾 控 制 器 ， 成 為 二 級 維 修 市 場 的 主 要 產(chǎn) 品 。 有 部 分 整車 公

6、 司 也 在 使 用 這 種 控 制 器 。 5.正 弦 波 控 制 器 ： 正 弦 控 制 器 是 理 想 的 控 制 器 模 式 ， 基 于空 間 矢 量 變 頻 控 制 算 法 ， 控 制 器 轉(zhuǎn) 換 效 率 高 ， 能 有 效減 少 控 制 器 溫 升 和 延 長 電 池 續(xù) 航 里 程 ， 解 決 了 車 子 在起 步 時 出 現(xiàn) 的 抖 動 和 不 平 穩(wěn) 而 且 起 步 扭 矩 大 ， 效 率 高 ，但 溫 升 較 快 ， 對 控 制 器 本 身 的 器 件 都 是 考 驗 ， 要 配 合正 弦 電 機 才 能 達 到 最 佳 的 效 果 。6.總 線 控 制 器 ： 一 種 新

7、 型 的 控 制 方 式 ， 內(nèi) 部 同 樣 是 采 用 方波 橋 式 開 關 電 路 ， 整 車 的 儀 表 和 控 制 器 是 配 合 使 用 ，車 身 前 后 電 路 連 接 ， 中 間 只 有 三 根 線 ， 一 根 電 源 正 ，一 根 電 源 負 ， 一 根 通 訊 線 ， 采 用 的 是 汽 車 總 線 技 術 。因 其 線 束 少 了 ， 節(jié) 點 少 了 ， 故 障 點 也 就 少 了 。 三 、 控 制 器 常 用 功 能 3.1常 用 功 能 ： 1、 自 檢 功 能 ： 控 制 器 只 要 在 上 電 狀 態(tài) ， 就 會 自 動 檢 測 與之 相 關 的 接 口 狀 態(tài)

8、， 如 轉(zhuǎn) 把 ， 剎 把 或 其 它 外 部 開 關 等 等 ，一 旦 出 現(xiàn) 故 障 ， 控 制 器 自 動 實 施 保 護 ， 充 分 保 證 騎 行 的 安全 ， 當 故 障 排 除 后 控 制 器 的 保 護 狀 態(tài) 會 自 動 恢 復 。 2、 啟 動 方 式 ： 軟 啟 動 和 硬 啟 動 。 軟 件 啟 動 ： 可 以 保 護電 池 ， 保 護 電 機 ， 起 步 平 緩 。 硬 啟 動 ： 在 起 步 時 的 電 流是 不 可 控 的 過 載 電 流 ， 起 步 生 猛 ， 對 電 池 同 電 機 傷 害 極 大 3、 防 盜 功 能 ： 針 對 控 制 器 而 言 分 兩

9、種 ， 一 種 是 分 體 式 的 ，和 一 體 式 的 。 車 子 在 防 盜 狀 態(tài) 下 ， 電 機 在 受 到 外 力 轉(zhuǎn) 動 或者 車 身 受 到 外 界 的 震 動 時 ， 車 子 均 可 發(fā) 出 報 警 ， 同 時 鎖 死電 機 。 4、 電 子 剎 車 ： 控 制 器 使 電 機 產(chǎn) 生 和 電 機 運 行 方 向 相 反 的機 械 能 ， 起 到 縮 小 制 動 距 離 、 保 護 機 械 制 動 裝 置 的 效 果 。 5、 反 充 電 功 能 ： 在 剎 車 、 減 速 或 下 坡 滑 行 時 控 制 器 將 電機 產(chǎn) 生 的 能 量 反 饋 給 電 池 ， 起 到 充 電

10、 的 效 果 ， 延 長 電 池 壽命 ， 增 加 了 續(xù) 航 里 程 。 6、 防 飛 車 功 能 ： 電 動 車 控 制 器 不 會 因 轉(zhuǎn) 把 或 線 路 故 障 引起 飛 車 現(xiàn) 象 。 提 高 了 系 統(tǒng) 的 安 全 性 。 7、 1+1助 力 功 能 ： 能 自 動 檢 測 中 軸 轉(zhuǎn) 速 ， 實 現(xiàn) 了 在 騎 行 中輔 以 動 力 ， 讓 騎 行 者 感 覺 輕 松 。 8、 巡 航 功 能 ： 分 自 動 巡 航 和 手 動 巡 航 ， 能 根 據(jù) 需 要 自 行選 擇 ， 進 入 巡 航 的 時 間 ， 穩(wěn) 定 行 駛 速 度 ， 無 須 手 柄 控 制 。 9、 限 速

11、功 能 ： 按 下 限 速 開 關 ， 電 動 車 只 能 以 不 超 過20km/h的 速 度 行 使 。 3.2保 護 功 能 ： 1、 過 流 保 護 ： 控 制 器 時 刻 在 對 電 源 線 ， 電 機 相 線 ，內(nèi) 部 功 率 器 件 和 MOS管 進 行 檢 測 ， 出 現(xiàn) 電 源 短 路 、電 機 相 線 短 路 或 有 MOS管 燒 壞 時 能 及 時 停 止 輸 出 ，防 止 控 制 器 燒 壞 或 擊 穿 更 多 MOS管 。 有 效 的 保 護 控制 器 和 電 池 。 2、 欠 壓 保 護 ： 當 電 池 電 壓 低 于 控 制 器 設 定 的 電 壓 值時 ， 控

12、制 器 停 止 輸 出 ， 進 入 欠 壓 保 護 狀 態(tài) ， 保 護 電 池 ，防 止 電 池 過 放 而 減 少 使 用 壽 命 或 損 壞 。 3、 堵 轉(zhuǎn) 保 護 ： 控 制 器 能 自 動 判 斷 電 機 在 過 流 時是 處 于 完 全 堵 轉(zhuǎn) 狀 態(tài) 還 是 在 運 行 狀 態(tài) 或 電 機 短 路狀 態(tài) ， 如 果 過 流 時 是 處 于 運 行 狀 態(tài) ， 控 制 器 將 限流 值 設 定 在 固 定 值 ， 以 保 持 整 車 的 驅(qū) 動 能 力 ； 如電 機 處 于 純 堵 轉(zhuǎn) 狀 態(tài) ， 則 控 制 器 2秒 后 將 限 流 值控 制 在 10A以 下 ， 起 到 保 護

13、 電 機 和 電 池 ， 節(jié) 省 電能 ； 確 保 控 制 器 及 電 池 的 安 全 。 四 、 控 制 器 常 見 故 障 分 析 影 響 控 制 器 性 能 的 因 素 從 表 現(xiàn) 形 式 來 看 ， 一 般 有 以 下四 種 ： 1、 控 制 器 功 率 管 損 壞 ： 一 般 有 以 下 幾 種 可 能 ： 電 機 損 壞 引 起 的 ； 功 率 管 本 身 的 質(zhì) 量 差 或 選 用 等 級不 夠 引 起 的 ； 安 裝 或 振 動 松 動 引 起 的 ； 電 機 過 載引 起 的 ； 功 率 管 驅(qū) 動 電 路 損 壞 或 參 數(shù) 設 計 不 合 理 引起 的 。 應 改 進 驅(qū)

14、 動 電 路 設 計 ， 選 用 匹 配 的 功 率 器 件 。 2、 控 制 器 內(nèi) 部 供 電 電 路 損 壞 ： 一 般 有 以 下 幾 種 可能 ： 控 制 器 內(nèi) 部 電 路 短 路 ； 外 圍 控 制 部 件 短 路 ；外 部 引 線 短 路 。 出 現(xiàn) 這 種 情 況 應 改 進 電 源 電 路 的 布局 ， 設 計 單 獨 的 供 電 電 路 ， 與 大 電 流 工 作 區(qū) 域 分 開 。各 引 出 線 做 短 路 保 護 并 附 接 線 說 明 。 3、 控 制 器 工 作 時 斷 時 續(xù) ： 一 般 有 以 下 幾 種 可 能 ： 器 件 本 身 在 高 溫 或 低 溫 環(huán)

15、 境 下 參 數(shù) 發(fā) 生 漂 移 ； 控 制器 總 體 設 計 功 耗 大 ， 導 致 某 些 器 件 局 部 溫 度 過 高 而 使器 件 本 身 進 入 保 護 狀 態(tài) ； 接 觸 不 良 。 出 現(xiàn) 這 種 現(xiàn) 象應 選 用 耐 溫 適 合 的 元 件 ， 降 低 控 制 器 整 體 功 耗 ， 控 制溫 升 。 4、 控 制 器 連 接 線 老 化 磨 損 及 接 插 件 接 觸 不 良 或 脫落 引 起 控 制 信 號 丟 失 ： 一 般 有 以 下 幾 種 可 能 ： 線 材選 擇 不 合 理 ； 對 線 材 的 保 護 不 完 善 ； 接 插 件 的 選型 不 好 ； 線 束 與

16、 接 插 件 的 壓 接 不 牢 。 線 束 與 接 插 件之 間 ， 接 插 件 與 接 插 件 之 間 應 連 接 可 靠 ， 應 做 到 耐 高溫 、 防 水 、 抗 震 ， 防 氧 化 ， 防 磨 損 。 五 、 控 制 器 的 技 術 要 求 1.外 觀 要 求 控 制 器 外 觀 應 光 潔 、 平 整 、 無 裂 痕 、 毛 刺 飛 邊 、銹 蝕 等 工 藝 缺 陷 、 連 接 緊 固 、 引 出 線 應 完 整 無 損 、標 簽 字 跡 和 內(nèi) 容 應 清 晰 無 誤 ， 且 不 得 脫 落 。 2.標 志 應 具 有 制 造 廠 標 志 或 廠 家 代 理 、 標 志 、 產(chǎn)

17、 品 型 號或 規(guī) 格 、 額 定 電 壓 、 限 流 值 、 欠 壓 值 、 轉(zhuǎn) 把 電 壓 、相 位 角 、 剎 車 方 式 、 特 殊 功 能 標 注 及 相 關 內(nèi) 容 標注 。 3.控 制 器 引 出 線 長 度 要 求 ： 3.1控 制 器 引 出 線 要 求 ： 應 露 出 控 制 器 長 150mm(不含 插 件 尺 寸 )。 3.2 控 制 器 出 線 要 求 ： 線 位 及 線 色 應 符 合 個 型 號 控 制器 出 線 圖 要 求 。 3.3線 徑 要 求 ： 相 線 與 主 電 源 線 采 用 耐 高 溫 線 ， 截 面積 應 不 小 于 2.5mm、 電 門 鎖 線

18、 截 面 積 不 應 小 于0.75mm、 其 余 功 能 線 截 面 積 不 應 小 于 0.3mm。 3.4各 功 能 接 插 件 護 套 需 全 部 采 用 阻 燃 耐 高 溫 材 料 ，接 插 件 需 全 部 采 用 標 準 磷 銅 鍍 鎳 材 料 接 插 件 。 3.5各 接 插 件 拉 脫 力 應 大 于 50N。 4.絕 緣 介 電 強 度 控 制 器 電 源 輸 入 線 與 機 殼 之 間 應 能 承 受 50HZ或60HZ實 際 正 弦 波 形 電 壓 500V， 5MA,歷 時 1分 鐘 ，無 擊 穿 現(xiàn) 象 。 5.絕 緣 電 阻 控 制 器 導 電 部 分 對 外 殼

19、之 間 的 常 態(tài) 絕 緣 電 阻 應 大于 等 于 100M。 6.耐 高 溫 性 能 溫 度 在 60 2 ， 額 定 負 載 條 件 下 ， 控 制 器 持續(xù) 運 行 2小 時 后 應 能 正 常 工 作 ， 其 絕 緣 電 阻 不 小 于2 M。 7.低 溫 性 能 當 恒 溫 -10 1 時 ， 不 通 電 持 續(xù) 2小 時 后 ， 絕 緣電 阻 應 大 于 等 于 20 M， 控 制 器 應 能 正 常 工 作 。 8.調(diào) 速 功 能 當 控 制 器 接 受 1.2V4.1V調(diào) 速 信 號 或 等 效 數(shù) 字 信號 時 ， 應 能 對 所 控 電 機 進 行 連 續(xù) 平 穩(wěn) 的 無

20、 級 調(diào) 速 。 9.制 動 斷 電 功 能 當 制 動 器 進 行 制 動 動 作 時 ， 控 制 器 應 能 接 受 制 動信 號 ， 并 立 即 切 斷 電 機 的 供 電 電 源 。 10.電 機 轉(zhuǎn) 速 信 號 在 額 定 電 壓 情 況 下 電 機 轉(zhuǎn) 速 由 低 到 高 時 控 制 器 同 時 輸出 相 線 信 號 轉(zhuǎn) 速 電 壓 ： 36V控 制 器 013V。 11.欠 壓 保 護 功 能 控 制 器 應 具 有 欠 壓 保 護 功 能 ， 36V控 制 器 欠 壓 點 ：32.5V。 12.防 盜 功 能 控 制 器 應 具 有 智 能 選 擇 鎖 電 機 模 式 的 防

21、盜 功 能 ， 及 由控 制 器 內(nèi) 部 智 能 識 別 鎖 電 機 模 式 ， 要 求 不 同 型 號 廠 家電 機 都 能 智 能 識 別 并 鎖 住 電 機 。 13.相 線 短 路 功 能 電 機 在 運 行 過 程 中 任 意 短 路 電 機 相 線 ， 控 制 器 應無 損 壞 。 14.反 充 電 保 護 電 動 車 正 常 運 行 后 關 閉 電 門 鎖 ， 控 制 器 不 會 受 到反 電 勢 的 沖 擊 而 損 壞 功 率 管 。 15.溫 升 要 求 在 常 溫 、 額 定 負 載 條 件 下 ， 運 行 30分 鐘 ， 控 制 器性 能 正 常 ， 外 殼 溫 升 不

22、得 超 過 50度 。 16.疲 勞 實 驗 將 電 機 加 載 到 最 大 輸 出 功 率 時 ， 連 續(xù) 工 作 4小 時 控 制 器 應無 損 壞 ； 將 電 機 加 栽 到 100轉(zhuǎn) /分 時 ， 連 續(xù) 工 作 15分 鐘 ， 控 制 器 應 無損 壞 。 （ 允 許 控 制 器 內(nèi) 部 保 護 ） 17.堵 轉(zhuǎn) 保 護 功 能 在 電 機 加 載 停 止 轉(zhuǎn) 動 后 3-5秒 鐘 起 到 保 護 作 用 。 18.限 流 值 最 大 輸 出 限 流 ： 標 稱 的 限 流 值 1A。 19.控 制 器 防 水 性 能 在 水 深 30CM水 里 ， 浸 泡 30分 鐘 應 無 進

23、水 現(xiàn) 象 。 控 制 器 測 功 曲 線 圖 ： 六 、 電 動 車 四 大 件1、 控 制 器 ： 控 制 器 是 控 制 電 機 轉(zhuǎn) 速 的 部 件 ， 也 是 電 動車 電 氣 系 統(tǒng) 的 核 心 ， 具 有 欠 壓 、 限 流 、 過 流 保 護 、 多種 騎 行 模 式 和 整 車 電 氣 部 件 自 檢 功 能 。 控 制 器 是 電 動車 能 量 管 理 與 各 種 控 制 信 號 處 理 的 核 心 部 件 。2、 充 電 器 ： 給 蓄 電 池 充 電 ， 將 市 電 轉(zhuǎn) 換 成 直 流 電 并 控制 其 電 流 和 電 壓 充 入 蓄 電 池 貯 存 起 來 。 當 前

24、電 動 車 所配 置 的 充 電 器 多 屬 于 傳 統(tǒng) 的 三 段 式 充 電 器 ： 恒 流 -恒壓 -涓 流 （ 浮 充 ） 。 充 電 開 始 時 ， 先 恒 流 充 電 ， 迅 速給 電 池 補 充 能 量 ； 等 電 池 電 壓 上 升 以 后 ， 轉(zhuǎn) 為 恒 壓 充電 ， 此 時 電 池 能 量 緩 慢 補 充 ， 電 池 電 壓 繼 續(xù) 上 升 ； 達 到 充 電 器 的 充 電 終 止 電 壓 值 時 ， 轉(zhuǎn) 為 涓 流 充 電 ， 小電 流 充 電 以 保 養(yǎng) 電 池 和 供 給 電 池 的 自 放 電 電 流 。 但 是沒 能 解 決 溫 度 變 化 導 致 電 池 最

25、高 充 電 電 壓 值 隨 著 變 化的 問 題 ， 正 是 因 為 如 此 ， 電 池 夏 季 過 充 ， 冬 季 欠 充 造成 鉛 酸 電 池 缺 水 和 硫 酸 鹽 化 ， 使 得 電 池 壽 命 受 到 嚴 重損 害 。 為 了 讓 這 一 現(xiàn) 象 不 發(fā) 生 ， 應 該 給 充 電 器 加 溫 度檢 測 。 充 電 電 壓 分 析 圖 ： 3、 電 池 ： 是 電 動 車 動 力 來 源 ， 用 于 供 給 電 機 電 能 。 現(xiàn)常 用 的 有 鉛 酸 電 池 和 鋰 離 子 電 池 。 鉛 酸 電 池 ： 傳 統(tǒng) 的 鉛 酸 電 池 憑 借 成 熟 的 技 術 和 較 低的 價 格

26、 占 據(jù) 了 市 場 上 的 主 流 ， 在 5年 內(nèi) 這 種 格 局 難 以改 變 。鉛 酸 電 池 的 兩 大 “殺 手 ”： 失 水 ： 電 池 因 長 期 處 于 過 充 電 狀 態(tài) ， 電 解 液 中 的 水被 電 解 成 H2（ 氫 氣 ） 和 O2（ 氧 氣 ） ， 導 致 電 池 因 電解 液 干 涸 而 失 效 ！ 硫 化 ： 長 期 充 電 不 足 使 得 PbSO4（ 硫 酸 鉛 ）結 晶 附 著 在 極 板 上 ， 導 電 性 差 的 結 晶 阻 礙 了極 板 活 性 物 質(zhì) 和 電 解 液 的 反 應 ， 使 電 池 容 量下 降 、 內(nèi) 阻 增 大 。 鋰 離 子

27、電 池 ： 鋰 離 子 電 池 易 攜 帶 、 充 電 時 間 短 、 循 環(huán)壽 命 長 、 對 環(huán) 境 無 污 染 ， 但 在 過 充 和 過 放 狀 態(tài) 下 蓄 電池 會 發(fā) 生 爆 炸 ， 手 機 鋰 電 池 使 用 的 都 是 單 體 電 池 ， 并與 良 好 的 保 護 電 路 配 合 使 用 ， 基 本 上 杜 絕 了 爆 炸 問 題 ，在 電 動 自 行 車 上 必 須 使 用 串 聯(lián) 電 池 組 ， 這 使 得 保 護 電路 大 大 復 雜 化 加 鋰 電 池 的 制 造 成 本 偏 高 ， 這 也 阻 礙 了鋰 電 池 在 電 動 車 行 業(yè) 的 應 用 。 4、 電 機 ：

28、 將 蓄 電 池 化 學 能 轉(zhuǎn) 換 成 機 械 能 ， 使 車 輪 轉(zhuǎn)動 。 常 用 的 兩 輪 電 動 車 電 機 有 永 磁 無 刷 電 機 ， 齒 輪 無刷 電 機 。 四 大 件 相 互 關 系 電 池 是 電 動 車 的 核 心 部 件 ， 接 受 充 電 器 的 電能 ， 貯 存 起 來 最 終 通 過 電 機 將 電 能 輸 出 ， 輸 出受 控 于 控 制 器 。 充 電 器 是 直 接 與 蓄 電 池 聯(lián) 系 的設 備 ， 充 電 器 質(zhì) 量 參 數(shù) 的 好 壞 直 接 影 響 蓄 電 池的 電 氣 性 能 和 使 用 壽 命 ， 必 須 要 求 “配 套 ”。 控制 器 控 制 電 池 電 流 電 壓 輸 出 ， 有 欠 壓 保 護 功 能 ，“欠 壓 保 護 點 ”的 高 低 影 響 電 池 放 電 深 度 ， 因 此 ，影 響 行 駛 里 程 ， 過 低 會 造 成 過 放 電 ， 損 傷 蓄 電池 。 七 、 小 結 ： 控 制 器 從 早 期 的 全 硬 件 方 案 到 現(xiàn) 在 的全 軟 件 方 案 又 從 方 波 控 制 到 現(xiàn) 在 的 正 弦波 控 制 ， 技 術 越 來 越 成 熟 化 。 更 偏 向 了功 能 多 樣 化 、 操 作 簡 單 、 性 能 穩(wěn) 定 。