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1、电动车控制器第1页，本讲稿共30页 电动车电动车控制器控制器 随着社会的发展，电动车以其安全、快捷、方便、易于操作、易于维修、价格低廉、适用人群广泛等优势，被越来越多的人们所青睐。其电动车的工作稳定性及安全是生产厂家一直在关心的。而控制器则是整个车子的核心。第2页，本讲稿共30页 目录控制器工作原理控制器工作原理控制器种类控制器种类2 控制器常用功能和保护功能控制器常用功能和保护功能3 控制器常见故障分析与建议控制器常见故障分析与建议4控制器的技术要求控制器的技术要求5 电动车四大件及相互间的关系电动车四大件及相互间的关系6 小结小结71第3页，本讲稿共30页 一、控制器的工作原理一、控制器的
2、工作原理第4页，本讲稿共30页 控制器控制器(MCU),驱动驱动,电机绕组及霍儿位置传感器：电机绕组及霍儿位置传感器：第5页，本讲稿共30页 控制器内部结构控制器内部结构 控控制制器器功功率率管管控制器单片机（控制器单片机（MCU）控制器功率管控制器功率管铝合金散热片铝合金散热片第6页，本讲稿共30页 二、控制器的种类二、控制器的种类现市场常用的现市场常用的5种智能控制器和一种新型的控制器种智能控制器和一种新型的控制器1.方波控制器：方波控制器：采用霍尔传感器采集转子位置，以此为基准信号控制绕组强制换相而达到让电机转动，因为它的技术成熟，也是市场上普遍使用的控制器。缺点是：方波控制器对于整个电
3、动车来说，电机换相导致电流突变而导致转矩脉动较大，使车子启动噪音大且不平稳，起步扭矩小，效率不高。2.零功耗控制器：零功耗控制器：把电源锁钥匙关掉，然后按一下车把上的防盗键。控制器进入防盗预警状态，强行推动电机时，触发控制器里单片机工作，喇叭会发出 报警声并锁死电机。第7页，本讲稿共30页 3.3.无霍尔控制器：无霍尔控制器：因为没有霍尔传感器件，所以采用的是一种反向电压的模糊计算方式而达到换相，这种控制器一般用在维修市场，特点是：免去了配对相位的麻烦，装上就能使用。缺点是：因没有霍尔传感器件，所以起步有死角，效率比方波控制器还低。此类型控制器也逐渐被市场所淘汰。4.智能双模控制器：智能双模控
4、制器：双模，顾名思义就是两种工作模式，普通方波控制+无霍尔控制，在普通状态下，控制器可自动识别电动车电机的换相角度，霍尔相位和电机输出相位，当电动车在正常行驶时，出现霍尔故障或者霍尔器件坏掉时，可以自动检测到并平滑的过渡到无霍尔模式，方便用户将车骑到维修店，维修好后又能自动切换回有霍尔状态。这种控制器挤掉了老的单纯的无霍尔控制器，成为二级维修市场的主要产品。有部分整车公司也在使用这种控制器。第8页，本讲稿共30页5.正弦波控制器：正弦波控制器：正弦控制器是理想的控制器模式，基于空间矢量变频控制算法，控制器转换效率高，能有效减少控制器温升和延长电池续航里程，解决了车子在起步时出现的抖动和不平稳而
5、且起步扭矩大，效率高，但温升较快，对控制器本身的器件都是考验，要配合正弦电机才能达到最佳的效果。6.总线控制器：总线控制器：一种新型的控制方式，内部同样是采用方波桥式开关电路，整车的仪表和控制器是配合使用，车身前后电路连接，中间只有三根线，一根电源正，一根电源负，一根通讯线，采用的是汽车总线技术。因其线束少了，节点少了，故障点也就少了。第9页，本讲稿共30页 三、控制器常用功能三、控制器常用功能3.1常用功能：常用功能：1、自检功能：、自检功能：控制器只要在上电状态，就会自动检测与之相关的接口状态，如转把，刹把或其它外部开关等等，一旦出现故障，控制器自动实施保护，充分保证骑行的安全，当故障排除
6、后控制器的保护状态会自动恢复。2、启动方式、启动方式：软启动和硬启动。软件启动：可以保护电池，保护电机，起步平缓。硬启动：在起步时的电流是不可控的过载电流，起步生猛，对电池同电机伤害极大 3、防盗功能、防盗功能：针对控制器而言分两种，一种是分体式的，和一体式的。车子在防盗状态下，电机在受到外力转动或者车身受到外界的震动时，车子均可发出报警，同时锁死电机。4、电子刹车：、电子刹车：控制器使电机产生和电机运行方向相反的机械能，起到缩小制动距离、保护机械制动装置的效果。第10页，本讲稿共30页5、反充电功能：、反充电功能：在刹车、减速或下坡滑行时控制器将电机产生的能量反馈给电池，起到充电的效果，延长
7、电池寿命，增加了续航里程。6、防飞车功能：、防飞车功能：电动车控制器不会因转把或线路故障引起飞车现象。提高了系统的安全性。7、1+1助力功能：助力功能：能自动检测中轴转速，实现了在骑行中辅以动力，让骑行者感觉轻松。8、巡航功能：、巡航功能：分自动巡航和手动巡航，能根据需要自行选择，进入巡航的时间，稳定行驶速度，无须手柄控制。9、限速功能：、限速功能：按下限速开关，电动车只能以不超过20km/h的速度行使。第11页，本讲稿共30页3.2保护功能保护功能：1、过流保护、过流保护：控制器时刻在对电源线，电机相线，内部功率器件和MOS管进行检测，出现电源短路、电机相线短路或有MOS管烧坏时能及时停止输
8、出，防止控制器烧坏或击穿更多MOS管。有效的保护控制器和电池。2、欠压保护、欠压保护：当电池电压低于控制器设定的电压值时，控制器停止输出，进入欠压保护状态，保护电池，防止电池过放而减少使用寿命或损坏。第12页，本讲稿共30页3、堵转保护、堵转保护：控制器能自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态，如果过流时是处于运行状态，控制器将限流值设定在固定值，以保持整车的驱动能力；如电机处于纯堵转状态，则控制器2秒后将限流值控制在10A以下，起到保护电机和电池，节省电能；确保控制器及电池的安全。第13页，本讲稿共30页 四、控制器常见故障分析四、控制器常见故障分析影响控制器性能
9、的因素从表现形式来看，一般有以下四种影响控制器性能的因素从表现形式来看，一般有以下四种：1、控制器功率管损坏、控制器功率管损坏：一般有以下几种可能：电机损坏引起的；功率管本身的质量差或选用等级不够引起的；安装或振动松动引起的；电机过载引起的；功率管驱动电路损坏或参数设计不合理引起的。应改进驱动电路设计，选用匹配的功率器件。2、控制器内部供电电路损坏：、控制器内部供电电路损坏：一般有以下几种可能：控制器内部电路短路；外围控制部件短路；外部引线短路。出现这种情况应改进电源电路的布局，设计单独的供电电路，与大电流工作区域分开。各引出线做短路保护并附接线说明。第14页，本讲稿共30页 3、控制器工作时
10、断时续：、控制器工作时断时续：一般有以下几种可能：器件本身在高温或低温环境下参数发生漂移；控制器总体设计功耗大，导致某些器件局部温度过高而使器件本身进入保护状态；接触不良。出现这种现象应选用耐温适合的元件，降低控制器整体功耗，控制温升。4、控制器连接线老化磨损及接插件接触不良或脱落引起控、控制器连接线老化磨损及接插件接触不良或脱落引起控制信号丢失：制信号丢失：一般有以下几种可能：线材选择不合理；对线材的保护不完善；接插件的选型不好；线束与接插件的压接不牢。线束与接插件之间，接插件与接插件之间应连接可靠，应做到耐高温、防水、抗震，防氧化，防磨损。第15页，本讲稿共30页五、控制器的技术要求五、控
11、制器的技术要求1.外观要求 控制器外观应光洁、平整、无裂痕、毛刺飞边、锈蚀等工艺缺陷、连接紧固、引出线应完整无损、标签字迹和内容应清晰无误，且不得脱落。2.标志 应具有制造厂标志或厂家代理、标志、产品型号或规格、额定电压、限流值、欠压值、转把电压、相位角、刹车方式、特殊功能标注及相关内容标注。第16页，本讲稿共30页3.控制器引出线长度要求：3.1控制器引出线要求：应露出控制器长150mm(不含插件尺寸)。3.2 控制器出线要求：线位及线色应符合个型号控制器出线图要求。3.3线径要求：相线与主电源线采用耐高温线，截面积应不小于2.5mm、电门锁线截面积不应小于0.75mm、其余功能线截面积不应
12、小于0.3mm。3.4各功能接插件护套需全部采用阻燃耐高温材料，接插件需全部采用标准磷铜镀镍材料接插件。3.5各接插件拉脱力应大于50N。第17页，本讲稿共30页4.绝缘介电强度 控制器电源输入线与机壳之间应能承受50HZ或60HZ实际正弦波形电压500V，5MA,历时1分钟，无击穿现象。5.绝缘电阻 控制器导电部分对外壳之间的常态绝缘电阻应大于等于100M。6.耐高温性能 温度在602，额定负载条件下，控制器持续运行2小时后应能正常工作，其绝缘电阻不小于2 M。第18页，本讲稿共30页7.低温性能 当恒温-101时，不通电持续2小时后，绝缘电阻应大于等于20 M，控制器应能正常工作。8.调速
13、功能 当控制器接受1.2V4.1V调速信号或等效数字信号时，应能对所控电机进行连续平稳的无级调速。9.制动断电功能 当制动器进行制动动作时，控制器应能接受制动信号，并立即切断电机的供电电源。第19页，本讲稿共30页10.电机转速信号 在额定电压情况下电机转速由低到高时控制器同时输出相线信号转速电压：36V控制器013V。11.欠压保护功能 控制器应具有欠压保护功能，36V控制器欠压点：32.5V。12.防盗功能 控制器应具有智能选择锁电机模式的防盗功能，及由控制器内部智能识别锁电机模式，要求不同型号厂家电机都能智能识别并锁住电机。第20页，本讲稿共30页13.相线短路功能 电机在运行过程中任意
14、短路电机相线，控制器应无损坏。14.反充电保护 电动车正常运行后关闭电门锁，控制器不会受到反电势的冲击而损坏功率管。15.温升要求 在常温、额定负载条件下，运行30分钟，控制器性能正常，外壳温升不得超过50度。第21页，本讲稿共30页16.疲劳实验 将电机加载到最大输出功率时，连续工作4小时控制器应无损坏；将电机加栽到100转/分时，连续工作15分钟，控制器应无损坏。（允许控制器内部保护）17.堵转保护功能 在电机加载停止转动后3-5秒钟起到保护作用。18.限流值 最大输出限流：标称的限流值1A。19.控制器防水性能 在水深30CM水里，浸泡30分钟应无进水现象。第22页，本讲稿共30页控制器
15、测功曲线图：控制器测功曲线图：第23页，本讲稿共30页六、电动车四大件六、电动车四大件1、控制器、控制器：控制器是控制电机转速的部件，也是电动车电气系统的核心，具有欠压、限流、过流保护、多种骑行模式和整车电气部件自检功能。控制器是电动车能量管理与各种控制信号处理的核心部件。2、充电器：、充电器：给蓄电池充电，将市电转换成直流电并控制其电流和电压充入蓄电池贮存起来。当前电动车所配置的充电器多属于传统的三段式充电器：恒流-恒压-涓流（浮充）。充电开始时，先恒流充电，迅速给电池补充能量；等电池电压上升以后，转为恒压充电，此时电池能量缓慢补充，电池电压继续上升；第24页，本讲稿共30页 达到充电器的充
16、电终止电压值时，转为涓流充电，小电流充电以保养电池和供给电池的自放电电流。但是没能解决温度变化导致电池最高充电电压值随着变化的问题，正是因为如此，电池夏季过充，冬季欠充造成铅酸电池缺水和硫酸盐化，使得电池寿命受到严重损害。为了让这一现象不发生，应该给充电器加温度检测。第25页，本讲稿共30页充电电压分析图：充电电压分析图：第26页，本讲稿共30页3、电池：电池：是电动车动力来源，用于供给电机电能。现常用的有铅酸电池和锂离子电池。铅酸电池铅酸电池：传统的铅酸电池凭借成熟的技术和较低的价格占据了市场上的主流，在5年内这种格局难以改变。铅酸电池的两大铅酸电池的两大“杀手杀手”：失水：电池因长期处于过
17、充电状态，电解液中的水被电解成H2（氢气）和O2（氧气），导致电池因电解液干涸而失效！硫化：长期充电不足使得PbSO4（硫酸铅）结晶附着在极板上，导电性差的结晶阻碍了极板活性物质和电解液的反应，使电池容量下降、内阻增大。第27页，本讲稿共30页 锂离子电池锂离子电池：锂离子电池易携带、充电时间短、循环寿命长、对环境无污染，但在过充和过放状态下蓄电池会发生爆炸，手机锂电池使用的都是单体电池，并与良好的保护电路配合使用，基本上杜绝了爆炸问题，在电动自行车上必须使用串联电池组，这使得保护电路大大复杂化加锂电池的制造成本偏高，这也阻碍了锂电池在电动车行业的应用。4、电机：、电机：将蓄电池化学能转换成机
18、械能，使车轮转动。常用的两轮电动车电机有永磁无刷电机，齿轮无刷电机。第28页，本讲稿共30页四大件相互关系四大件相互关系 电池是电动车的核心部件，接受充电器的电能，贮存起来最终通过电机将电能输出，输出受控于控制器。充电器是直接与蓄电池联系的设备，充电器质量参数的好坏直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命，必须要求“配套”。控制器控制电池电流电压输出，有欠压保护功能，“欠压保护点”的高低影响电池放电深度，因此，影响行驶里程，过低会造成过放电，损伤蓄电池。第29页，本讲稿共30页 七、小结：七、小结：控制器从早期的全硬件方案到现在的全软件方案又从方波控制到现在的正弦波控制，技术越来越成熟化。更偏向了功能多样化、操作简单、性能稳定。第30页，本讲稿共30页