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2018-08-06 10:23

電動車控制器主要功能特點及原理

電動車控制器主要功能特點及原理

電動車控制器主要功能特點
電動車控制器是用來控制電動車電機的啟動、運行、進(jìn)退、速度、停止以及電動車的其它電子器件的核心控制器件,它就象是電動車的大腦,是電動車上重要的部件。電動車就目前來看主要包括電動自行車、電動二輪摩托車、電動三輪車、電動三輪摩托車、電動四輪車、電瓶車等,電動車控制器也因為不同的車型而有不同的性能和特點;
  電動車控制器主要功能特點如下:
  超靜音設(shè)計技術(shù):獨特的電流控制算法,能適用于任何一款無刷電動車電機,并且具有相當(dāng)?shù)目刂菩Ч,提高了電動車控制器的普遍適應(yīng)性,使電動車電機和控制器不再需要匹配。
  恒流控制技術(shù):電動車控制器堵轉(zhuǎn)電流和動態(tài)運行電流完全一致,保證了電池的壽命,并且提高了電動車電機的啟動轉(zhuǎn)矩。
  自動識別電機模式系統(tǒng):自動識別電動車電機的換向角度、霍爾相位和電機輸出相位,只要控制器的電源線、轉(zhuǎn)把線和剎車線不接錯,就能自動識別電機的輸入幾輸出模式,可以省去無刷電動車電機接線的麻煩,大大降低了電動車控制器的使用要求。
  隨動abs系統(tǒng):具有反充電/汽車EABS剎車功能,引入了汽車級的EABS防抱死技術(shù),達(dá)到了EABS剎車靜音、柔和的效果,不管在任何車速下保證剎車的舒適性和穩(wěn)定性,不會出現(xiàn)原來的abs在低速情況下剎車剎不住的現(xiàn)象,完全不損傷電機,減少機械制動力和機械剎車的壓力,降低剎車噪音,大大增加了整車制動的安全性;并且剎車、減速或下坡滑行時將EABS產(chǎn)生的能量反饋給電池,起到反充電的效果,從而對電池進(jìn)行維護(hù),延長電池壽命,增加續(xù)行里程,用戶可根據(jù)自己的騎行習(xí)慣自行調(diào)整EABS剎車深度。
  電機鎖系統(tǒng):在警戒狀態(tài)下,報警時控制器將電機自動鎖死,控制器幾乎沒有電力消耗,對電機沒有特殊要求,在電池欠壓或其他異常情況下對電動車正常推行無任何影響。
  自檢功能:分動態(tài)自檢和靜態(tài)自檢,控制器只要在上電狀態(tài),就會自動檢測與之相關(guān)的接口狀態(tài),如轉(zhuǎn)把,剎把或其它外部開關(guān)等等,一旦出現(xiàn)故障,控制器自動實施保護(hù),充分保證騎行的安全,當(dāng)故障排除后控制器的保護(hù)狀態(tài)會自動恢復(fù)。
  反充電功能:剎車、減速或下坡滑行時將EABS產(chǎn)生的能量反饋給電池,起到反充電的效果,從而對電池進(jìn)行維護(hù),延長電池壽命,增加續(xù)行里程。
  堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能: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),控制器將限流值社頂在固定值,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(hù)電機和電池,節(jié)省電能;如電機處于短路狀態(tài),控制器則使輸出電流控制在2A以下,以確?刂破骷半姵氐陌踩。
  動靜態(tài)缺相保護(hù):指在電機運行狀態(tài)時,電動車電機任意一相發(fā)生斷相故障時,控制器實行保護(hù),避免造成電機燒毀,同時保護(hù)電動車電池、延長電池壽命。
  功率管動態(tài)保護(hù)功能:控制器在動態(tài)運行時,實時監(jiān)測功率管的工作情況,一旦出現(xiàn)功率管損壞的情況,控制器馬上實施保護(hù),以防止由于連鎖反應(yīng)損壞其他的功率管后,出現(xiàn)推車比較費力的現(xiàn)象。
  防飛車功能:解決了無刷電動車控制器由于轉(zhuǎn)把或線路鼓掌引起的飛車現(xiàn)象,提高了系統(tǒng)的安全性。
  1+1助力功能:用戶可自行調(diào)整采用自向助力或反向助力,實現(xiàn)了在騎行中輔以動力,讓騎行者感覺更輕松。
  巡航功能:自動/手動巡航功能一體化,用戶可根據(jù)需要自行選擇,8秒進(jìn)入巡航,穩(wěn)定行使速度,無須手柄控制。
  模式切換功能:用戶可切換電動模式或助力模式。
  防盜報警功能:超靜音設(shè)計,引入汽車級的遙控防盜理念,防盜的穩(wěn)定性更高,在報警狀態(tài)下可鎖死電機,報警喇叭音效高達(dá)125dB以上,具有極強的威懾力。并具有自學(xué)習(xí)功能,遙控距離長達(dá)150米不會有誤碼產(chǎn)生。
  倒車功能:控制器增加了倒車功能,當(dāng)用戶在正常騎行時,倒車功能失效,當(dāng)用戶停車時,按下倒車功能鍵,可進(jìn)行輔助倒車,并且倒車速度最高不超過10km/h。
  遙控功能:采用先進(jìn)的遙控技術(shù),長達(dá)256的加密算法,靈敏度多極可調(diào),加密性能更好,并且絕無重碼現(xiàn)象發(fā)生,接大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并具有自學(xué)習(xí)功能,遙控距離長達(dá)150米不會有誤碼產(chǎn)生。
  高速控制:采用最新的為馬達(dá)控制設(shè)計專用的單片機,加入全心的BLDC控制算法,適用于低于6000rpm高速、中速或低速電機控制。
  電機相位:60度120度電機自動兼容,不管是60度電機還是120度電機,都可以兼容,不需要修改任何設(shè)置。
兼容功能:普通,自學(xué)習(xí),無霍爾,36V,48V,60V全兼容。
正弦波功能:正弦波優(yōu)點 噪音小,大負(fù)載時震動小。
    霍爾補償功能:可以實現(xiàn)任意一個霍爾壞,都可以作為有霍爾使用,簡單說就是真正的無霍爾零啟動,只要電機有兩個霍爾好的都可以為有霍爾狀態(tài),因為電機在同時壞兩個霍爾的幾率很低。
一、控制器與保護(hù)功能
(一)控制器簡介
簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片(或單片機)組成。周邊器件是一些功能器件,如執(zhí)行、采樣等,它們是電阻、傳感器、橋式開關(guān)電路,以及輔助單片機或?qū)S眉呻娐吠瓿煽刂七^程的器件;單片機也稱微控制器,是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調(diào)制功能電路以及能使開關(guān)電路功率管導(dǎo)通或截止、通過方波控制功率管的的導(dǎo)通時間以控制電機轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電路、輸入輸出端口等集成在一起,而構(gòu)成的計算機片。這就是電動自行車的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出現(xiàn)的高技術(shù)產(chǎn)品。
控制器的設(shè)計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關(guān)器件電路及周邊器件布局等,直接關(guān)系到整車的性能和運行狀態(tài),也影響控制器本身性能和效率。不同品質(zhì)的控制器,用在同一輛車上,配用同一組相同充放電狀態(tài)的電池,有時也會在續(xù)駛能力上顯示出較大差別。
(二)控制器的型式
目前,電動自行車所采用的控制器電路原理基本相同或接近。
有刷和無刷直流電機大都采用脈寬調(diào)制的PWM控制方法調(diào)速,只是選用驅(qū)動電路、集成電路、開關(guān)電路功率晶體管和某些相關(guān)功能上的差別。元器件和電路上的差異,構(gòu)成了控制器性能上的不大相同?刂破鲝慕Y(jié)構(gòu)上分兩種,我們把它稱為分離式和整體式。
1、分離式  所謂分離,是指控制器主體和顯示部分分離(圖4-22、圖4-23)。后者安裝在車把上,控制器主體則隱藏在車體包廂或電動箱內(nèi),不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機間連線距離縮短,車體外觀顯得簡潔。
2、一體式  控制部分與顯示部分合為一體,裝在一個精致的專用塑料盒子里。盒子安裝在車把的正中,盒子的面板上開有數(shù)量不等的小孔,孔徑4~5mm,外敷透明防水膜。孔內(nèi)相應(yīng)位置設(shè)有發(fā)光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。
(三)控制器的保護(hù)功能
保護(hù)功能是對控制器中換相功率管、電源免過放電,以及電動機在運行中,因某種故障或誤操作而導(dǎo)致的可能引起的損傷等故障出現(xiàn)時,電路根據(jù)反饋信號采取的保護(hù)措施。電動自行車基本的保護(hù)功能和擴展功能如下:
1、制動斷電  電動自行車車把上兩個鉗形制動手把均安裝有接點開關(guān)。當(dāng)制動時,開關(guān)被推押閉合或被斷開,而改變了原來的開關(guān)狀態(tài)。這個變化形成信號傳送到控制電路中,電路根據(jù)預(yù)設(shè)程序發(fā)出指令,立即切斷基極驅(qū)動電流,使功率截止,停止供電。因而,既保護(hù)了功率管本身,又保護(hù)了電動機,也防止了電源的浪費。
2、欠壓保護(hù)  這里指的是電源的電壓。當(dāng)放電最后階段,在負(fù)載狀態(tài)下,電源電壓已經(jīng)接近“放電終止電壓”,控制器面板(或儀表顯示盤)即顯示電量不足,引起騎行者的注意,計劃自己的行程。當(dāng)電源電壓已經(jīng)達(dá)到放終時,電壓取樣電阻將分流信息饋入比較器,保護(hù)電路即按預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出指令,切斷電流以保護(hù)電子器件和電源。
3、過流保護(hù)  電流超限對電機和電路一系列元器件都可能造成損傷,甚至燒毀,這是絕對應(yīng)當(dāng)避免的?刂齐娐分,必須具備這種過電流的保護(hù)功能,在過流時經(jīng)過一定的延時即切斷電流。
4、過載保護(hù)  過載保護(hù)和過電流保護(hù)是相同的,載重超限必然引起電流超限。電動自行車說明書上都特別注明載重能力,但有的騎行者或未注意這一點,或抱著試一下的心理故意超載。如果沒有這種保護(hù)功能,不一定在哪個環(huán)節(jié)上引起損傷,但首當(dāng)其沖的就是開關(guān)功率管,只要無刷控制器功率管燒毀一只,變成兩相供電后電動機運轉(zhuǎn)即變得無力,騎行者立即可以感覺到脈動異常;若繼續(xù)騎行,接著就燒毀第2個、第3個功率管。有兩相功率管不工作,電動機即停止運行,有刷電機則失去控制功能。因此,由過載引起的過電流是很危險的。但只要有過電流保護(hù),載重超限后電路自動切斷電源,因超載而引起的一系列后果都可以避免。
5、欠速保護(hù)  仍然屬于過流保護(hù)范疇,是為不具備0速起步功能的無刷控制系統(tǒng)而設(shè)置,
6、限速保護(hù)  是助力型電動自行車獨有的設(shè)計控制程序。車速超過某一預(yù)定值時,電路停止供電不予助力。對電動型電動自行車而言,統(tǒng)一規(guī)定車速為20km/h,車用電動機在設(shè)計時,額定轉(zhuǎn)速就已經(jīng)設(shè)定好了,控制電路也已經(jīng)設(shè)好。電動自行車只能在不超過這個速度狀態(tài)下運行。
控制器的位置不會影響到性能,主要視設(shè)計者的意圖。
但有幾項原則:
(1)在運行操作允許時;
(2)在整體布置允許時;
(3)在線路布設(shè)要求時;
(4)在配套設(shè)施要求時