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控制器的結(jié)構(gòu)
一、控制器的命名、特點(diǎn)與工作原理 控制器的主要功能是控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，并能對(duì)整車的電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效的保護(hù)。驅(qū)動(dòng)不同形式、不同參數(shù)的電機(jī)，要選擇不同參數(shù)的控制器。國(guó)標(biāo)對(duì)電動(dòng)車用控制器的命名標(biāo)準(zhǔn)如下： 電動(dòng)自行車用各種型號(hào)的控制器特點(diǎn)如下表： 控制器名稱代表型號(hào)電路 結(jié)構(gòu)功率 管數(shù)價(jià) 格騎行模式功能描述 普通有刷zk3610a簡(jiǎn)單1-2低單一“電動(dòng)”騎行功能欠壓、限流/過(guò)流 智能有刷zkc3610e簡(jiǎn)單1-2中“助力”、“電 動(dòng)”、“定速”欠壓、限流/過(guò)流、 故障自檢/顯示 普通無(wú)刷wzk3610a復(fù)雜6高單一“電動(dòng)”騎行功能欠壓、限流/過(guò)流 智能無(wú)刷wzkc3610e復(fù)雜6高“助力”、“電 動(dòng)”、“定速”欠壓、限流、電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)、 缺相保護(hù)、故障自檢/顯示 各種控制器的特點(diǎn)不一樣，其內(nèi)部的工作原理也不一樣，下面我們分別介紹各種控制器的電路結(jié)構(gòu)與典型的電路圖。 二、通用模塊電路結(jié)構(gòu)與通用參數(shù) 1.典型有刷控制器的模塊電路與電路圖 一般普通有刷控制器的原理框圖如下： 內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元件的工作電壓。 pwm發(fā)生芯片可以根據(jù)轉(zhuǎn)把的輸入電壓輸出相應(yīng)脈沖寬度的方波給mos管驅(qū)動(dòng)電路。 mos管驅(qū)動(dòng)電路將pwm信號(hào)整形提供給mos。 mos管是大電流開(kāi)關(guān)元件，其導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間，受pwm信號(hào)的控制。 欠壓保護(hù)電路是當(dāng)電池電壓降低到控制器設(shè)定值以下時(shí)，pwm芯片停止了pwm信號(hào)的輸出，以保護(hù)電池不至于在低電壓情況下放電。 限流保護(hù)（或過(guò)流保護(hù)）電路是對(duì)控制器輸出的最大電流進(jìn)行限制，以保護(hù)電池、控制器、電機(jī)等不會(huì)出現(xiàn)允許范圍以上的大電流。 普通有刷控制器的代表型號(hào)是zk3610a，其典型電路圖如下：（有刷控制器ak3610a拷貝圖） 對(duì)普通有刷控制器來(lái)講，一般有以下通用參數(shù)： 標(biāo)稱項(xiàng)目使用參考 額定電壓匹配使用的電池額定電壓 額定電流允許長(zhǎng)時(shí)間放電的最大電流 欠壓保護(hù)電池電壓在保護(hù)數(shù)值以上允許給電機(jī)供電 限流／過(guò)流保護(hù)允許短時(shí)間放電的最大電流 使用溫度控制器內(nèi)部元器件能正常工作的溫度范圍 轉(zhuǎn)把信號(hào)可以正常調(diào)速的轉(zhuǎn)把信號(hào)電壓數(shù)值 剎車信號(hào)剎車時(shí)，閘把信號(hào)的高低電位 根據(jù)電動(dòng)車實(shí)際使用的環(huán)境（如溫度等）和匹配的部件（如電池電壓、轉(zhuǎn)把、閘把、電機(jī)功率等），選擇參數(shù)合適的控制器 2.典型無(wú)刷控制器的模塊電路與電路圖 一般普通無(wú)刷控制器的原理框圖如下： 內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元件的工作電壓。 主處理芯片根據(jù)無(wú)刷電機(jī)的霍耳信號(hào)對(duì)上三路和下三路的mos管驅(qū)動(dòng)電路給出有選擇性的打開(kāi)與關(guān)閉信號(hào)，以完成對(duì)電機(jī)的換向。同時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)把的輸入電壓大小將相應(yīng)脈沖寬度的載波信號(hào)與下三路mos管導(dǎo)通信號(hào)混合，以達(dá)到控制電機(jī)速度的目的。 mos管驅(qū)動(dòng)電路將pwm信號(hào)整形放大，提供給mos。另外，對(duì)于上三路的三個(gè)mos管來(lái)說(shuō)，它們的驅(qū)動(dòng)電平要求高于電池供電電壓，因此mos驅(qū)動(dòng)電路還要具有升壓功能，將上三路的mos管導(dǎo)通信號(hào)變成高于電池電壓的超高方波信號(hào)。 mos管是大電流開(kāi)關(guān)元件，其導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間，受導(dǎo)通信號(hào)與pwm信號(hào)合成的混合信號(hào)控制。 欠壓保護(hù)電路是當(dāng)電池電壓降低到控制器設(shè)定值以下時(shí)，pwm芯片停止了pwm信號(hào)的輸出，以保護(hù)電池不至于在低電壓情況下放電。 限流保護(hù)（或過(guò)流保護(hù)）電路是對(duì)控制器輸出的最大電流進(jìn)行限制，以保護(hù)電池、控制器、電機(jī)等不會(huì)出現(xiàn)允許范圍以上的大電流。 普通無(wú)刷控制器的代表型號(hào)是wzk3610a，其典型電路圖如下：（無(wú)刷控制器wzk3610a 拷貝） 對(duì)普通無(wú)刷控制器來(lái)講，一般有以下通用參數(shù)： 標(biāo)稱項(xiàng)目使用參考 額定電壓匹配使用的電池額定電壓 額定電流允許長(zhǎng)時(shí)間放電的最大電流 欠壓保護(hù)電池電壓在保護(hù)數(shù)值以上允許給電機(jī)供電 限流／過(guò)流保護(hù)允許短時(shí)間放電的最大電流 使用溫度控制器內(nèi)部元器件能正常工作的溫度范圍 轉(zhuǎn)把信號(hào)可以正常調(diào)速的轉(zhuǎn)把信號(hào)電壓數(shù)值 剎車信號(hào)剎車時(shí)，閘把信號(hào)的高低電位 電機(jī)相位允許匹配60度/120度相角的無(wú)刷電機(jī) 其參數(shù)的使用可以參考有刷控制器參數(shù)的使用說(shuō)明，需要強(qiáng)調(diào)的是無(wú)刷控制器相位必須和無(wú)刷電機(jī)相位一致，電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。 三、電動(dòng)車控制器的輸入信號(hào)特征 從上面有刷和無(wú)刷控制器的電路圖可以看出，控制器的負(fù)載是有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)，輸入控制信號(hào)都是轉(zhuǎn)把與閘把。轉(zhuǎn)把與閘把的形式不一樣，它們的信號(hào)特征也不一樣，控制器能接受什么樣的轉(zhuǎn)把信號(hào)與閘把信號(hào)，就要選擇什么信號(hào)的轉(zhuǎn)把與閘把。下面講一下有關(guān)轉(zhuǎn)把與閘把的信號(hào)特征。 1．轉(zhuǎn)把的形式、信號(hào)特征及其信號(hào)改制 電動(dòng)車的轉(zhuǎn)把有3根引線：分別是電源（+5v），地線，轉(zhuǎn)把信號(hào)線（線形連續(xù)變化信號(hào)）。（圖41） 電動(dòng)車上使用的轉(zhuǎn)把有光電轉(zhuǎn)把和霍耳轉(zhuǎn)把兩種，目前采用霍耳轉(zhuǎn)把的電動(dòng)車占絕大多數(shù)?；舳D(zhuǎn)把的內(nèi)部電路如圖：（線形霍耳元件電路原理圖） 常見(jiàn)線性霍爾元件型號(hào)有 3501350335083515351635173518 霍耳轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小，取決于霍耳元件周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把，改變了霍耳元件周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，也就改變了霍耳轉(zhuǎn)把的輸出電壓。 在電動(dòng)車上使用的霍耳轉(zhuǎn)把的信號(hào)有以下幾種： 輸出電壓正把/5v供電反把／5v供電 單霍耳轉(zhuǎn)把1.1-4.2(最多)4.2-1.1(少量) 單霍耳轉(zhuǎn)把2.6-3.7(極少)3.7-2.6 單霍耳轉(zhuǎn)把1- 單霍耳轉(zhuǎn)把2.5-44-2.5 雙霍耳轉(zhuǎn)把0-55-0 光電轉(zhuǎn)把0-5(少量)5-0 其中最常用的是以下兩種信號(hào)的轉(zhuǎn)把：1-4.2v（俗稱正把），4.2-1v（俗稱反把）。兩種信號(hào)的轉(zhuǎn)把中，是1.0v～4.2v的轉(zhuǎn)把占絕大多數(shù)。其它輸出電壓的轉(zhuǎn)把，目前市場(chǎng)中存在很少，已成為事實(shí)中的非標(biāo)產(chǎn)品，這種非標(biāo)的轉(zhuǎn)把在早期的電動(dòng)車上使用比較多。因此目前市場(chǎng)上通用的控制器絕大多數(shù)是識(shí)別1-4.2v轉(zhuǎn)把信號(hào)的產(chǎn)品。當(dāng)電動(dòng)車的轉(zhuǎn)把或控制器需要維修更換時(shí)，一旦遇到轉(zhuǎn)把信號(hào)與控制器不匹配的情況時(shí)，這就需要對(duì)轉(zhuǎn)把進(jìn)行改制，使其輸出信號(hào)能匹配控制器。 轉(zhuǎn)把輸出信號(hào)改制：將轉(zhuǎn)把拆開(kāi)，改變轉(zhuǎn)把里面磁鋼工作面的極性，就可以改變轉(zhuǎn)把輸出的電位。如果轉(zhuǎn)把內(nèi)有兩個(gè)磁鋼，分別將兩個(gè)磁鋼都轉(zhuǎn)180°，再裝好；如果轉(zhuǎn)把內(nèi)只有1個(gè)磁鋼，將磁鋼取出，反轉(zhuǎn)180°后，裝好轉(zhuǎn)把，這樣就改變了轉(zhuǎn)把里面霍耳元件工作磁場(chǎng)的起始位置，從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)把輸出信號(hào)的改制。（2個(gè)圖——圖42，圖43） 2．閘把的形式與剎車信號(hào)及其信號(hào)改制 轉(zhuǎn)把信號(hào)是電動(dòng)車電機(jī)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，閘把信號(hào)是電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)信號(hào)。電動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)要求電動(dòng)車在剎車制動(dòng)時(shí)，控制器應(yīng)能自動(dòng)切斷對(duì)電機(jī)的供電。因此電動(dòng)車閘把上應(yīng)該有閘把位置傳感元件，在有捏剎車把動(dòng)作時(shí)，將剎車信號(hào)傳給控制器，控制器接受到剎車信號(hào)后，立即停止對(duì)電機(jī)的供電。 電動(dòng)車閘把的位置傳感元件有機(jī)械式微動(dòng)開(kāi)關(guān)（分機(jī)械常開(kāi)和機(jī)械常閉兩種）和開(kāi)關(guān)型霍耳感應(yīng)元件（分剎車低電位和剎車高電位兩種）兩種。 常見(jiàn)單極性開(kāi)關(guān)霍爾元件型號(hào)的型號(hào)有：312231233141314331443161324033613362 其典型內(nèi)部電路如下： （開(kāi)關(guān)霍耳元件電路原理圖） 一般機(jī)械常開(kāi)的剎車信號(hào)是常高電位，當(dāng)剎車時(shí)，閘把內(nèi)部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，其信號(hào)變成低電位。（機(jī)械常開(kāi)閘把電位原理圖） 一般機(jī)械常閉的剎車信號(hào)是常低電位，當(dāng)剎車時(shí)，閘把內(nèi)部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，其信號(hào)變成高電位。(機(jī)械常閉閘把的電位原理圖) 一般電子低電位閘把的剎車信號(hào)是常高電位，當(dāng)剎車時(shí)，閘把內(nèi)部的霍耳元件信號(hào)翻轉(zhuǎn)，其信號(hào)變成低電位。（電子低電位剎車電路原理圖） 一般電子高電位閘把的剎車信號(hào)是常低電位，當(dāng)剎車時(shí)，閘把內(nèi)部的霍耳元件信號(hào)翻轉(zhuǎn)，其信號(hào)變成高電位。（acad圖） （電子高電位剎車電路原理圖） 剎車信號(hào)高低電位的變化，是控制器識(shí)別電動(dòng)車是否處于剎車狀態(tài)，從而判斷控制器是否給電機(jī)供電。當(dāng)電動(dòng)車的閘把或控制器需要維修更換時(shí)，會(huì)遇到閘把信號(hào)與控制器不匹配的情況時(shí)，這就需要對(duì)閘把進(jìn)行改制，使其輸出信號(hào)能匹配控制器。因此在維修實(shí)踐中，不論閘把的形式如何，也不論控制器識(shí)別何種剎車信號(hào)，應(yīng)做到能對(duì)各種形式的剎車信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，以匹配成控制器能識(shí)別的信號(hào)。 以下是識(shí)別低電位剎車信號(hào)（高電位不是剎車狀態(tài)）的控制器使用各種閘把的外部接線圖。（機(jī)械常閉閘把改進(jìn)用于低電位剎車電路）、（電子高電位剎車電路改進(jìn)用于低電位剎車控制器） 大圖框表示控制器，虛線圖框表示閘把內(nèi)部電路，其他線路或電子元器件是實(shí)現(xiàn)信號(hào)改制需要增加的部分。 以下是識(shí)別高電位剎車信號(hào)（低電位不是剎車狀態(tài)）的控制器使用各種閘把的外部接線圖。（機(jī)械常開(kāi)閘把改進(jìn)用于高電位剎車電路）、（電子低電位剎車電路改進(jìn)用于高電位剎車控制器） 大圖框表示控制器，虛線圖框表示閘把內(nèi)部電路，其他線路或電子元器件是實(shí)現(xiàn)信號(hào)改制需要增加的部分。 第二節(jié) 控制器的正確安裝 在安裝控制器的時(shí)候，一定注意要將與控制器相連接的接插件，垂直地面方向擺放，這樣可以防止接插件積水。將控制器的引線用尼龍?jiān)鷰Ч潭ㄔ谲圀w上，防止引線與車體發(fā)生摩擦而損壞引線。盡量將控制器安裝位置抬高遠(yuǎn)離地面，另外控制器外殼的開(kāi)口面朝下，這樣可以防止控制器進(jìn)水。 |
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來(lái)自： 樂(lè)途鋰電車 > 《電動(dòng)自行車技術(shù)資料》
