【免费下载】电动车控制器原理图解
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电动车控制器原理及电路图2008-10-29 15:27控制器原理及电路图车用电机控制器近年来的发展速度之快,使人难以想象,操作上越来越“傻瓜”化,而显示则越来越复杂化。
比如,车速的控制已经发展到“巡航锁定”;驱动方面,有的同时具有电动性能和助力功能,如果转换到助力状态,借助链条张力测力器,或中轴扭力传感器,只要用脚踏动脚蹬,便可执行助力或确定助力的大小。
这期本刊开始给您讲述控制器的知识,让您对控制器有一个更全面的了解。
一、控制器与保护功能(一)控制器简介简略地讲控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。
周边器件是一些功能器件,如执行、采样等,它们是电阻、传感器、桥式开关电路,以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件;单片机也称微控制器,是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器和脉宽调制功能电路以及能使开关电路功率管导通或截止、通过方波控制功率管的的导通时间以控制电机转速的驱动电路、输入输出端口等集成在一起,而构成的计算机片。
这就是电动自行车的智能控制器。
它是以“傻瓜”面目出现的高技术产品。
控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等,直接关系到整车的性能和运行状态,也影响控制器本身性能和效率。
不同品质的控制器,用在同一辆车上,配用同一组相同充放电状态的电池,有时也会在续驶能力上显示出较大差别。
(二)控制器的型式目前,电动自行车所采用的控制器电路原理基本相同或接近。
有刷和无刷直流电机大都采用脉宽调制的PWM控制方法调速,只是选用驱动电路、集成电路、开关电路功率晶体管和某些相关功能上的差别。
元器件和电路上的差异,构成了控制器性能上的不大相同。
控制器从结构上分两种,我们把它称为分离式和整体式。
1、分离式所谓分离,是指控制器主体和显示部分分离(图4-22、图4-23)。
后者安装在车把上,控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内,不露在外面。
!!电动自行车节制器电路原理分析之袁州冬雪创作今朝风行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机,对直流电机调速的节制器有很多种类.电动车节制器核心是脉宽调制(PWM)器,而一款完善的节制器,还应具有电瓶欠压呵护、电机过流呵护、刹车断电、电量显示等功能.电动车节制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类.电动自行车使用小功率的,货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的.从配合电机分,可分为有刷、无刷两大类.关于无刷节制器,受今朝的技术和成本制约,损坏率较高.笔者认为,无刷节制器维修应以生产厂商为主.而应用较多的有刷节制器,是完全可以用同类节制器停止直接代换或维修的.本文分别先容国外部分具有代表性的电动自行车节制器整机电路,并指出与其他产品的分歧之处及其特点.所列电路均是根据实物停止测绘所得,图中元件号为笔者所标.通过先容详细实例,达到触类旁通的目标.1.有刷节制器实例(1)山东某牌带电量显示有刷节制器电路方框图见图1.1)电路原理电路原理图见图2所示,该节制器由稳压电源电路、PWM 发生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电呵护电路等组成.稳压电源由V3(TL431),Q3等元件组成,从36V蓄电池颠末串联稳压后得到+12V电压,给节制电路供电,调节VR6可校准+12V电源.PWM电路以脉宽调制器TL494为核心组成.R3、C4与外部电路发生振荡,频率大约为12kHz.H是高变低型霍尔速度节制转把,由松开到旋紧时,其输出端可得到4V—1V的电压.该电压加到TL494的②脚,与①脚电压停止比较,在⑧脚得到调宽脉冲.②脚电压越低,⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽,电机转速越高,电位器VR2用于零速调节,调节VR2使转把松开时电机停转再过一点.电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件组成.电机MOTOR 为永磁直流有刷电机.TL494的⑧脚输出的调宽脉冲,经Q1反相放大驱动VDMOS管Q2.TL494的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽,则Q2导通时间越长,电机转速越高.D1是电机续流二极管,防止Q2击穿.TL494的⑧脚输出低电平时,Q1、D2导通,Q4截止,Q2导通;TL494的⑧脚输出高电平时,Q1、D2截止,Q4导通,迅速将Q2栅极电荷泄放,加速Q2的截止过程,对降低Q2温度有十分重要的作用.蓄电池放电指示电路由LM324组成四个比较器,12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压形成四个分歧基准电压分别加到四个比较器的反相端.蓄电池电压经R23和R22分压加到每一个比较器的同相端,该电压和蓄电池电压成比例.VA=VB*R22/(R22+R23).当蓄电池电压不低于38V时,LED1、LED2、LED3均点亮;当电池电压低于38V时,LED3熄灭;当电池电压低于35V时,LED2熄灭;当电池电压低于33V时,LED1熄灭,此时应给电池充电.调节VR1、VR4、VR3可分别设定LED3、LED2、LED1熄灭时的电压.LED4用作电源指示,LED5用作欠压切断节制器输出指示.蓄电池过放电呵护当蓄电池放电到31.5V时.LM324的①脚输出低电平,三极管Q5导通,约5V电压加到TL494的死区节制端④脚.该脚电位≥3.5V,就会迫使TL494外部调宽脉冲输出管截止,从而使三极管Q1、Q2截止,电机停止运转,蓄电池放电停止,进入电池呵护状态.此时LED5点亮,指示出该状态.VR5用于设定电池呵护点电压.电机过流呵护 R30为电机电流取样电阻,当过流时,取样电压经R14加到TL494的⑩脚.当⑩脚电位高于⑩脚电位时,TL494外部运放2输出高电平,迫使TL494外部调宽脉冲输出管截止,从而使Q1、Q2截止,电机停止运转,从而呵护了电机.制动呵护当刹车制动时,KEY2接通.5V电压加到TL494的死区节制端④脚,迫使TL494外部调宽脉冲输出管截止,从而使Q1、Q2截止,电机停止运转,实施制动呵护.2)调试调速电路零速调试:速度转把完全松开.调节VR2使电机停转并再调过一点以包管靠得住置零速.制动调试:转动速度转把,电机旋转.此时闭合制动开关KEY2,Q2栅极应当即变成低电平0V.过流呵护调试:转动速度转把,Q2栅极为高电平12V.此时在源极对地之间加上0.8V左右的电压,栅极应很快变成低电平.蓄电池放电指示电路用可调电源代替蓄电池.电压为38V时,调节VR1,使LED3刚好熄灭;电压为35V时,调节VR2,使LED2刚好熄灭;电压为33V时,调节VR3,使LED1刚好熄灭;电压为31V时,调节VR5,使LED5刚好点亮,此时TL494的④脚应为高电平5V左右,进入电池欠压呵护状态.通过上述设置,仅LED1点亮时,电压为33V-34V,应及时给蓄电池充电,不过LED1熄灭至LED5点亮这段时间,蓄电池还可维持运行,但LED5点亮时,进入欠压呵护状态.此时应注意,过一会儿电池电压因电机停转而回升,呵护消除,又恢复工作.如此反复呵护-工作-呵护的成果会损坏电池和控制器,故应防止出现这种状况.(2)上海伟显牌节制器使用LM324、LM393和LM339制作的有刷节制器靠得住性是很高的,就是器件数量多些.该节制器仅用一片LM339制作有刷节制器部分.用另外一块LM339制成电量显示部分.显示部分见图3,电路原理见图4所示.上海伟星对该节制器的调速采取了光电速度转把.由于北方干燥,沙土灰尘大,影响了光电速度转把的使用.实践证明,完全可以用霍尔速度转把替代它.详细方法见图5.光电速度转把改为霍尔速度转把关键有两点:一是加装+5V稳压电源;二是根据原速度信号输出点信号变更规律,选用相应信号变更的霍尔调速转把.该有刷节制器以PWM电路为核心,前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测;后面有驱动、功率开关等.每部分都是独立的.检查调试都比较方便.三角波发生器由IC2A、R17、C5、D2、R9、R10等组成施密特振荡器,在C5上发生三角波.脉宽调制器是IC2B,它的输入之一⑥脚,为来自C5上的三角波,输入之二⑦脚,是来自速度转把(J1)①脚的速度信号.从IC2B①脚输出调宽脉冲,送互补推挽放大器.互补推挽驱动由T3、T4组成,脉冲高电平到来,上管NPN 管T4导通,12V加到功率管T1、T2的栅极,T1、T2导通;脉冲低电平到来,上管NPN管T4截止.下管PNP管T2导通,将T1、T2栅极的电荷迅速放掉,T1、T2截止.电池欠压呵护由IC2C组成电压比较器,当电瓶电压低于31.5V时,它的⒁脚变成低电位,相当于R13输入一端接地,将转把速度信号降到接近零伏.使IC2B①脚呈低电平,T4截止、T3导通;T1、T2截止.过电流呵护由IC2D组成电压比较器,当过电流时.R4右端电位变低.通过R5加到IC2D⑾脚,比较器翻转⒀脚变成低电位,同样相当于R13输入一端接地.将转把速度信号降到接近零伏,使T1、T2截止.(3)四川绵阳产某牌中功率有刷节制器该节制器采取无刷专用芯片,MC33035为核心制作的有刷节制器.节制器电路原理图见图6所示,该节制器的特点是刹车时三管齐下,详细工作原理如下:刹车电路主要由J、Q3、Q6等组成.继电器常开触点串联在电机的供电电路中,+24V通过R29、D8为Q3提供基极电流,Q3导通,J得电吸合,常开触点闭合,电机得电.1)当刹车时,左、右刹车开关闭合,+15V通过R25、R21为Q6提供基极电流,Q6导通,集电极电位降低,D4导通,使D8截止,Q3失去基极电流而截止,J失电,常开触点断开,电机失电停止转动.2)在Q6导通,集电极电位降低时,D5也导通,降低了U1的⑦脚电位.该脚低电平关断PWM输出.3)在Q6导通,集电极电位降低时,D6也导通,无论调速转把在低速或高速位置,均将霍尔调速转把转速信号对地短路而降低送往U1⑾脚的信号电压.欠压呵护电路由欠压检测U2B和单端触发器U3组成.其输出经Q4倒相送U1的⑦脚,关断U1的输出.转把电压检测U2C的输出送单端触发器U3强制复位端④脚停止调速工作.(4)北京某牌带防飞车功能有刷节制器电路原理图见图7.防飞车功能是靠串联在电机和电源正极之间继电器J的常闭触点J实现的.下面两种情况之一,都会使继电器得电,断开电机电源:一是电机过流;二是速度转把在零速位置时,VDMOS的漏极D为低电位(开关管击穿).电机过流,电流取样电阻R1下端电压变低,电流检测IC1A的②脚变低,①脚变成高电位,经D5使T7、T8导通,J得电,常闭触点断开.当速度转把在零速位置时,PWM IC2的①脚低电位,D3截止,T6截止,其集电极高电位.一种情况:如果功率开关管没击穿则VDMOS的漏极D为高电位,经R6使T6导通,其集电极低电位,二极管D4是正与门,由于T5、T6集电极只有一个高电位,二极管D4截止,T7、T8截止,J不得电,其常闭触点闭合.使电机受控于T1、T2;另外一种情况:如果功率开关管已击穿,则VDMOS的漏极D为低电位,经R6使T5截止,其集电极高电位,二极管D4是正与门,由于T5、T6集电极都是高电位,二极管D4导通;T7、T8导通,J得电,其常闭触点断开,使电机失电而达到防飞车呵护.当速度转把不在零速位置时,PWM IC2的①脚是一串正脉冲,经积分电路R20、C7积分,C7电位升高,D3导通,T6导通.其集电极低电位,二极管D4是正与门,无论T5集电极电位是高还是低,二极管D4都截止,T7、T8截止.J不得电,其常闭触点使电机得电.包管了功率开关管VDMOS正常导通时的漏极D为低电位,电机只要不过流即可节制电机旋转.(5)三友SAYO ZHD2大功率有刷节制器电路这款节制器是石家庄地区货运三轮主流节制器之一.电路原理方框图及接线图见图8所示.该电路的特点是:(1)频率低,约150Hz,因而续流二极管采取了普通整流桥;(2)没有欠压和过流呵护;(3)采取了简单的门电路作三角波发生器;(4)采取5只大功率VDMOS并联,而且采取了简单平衡电路;(5)速度转把是自制的光电速度把.该节制器有36V、48V、60V多种规格,主要区别在功率管部分,电路见图9.如此简明的节制器,主要损坏元件就是功率管.损坏的原因主要是串激电机碳刷接触不良,高压击穿功率管;还有堵转造成的过流和过热.(6)电动机有刷节制器小结及维修无论更换原配套、还是换用其他品牌的有刷节制器,首先要搞清节制器的几条基本连线:电源正、负线,两条电机接线,三条速度转把接线,刹车把接线,钥匙接线.仪表接线等.进一步断定霍尔速度转把三条接线,详细到哪一条是+5V、地和速度信号,刹车把接线是断开有效还是短路有效等.修理有刷节制器,首先要根据现象粗略估计损坏部位,解除节制器外部接触不良等低级故障.例如:飞车现象能够是VDMOS击穿,也能够是霍尔速度转把的接地端悬空;加电不转能够是节制器故障,也能够是外部连线烧断或接触不良,特别是刹车开关、钥匙、电池等部位;加载无力能够是电流取样电阻脱焊,也能够是电机问题等.确实认定是节制器外部故障,再打开检查维修.要认清节制器外部关键器件,有些器件外形一样,例如TO-220封装的VDMOS、三端稳压器78xx、续流二极管等.生产厂商为保密往往把元器件的印刷标示打磨掉了,给维修增加了费事.小功率节制器,可根据连线部位等特征来认定,例如:续流二极管两头和电机两条线是并联关系,用万用表测一下就清楚了;VDMOS和三端稳压器78xx虽然都有一端接地,但VDMOS一端接电机,稳压器78xx则不接电机.集成块也可以从脚数和连线部位等特征来区分,例如:TL494是16脚的.LM324和LM339是14脚的,LM393和LM358是8脚的;虽然LM324和LM339都是14脚的,但是供电脚分歧,LM324供电端是④脚,而接地端是⑾脚.LM339供电端是③脚.接地端是⑿.接有直径1mm长度大约1cm的镍铜丝或康铜丝的电阻,一般是电流取样电阻,一端接VDMOS的源极S,一端接电池负极(粗黑),康铜丝两头受热很易造成焊锡脱落.能够造成轻载正常、重载无力等故障.根据原理图可以进一步沿信号通路分析,有刷节制器核心部位就是PWM.它前面的输入信号,一路是三角波发生器的三角波,一路是霍尔速度转把的速度信号.PWM的驱动信号加到VDMOS栅极.维修重点:一是VDMOS.节制器中就是VDMOS损坏率高,多数为DS间击穿.造成加电就高速旋转.在不加电情况下,用万用表一测便知,一般换用好管故障就会解除.更换时,要注意绝缘和散热,要垫上导热绝缘片并涂上导热硅脂,固定好散热板的紧固件.陪同VDMOS击穿,还能够有其他周边元件损坏.如互补推挽下管PNP管等.另外一个是稳压电源,可以带电检查其输出是否为额定稳压值,如没有,解除输出短路后,再沿电路向前检查.对于节制芯片采取TL494的电路,虽然外部复杂,只要检查关键点,就可以断定大致情况.TLA94第⒁脚为+5V参考电源输出端,如⑿脚供电正确,⒁脚没有+5V.一般就是芯片坏了;③脚也是关键点,它为高电位时,芯片关闭输出,如果它为高电位,要检查造成原因,例如欠压呵护,霍尔调速把故障等;④脚在有刷节制器中也是关键点,它为高电位(3.6V)时,芯片关闭输出,如果它为高电位,要检查造成原因.也可以检查后部的关键点,例如VDMOS栅极电压是否随霍尔速度转把转动变更等.功率开关管损坏的原因和对策:1)热损坏开关管过热后性能下降,极易损坏.开关管发热主要是导通损耗和开关损耗.导通压降和电流的乘积越大发热越多.压降大原因之一是器件自己问题,靠严格筛选处理,并联使用要颠末配对;压降大原因之二不是器件自己问题,是开关通过放大区时间过长,通过改善(栅极驱动和泄放)电路设计处理.欠压呵护和过流呵护工作在临界(如堵转引起逐周过流呵护动作)时,切换频繁,PWM频率升高,开关管开关损耗随频率升高而升高造成过热.关于欠压呵护工作在临界切换频繁的改进,采取改进施密特电路,正反馈加一个二极管和一个电阻.2)电压击穿主要是开关管自己耐压不敷,当电压过高的一瞬间,还没来得及将热传到散热器,管子DS就击穿了,所以也称冷击穿.器件自己应颠末严格筛选,并联应用器件要颠末配对,否则易损坏;外因主要是电机大电流工作时,突然关断,引起瞬间高反电势,例如有刷电机碳刷接触不良.处理方案是并联大电流、高速、低压降续流二极管.例如采取30A双快恢复(或肖特基)管.还有,在开关管DS间加阻容吸收呵护.3)提高大功率节制器靠得住性对策大功率节制器要采取大电流高反压耐高温开关管.但是,大功率场效应管耐压和导通电阻制造时是有抵触的,例如耐压60V左右的管子,导通电阻可以做到8mΩ,耐压升高到100V,导通电阻就成几倍增加.行之有效的措施是:一是降低振荡频率;二是增加并联器件数;三是增加驱动功率;四是加大散热板面积;五是振荡、三角波形成、PWM等电路不必WPM专用芯片TL494等,而选用故障率较低的比较器(LM339)、简单门电路等器件制作;六是功率冗余,就是功率管和续流管多只并联,但要特别注意分布参数;七是欠压呵护改为欠压提示,不关断等.(2)采取单片机的电动车无刷节制器图11是以89C2051为核心的节制器电路图.由于89C2051属低端产品,外部没有PWM和A/D转换,它借助了三个摹拟比较器完成相应工作.IC8B作为电池欠压检测器,欠压时,给单片机(13)脚一个低电平;IC8D做过流检测器,过流时,给单片机⑦脚一个低电平;借助普通I/O口(11)脚输出,通过积分电路和转把摹拟速度信号在IC8A停止比较后.输入单片机(12)脚,用软件完成PWM节制,然后分三相六路输出到三个专用驱动芯片IR2103.由IR2103驱动每相的上、下VDMOS管.单片机通过外部软件完成任务,分歧产品的软件差别很大,写入程序时一般都停止了加密.市场上销售的单片机是空缺的,外部程序需用专用设备停止烧写.因此,采取单片机的各种节制器,普通售后服务作维修只是更换外围元件,单片机自己损坏,更换工作要依靠原生产厂商停止,或供应写有程序的单片机.单片机就是单片微型计算机,它的加入可以很容易地增加一些所谓智能功能,例如巡航功能.巡航功能就是通过按一下巡航功能按钮,电动自行车就以刚才的速度继续前进,松开霍尔速度转把也不受影响.3.其他节制器(1)未涉及到的无刷节制器也有不需要位置传感器的无刷节制器,它是通过检测线圈电动势断定转子位置的.显然,电机未转动时,它是不克不及断定转子位置的,可以等电机转起来再加电,也可以按一定序列加电,试探出转子位置后,然后正确加电.(2)未涉及到的开关磁阻电机的节制器开关磁阻电机是又一种电机,过去在纺织行业有应用,现在有人研究将它用到电动自行车上,它的节制器近似无刷节制器.。
今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心,350W的整机电路为例,整机电路如图1:(原文件名:1.gif)图1:350W整机电路图整机电路看起来很复杂,我们将其简化成框图再看看:(原文件名:2.gif)图2:电路框图电路大体上可以分成五部分:一、电源稳压,供应部分;二、信号输入与预处理部分;三、智能信号处理,控制部分;四、驱动控制信号预处理部分;五、功率驱动开关部分。
下面我们先来看看此电路最核心的部分:PIC16F72组成的单片机智能处理、控制部分,因为其他电路都是为其服务或被其控制,弄清楚这部分,其它电路就比较容易明白。
(原文件名:3.gif)图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源:该单片机有28个引脚,去掉电源、复位、振荡器等,共有22个可复用的IO口,其中第13脚是CCP1输出口,可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号,另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口,可提供检测外部电路的电压,一个外部中断输入脚,可处理突发事件。
内部软件资源我们在软件部分讲解,这里并不需要很关心。
各引脚应用如下:1:MCLR复位/烧写高压输入两用口2:模拟量输入口:放大后的电流信号输入口,单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制PWM的输出,使电流不致过大而烧毁功率管。
正常运转时电压应在0-1.5V左右3:模拟量输入口:电源电压经分压后的输入口,单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低,如果低则切断输出以保护电池,避免电池因过放电而损坏。
正常时电压应在3V以上4:模拟量输入口:线性霍尔组成的手柄调速电压输入口,单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率,从而达到调整速度的目的。
5:模拟/数字量输入口:刹车信号电压输入口。
可以使用AD转换器判断,或根据电平高低判断,平时该脚为高电平,当有刹车信号输入时,该脚变成低电平,单片机收到该信号后切断给电机的供电,以减少不必要的损耗。
48v电动车操控器电路图国内有些具有代表性的电动自行车操控器整机电路,并指出与别的商品的纷歧样的本地及其特征。
所列电路均是依据什物进行测绘所得,图中元件号为笔者所标。
经过介绍具体实例,抵达触类旁通的意图。
1.有刷操控器实例电路方框图见图1。
1)电路原理电路原理图见图2所示,该操控器由稳压电源电路、PWM发作电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电维护电路等构成。
稳压电源由V3(TL431),Q3等元件构成,从36V蓄电池经过串联稳压后得到+12V电压,给操控电路供电,调度VR6可校准+12V 电源。
PWM电路以脉宽调制器TL494为基地构成。
R3、C4与内部电路发作振动,频率大概为12kHz。
H是高变低型霍尔速度操控转把,由松开到旋紧时,其输出端可得到4V一;1V的电压。
该电压加到TL494的②脚,与①脚电压进行比照,在⑧脚得到调宽脉冲。
②脚电压越低,⑧脚输出的调宽脉冲的低电平有些越宽,电机转速越高,电位器VR2用于零速调度,调度VR2使转把松开时电机停转再过一点。
电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件构成。
电机MOTOR为永磁直流有刷电机。
TL494的⑧脚输出的调宽脉冲,经Q1反相拓宽驱动VDMOS管Q2。
TL494的⑧脚输出的调宽脉冲低电平有些越宽,则Q2导通时刻越长,电机转速越高。
D1是电机续流二极管,避免Q2击穿。
TL494的⑧脚输出低电往常,Q1、D2导通,Q4截止,Q2导通;TL494的⑧脚输出高电往常,Q1、D2截止,Q4导通,活络将Q2栅极电荷泄放,加快Q2的截止进程,对下降Q2温度有十分首要的效果。
蓄电池放电指示电路由LM324构成四个比照器,12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压构成四个纷歧样基准电压别离加到四个比照器的反相端。
蓄电池电压经R23和R22分压加到每个比照器的同相端,该电压和蓄电池电压成份额。
VA=VB*R22/(R22+R23)。
电动车控制器工作原理电动车控制器是电动车的重要组成部分之一,它可以控制电动车的加速、减速及制动等操作,是电动车的“大脑”。
那么,电动车控制器的工作原理是什么呢?下文将详细介绍。
一、总体作用电动车控制器是将电池电量转化为电动车马达能够运作的电流、电压等,实现了电动车的驱动控制和速度调节功能。
它控制电动车的加速、制动、反转和行进方向等方面,扮演着至关重要的作用。
二、控制器的原理电动车控制器通常由CUP、功率MOSFET、电感、电容等电子元件组成。
电动车的电路图基本包括电池、电机、控制器等组成。
而控制器也是整个电路的核心部件,主要负责能量输出。
电动车电池的电能由电动车的控制器、驱动电机、主动力传动系统的调节部分统一进行调节,控制器会传输一定的电流至驱动电机,然后电机便会将电能转化为能量,实现电动车的驱动。
当需求控制器调节电压时,它会接收到驾驶员在操作杆上的操作指令,将这些指令转换为电信号,通过电容、电感等电子元件进行加工后,产生出稳定的直流电,高低压差受到有效控制,最终通往驱动电机。
三、控制器的工作流程根据控制器的原理可知,电动车控制器的工作流程如下:1. 接收信号控制器通过感应器或手柄接收到驾驶员的操作指令,如加速、刹车、换档等。
2. 调节电压控制器根据接收到的指令,调节电流对驱动电机进行控制,同时从电池中提取电能,确保电动车运转。
3. 实现动力传输控制器通过调节电流、控制驱动电机,将电能转化为动力,通过传动系统推动汽车运行,实现动力传输。
4. 监控电池控制器同时还要监控电池的电量,确保电池的安全运行,在电池电量过低的情况下,会降低电动车的速度,以保护电池。
总之,电动车控制器的工作原理是将电池的电量转化为能够驱动电机的电流及实现调节,从而控制电动车的行进。
电动车控制器是电动车的核心部件之一,其关键性体现在控制能源的输出。
因此,控制器的结构和技术水平对于电动车的性能和使用寿命有着举足轻重的作用。
电动车控制器调速原理
电动车控制器调速原理是实现电动车速度调节的关键部件。
调速原理是通过控制器内部的智能电路和编程逻辑,调节电动车电机的电流和电压,从而控制电动车的速度。
电动车控制器内部包含多个模块,包括采样模块、逻辑控制模块和功率输出模块。
采样模块负责实时监测电动车的运行状态,例如车速、电压和电流。
逻辑控制模块根据采样模块的数据,通过编程逻辑计算出电动车需要的速度指令,并将其转化为控制信号。
功率输出模块则根据控制信号调节电动车电机的输出功率。
具体而言,调速原理可分为两种方式:电流反馈调速和电压反馈调速。
电流反馈调速是通过控制电动车电机的电流来实现调速。
在这种方式下,控制器通过感知电机的电流信号来判断车速的快慢,并根据设定好的调速策略,调节电动车电机的输出电流。
增大电流可以提高车速,减小电流可以降低车速。
电压反馈调速是通过控制电动车电机的电压来实现调速。
在这种方式下,控制器通过感知电动车电池的电压信号来判断车速,然后根据设定好的调速策略,调节电动车电池对电机的输出电压。
增大电压可以提高车速,减小电压可以降低车速。
无论是电流反馈调速还是电压反馈调速,控制器都会根据不同的调速需求和实际情况,动态地调整电机的输出电流或电压,
以实现精确的速度控制。
这样,驾驶员就可以通过操纵电动车的油门来实现加速和减速的操作。
总的来说,电动车控制器调速原理是利用电流或电压的反馈信息,通过控制电机的输出电流或电压来实现速度的调节。
这种调速原理可以有效地满足不同驾驶需求下的速度控制要求,提高电动车的性能和驾驶体验。
「图解」电动车无刷电机控制器驱动电路图“旺材电机与电控”提醒您不要走开,文末有福利!·无刷直流电动机的组成与工作原理(1)无刷电动机的组成无刷直流电动机由转子和定子两大部分组成,如图3所示。
(2)无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机采用方波自控式永磁同步电动机,以霍尔传感器取代电刷换向器,霍尔传感器的信号线传递电动机里面磁钢相对于绕组线圈的位根据3个霍尔传感器的信号能知道此时应该怎样给电动机的线圈供电(不同的霍尔信应该给电动机绕组提供相对应方向的电流),也就是说霍尔传感器状态不一样,线圈的置号电流方向不一样。
霍尔信号传递给控制器,控制器通过粗线(不是霍尔线)给电动机绕组供电,电动机旋转,磁钢与绕组(准确地说是缠在定子上的线圈,其实霍尔一般安装在定子上)发生转动,霍尔传感器感应出新的位置信号,控制器粗线又给重新改变电流方向的电动机绕组供电,电动机继续旋转(当绕组和磁钢的位置发生变化时,绕组必须对应地改变电流方向,这样电动机才能继续向一个方向运动,否则电动机就会在某一个位置左右摆动,而不是连续旋转),这个过程就是电子换向。
无刷直流电动机由直流电源供电,借助位置传感器来检测转子的位置,所检测出的信号触发相应的电子换相线路,以实现无接触式换相。
无刷直流电动机用电子开关和位置传感器代替电刷及换向器,将直流电转换成模拟三相交流电,通过调制脉宽,改变其电流大小来改变转速。
直流无刷电机的控制结构直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响:N=120.F/P。
在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。
直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。
也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
「图解」电动车无刷电机控制器驱动电路图“旺材电机与电控”提醒您不要走开,文末有福利!·无刷直流电动机的组成与工作原理(1)无刷电动机的组成无刷直流电动机由转子和定子两大部分组成,如图3所示。
(2)无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机采用方波自控式永磁同步电动机,以霍尔传感器取代电刷换向器,霍尔传感器的信号线传递电动机里面磁钢相对于绕组线圈的位根据3个霍尔传感器的信号能知道此时应该怎样给电动机的线圈供电(不同的霍尔信应该给电动机绕组提供相对应方向的电流),也就是说霍尔传感器状态不一样,线圈的置号电流方向不一样。
霍尔信号传递给控制器,控制器通过粗线(不是霍尔线)给电动机绕组供电,电动机旋转,磁钢与绕组(准确地说是缠在定子上的线圈,其实霍尔一般安装在定子上)发生转动,霍尔传感器感应出新的位置信号,控制器粗线又给重新改变电流方向的电动机绕组供电,电动机继续旋转(当绕组和磁钢的位置发生变化时,绕组必须对应地改变电流方向,这样电动机才能继续向一个方向运动,否则电动机就会在某一个位置左右摆动,而不是连续旋转),这个过程就是电子换向。
无刷直流电动机由直流电源供电,借助位置传感器来检测转子的位置,所检测出的信号触发相应的电子换相线路,以实现无接触式换相。
无刷直流电动机用电子开关和位置传感器代替电刷及换向器,将直流电转换成模拟三相交流电,通过调制脉宽,改变其电流大小来改变转速。
直流无刷电机的控制结构直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响:N=120.F/P。
在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。
直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。
也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
电动车控制器工作原理
电动车控制器是电动车的核心部件,负责控制电动车的驱动和制动。
其工作原理可以描述如下:
1. 电源供电:控制器通过与电池连接,从电池获得电力供应。
电池通常为锂电池,可以提供直流电源。
2. 信号接收:控制器接收来自电动车上的各种传感器的信号,以确定车辆的状态和用户的意图。
传感器通常包括电动车速度传感器、油门传感器、制动传感器等。
3. 信号处理:控制器对接收到的信号进行处理和分析,以确定电机的工作模式和输出功率。
这些处理和分析包括信号滤波、数据转化和逻辑运算等。
4. 功率输出:控制器通过控制电机的功率输出来驱动电动车。
控制器使用内部的开关电路,将直流电源的电能转换为交流电能,通过电机将其转化为机械能,从而驱动车辆。
5. 驱动控制:控制器根据用户的操作和车辆状态,调节电机的转速和输出扭矩,从而实现加速和减速控制。
具体操作包括调节相电流、改变转向信号和频率控制等。
6. 保护功能:控制器还具有多种保护功能,用于保护电动车和其它电子元件的安全。
这些功能包括电机过流保护、电池电量保护和温度保护等,以防止电动车因异常情况而损坏。
通过这些工作原理,电动车控制器能够将电能转化为机械能,并实现驾驶者对电动车的控制。
同时,控制器还能保护电动车和相关元件的安全,提供更加稳定和可靠的驾驶体验。
电动车控制器原理电动车控制器是电动车的核心部件之一,起到控制电机工作状态和驱动电机运转的关键作用。
本文将介绍电动车控制器的工作原理以及其主要组成部分。
一、电动车控制器的工作原理电动车控制器主要通过接收来自电池组的直流电(DC)信号,并将其转换为适用于电机的交流电(AC)信号。
同时,控制器会监测电动车的速度、加速度和转弯等各种状态,并根据这些状态来控制电机的转速和转向。
1. 直流电转换为交流电电动车控制器首先将直流电信号转换为交流电信号。
这一过程主要通过控制器内部的电子元件来实现,其中包括晶体管、二极管等,这些元件会根据输入的直流电信号的特性,改变电路中的电压和电流,从而将直流电转换为交流电。
2. 控制电机转速和转向控制器根据电动车当前的运行状态,通过改变交流电信号的频率和相位来控制电机的转速和转向。
具体地,控制器会根据车速、电池电量等因素,调整交流电信号的频率,进而控制电机的输出功率。
同时,通过改变交流电信号的相位,控制器也能实现电机的正转、反转以及制动等功能。
3. 保护功能电动车控制器还具备一系列保护功能,以保障电动车和控制器的安全运行。
其中包括过压保护、过流保护、过温保护等。
当控制器检测到异常情况时,会自动切断电源或调整控制信号,以避免电机和控制器的损坏。
二、电动车控制器的主要组成部分1. 主控芯片电动车控制器的主控芯片是控制器的核心部件,负责处理和控制各种输入输出信号。
主控芯片通常根据具体需求选择,有些芯片还具备通信功能,可与电动车其他部件进行数据交互。
2. 功率器件功率器件主要用于将电动车电池组输出的高压直流电转换为可控制的交流电。
常见的功率器件包括晶体管、MOS管等,这些器件能够调节电压和电流,实现对电动机的精确控制。
3. 传感器电动车控制器中的传感器用于感知电动车的状态信息,常见的传感器包括速度传感器、转向传感器、电池电量传感器等。
传感器将感知到的信息传输给控制器,以及时调整电机的转速和转向,以满足电动车的需求。
电动车控制器原理图解
单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片,配合2只74HC27(3输入或非门电路);1只74HC04D(反相器);1只74HC08D(双输入与门)和一片
LM358(双运放),组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器,具有60°和120°驱动模式自动切换功能,其基本组成框图见图l。
实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外,均为开锁停车状态数据)。
一、电路简介与自检
开通电门锁,48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器,一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用,另一路送入U13、U14、U15输出+15V和+5V
给IC和末级驱动供电。
单片机PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体,①脚外接
R13、C25组成复位电路,电门锁开锁,单片机得电工作后即进入初始化自检状态,它主要检测:
1.由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。
2.由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚
输出0V,①脚输出约3.6V)。
3.转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。
4.刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。
5.电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入
为4.1V,其他为0V)。
自检后的状态由LED2显示结果,以下是参照值(具体显示与单片机的程序设
计有关)。
闪l停l--自检正常通过
闪2停l--欠压
闪3停l--LM358故障
闪4停1--电机霍尔信号故障
闪5停l--下管故障
闪6停l--上管故障
闪7停1--过流保护
闪8停l--刹车保护
闪9停1--手把地线断开
闪10停1--手把信号和手把电源线短路
闪l停11--上电时手把信号未复位
若自检正常通过,当转动转把时,U6根据转把输出电压的大小,将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合,从而达到控制无刷电机速度的目的,不同的速度对应不同的电机电流,同时行驶速度与电机换相频率成正比。
电路中,末级功率管V1和V2,V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管;V5和V6,V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管;V9和V10,Vll 和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。
U2为下管驱动IC,U4为上管驱动IC;U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上,因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降,所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小,避免过流损坏电机。
由
R3、R73、R4、R11、C21、U6等组成欠压保护电路,当蓄电池电压下降到设定值
时,U6即停止输出,避免电池过度放电。
此外U6分别为模拟三相交流电的6组上下功率管输入预先设定的换相信号,这6组上、下功率管必须按严格顺序依次导通和关闭,其次U6处理转把的调速电压并输出PWM(即脉冲宽度调制)信号和U6输出的换相信号在后级电路中混合叠加输出控制电压,去分别控制3路上、下功率管的导通和截止。
二、故障检修
在检修时,首先要排除短路故障,特别是末级功率管。
在电门锁一侧,可以断开电门锁插接件测电流,若为正常的约65mA则说明控制器前级无短路。
其次当无短路而电机不转时,要先检查初始化自检条件是否正常(如前面所述)。
检查电机霍尔元件好坏的一种简单方法:打开电门锁,用不带阻尼的指针式(下同)万用表交流10V挡分别测U6的?、?和?脚即电机霍尔的w、V和u相的输入端,用手慢慢转动电机轮,如果看见表上的指针在0~4V左右摆动,则说明电机霍尔元件基本正常。
检查控制器前级是否正常的方法,先要控制器自检通过,观察LED2即自检灯看出正常与否,若LED2闪一次停一次,说明自检通过,否则应检查自检灯指示的相关故障电路,自检正常通过后,月万用表交流10V挡测试U6的○26、○27和○28脚(即下管换相信号),转动转把使电机轮尽量旋转慢一点,若表针在O~4V 左右摆动,再测U6的23、24和⑤脚(即上管换相信号),表针应在O~2V左右摆动。
然后测U6的13脚(即PWM输出脚),此点电压随转把的转动而变化若为
0V~4.8V,说明单片机U6输出基本正常。
电机电流检测和保护电路由电流取样电咀R5、R6和U1等组成,当无刷电机
电流增大到使Ul的②脚电压大于③脚约O.23V时,U1的①脚电压跳变至低电平,U6的21脚变为低电平,单片机进入过流保护状态。
影响控制器可靠性的因素:
一.控制器的失效,从表现形式来看,有以下几种:
1、功率器件损坏;
2、控制器内部供电电源损坏;
3、控制器工作时断时续;
4、连接线磨损及接插件不良或脱落引起控制信号丢失.
二.针对以上失效形式起因分析如下:
A、功率器件的损坏,一般有以下几种可能:电机损坏引起的;功率器件本身的质量差或选用等级不够引起的;器件安装或振动松动引起的;电机过载引起的;功率器件驱动电路损坏或参数设计不合理引起的.
B、控制器内部电源的损坏,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.
C,控制器工作起来时断时续,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.
D、连接线磨损及接触插件接触不良或脱落,一般有以下几种可能:线材选择不合理;对线材的保护不完备;接插件的选型不好;线束与接插件的压接不牢.
▲控制器故障与检修
通过测量控制器连接部件或引线的电源电压或信号电压,可分析判断出控制器的故障所在.以下是控制器常见故障的检查与排除方法.
一、有刷控制器没有输出
先检查闸把输出信号的高、低电位.如果捏闸把时,闸把信号有超过4V的电位变化,则可排除闸把故障.之后,按照有刷控制器常用芯片引脚功能表,与测量出的主控芯片与逻辑芯片的电压值进行电路分析,并检查各芯片外围器件(电阻、电容、二极管)的数值是否和元件表面的表识相一致,检查出是外围器件或是集成电路出现故障.我们可以通过更换同型号的器件来排除故障.
二、无刷控制器没有输出
无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障排除方法予以排除. 三、飞车
飞车故障一般是由MOS管击穿引起的,如果MOS管损坏,则可以通过更换同型号的器件来排除故障.
四、有刷控制器部件的电源不正常
控制器内部电源一般采用三端稳压集成电器,一般用7805、7806、7812、7815规格的稳压集成电路,它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V,一般有刷控制器可以通过更换三端稳压集成电路排除故障.
五、无刷控制器完全没有输出
参照无刷控制器主相位检查测量图,检测电压是否与转把的转动角呈对应关系.如果没有对应关系,表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障.参照无刷控
制器主相位检查图,测量芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系,可以判断出是哪些芯片有故障.更换同型号芯片即可排除故障.
下表是无刷控制器常用芯片引脚功能.
六、电路元件的更换方法与注意事项
在检测出集成电路、MOS管损坏的情况下,就需要更换集成电路、MOS管,下面介绍一些常用的操作方法.
1、拆卸集成电路
拆卸时,用酒精灯火焰外焰加热印刷电路板焊接成电路引脚焊盘,快速均匀地移动印刷电路板,直至所有焊盘的焊锡融化,用镊子将集成电路从印刷电路板上取下.焊接时,将焊孔里的焊锡清除干净,将集成电路插装好,用接地良好的电烙铁迅速焊接好各引脚.注意速度要快,以免因焊接时间长,引起局部温度过高,损坏电路或焊盘.
2、拆卸功率器件
拆卸时,将MOS管或三端稳压的管脚剪断,然后分别焊下它们的引脚,这样可以避免拆卸大管脚元件时损坏印刷电路板焊盘.
3、焊接集成电路、功率器件
焊接的窍门在于是否能一次性焊接好.因为电烙铁是有一定热量的,如果将电烙铁长时间的停留在焊接处,很可能会使电烙铁上的热量传递到非焊接的部件上,损坏高精度的部件.这就是电动车电元件焊接时,特别值得注意的地方,以此来避免损坏元件内部的电路.焊接集成电路、功率器件,首先要除去多余的焊锡,使焊锡清洁,要让焊盘孔清晰可见.然后用小于等于30W的电烙铁将集成电路和功率器件焊锡在相应的位置上。