无刷电瓶车单片机控制器原理与检修

详解电动车控制器结构原理与维修1. 电动车控制器的作用与功能电动车控制器是一个重要的电子模块，它控制电池和电机之间的电能转换，实现电动车的速度控制和驱动。

它起到了调节引擎中电子元件的转速的作用，如同点火系统中的分布器。

2. 电动车控制器的结构组成电动车控制器主要由以下几个部分组成：2.1 主芯片控制器的主芯片是整个控制器的核心部分，它通过控制各个元器件的工作状态来实现对电机的控制。

常见的主芯片有AT89S52、ATMEL16位MCU、51单片机等。

2.2 驱动模块驱动模块主要控制电机，以达到调速、换向、制动和反吸电等效果，主要由场效应管、继电器、开关等元器件组成。

2.3 电源模块电源模块主要提供控制器和电机的电源，包括直流电源和交流电源两种形式。

在电动车中一般采用锂电池作为电源。

2.4 信号输入模块信号输入模块是控制器接收车速、刹车、倒车、巡航等信号的主要模块，主要由传感器、开关、线圈等感应元器件组成。

3. 电动车控制器的工作原理3.1 工作基础在电动车控制器的工作基础上，我们需要了解一下三相电机的基本知识。

三相电机是电动车中最常用的电机，它由三个线圈组成，形成三个电磁场相互作用，控制转速和转向等。

3.2 工作过程电动车控制器通过光电隔离、电抗器、电容等相关元器件，从外界传递的单片机指令和传感器反馈信号中，解码出各个数据信号，经过主芯片计算后再通过驱动模块输出到驱动器芯片中，控制三相电机正反转和速度调整等功能。

4. 电动车控制器的维修方法电动车控制器在使用过程中，会出现各种各样的故障，如不能启动、无法加速、无法刹车等，这时候，我们就需要进行相应的维修。

4.1 常规故障电动车控制器的常规故障一般是由于电路接触不良、元器件损坏等原因造成的。

这时候我们应该仔细检查各个连接点的接触情况，并进行必要的维修和更换元器件。

4.2 高级维修在电动车控制器故障检测和排除方面，比较有效的则是采用检测设备对控制器进行诊断。

详解电动车控制器结构原理与维修（二）控制器的分类与型号编制1．控制器的分类1.根据控制电动机的不同，控制器可分为直流有刷电动机控制器、直流无刷电动机控制器（分为数字式控制器和模拟式控制器两种）以及智能控制器等。

2.按控制器结构分类，可分为分离式和整体式两种。

a．分离式控制器主体与显示部分分离，后者安装在车把上，控制器主体则隐藏在车体包箱内，不露在外面。

b．整体式控制部分与显示部分合为一体，装在一个精致的专用塑料盒子里。

盒子则安装在车把的正中，盒子的面板上开有数量不等的小孔，孔径为4～5mm，外敷透明防水膜。

孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电量。

3.控制器按功率划分，可分为大功率控制器、中功率控制器和小功率控制器。

小功率控制器适合于电动自行车使用。

按所配的电动机不同，可分为有刷控制器和无刷控制器两种，由于无刷控制器损坏率较高，应用较多的是有刷控制器。

4.按额定电压分类，可分为24V、36V、48V、60V、72V、80V 控制器。

目前电动自行车采用的直流无刷电动机大都是三相电动机，电角度有60°和120°两种。

电动机极数大部分为18极，也有16极、20极等。

控制器根据霍尔元件反馈的电动机电极位置，控制相应的功率驱动管的开通或关断，在定子中产生旋转磁场，驱动电动机的转子转动。

2．控制器型号的编制根据所要驱动的电动机的形式、参数的不同，要选择的控制器的参数也不同。

国标对电动自行车用控制器的命名方法如下。

ZK：有刷电动机用普通型驱动控制器。

ZKC：有刷电动机用智能型驱动控制器。

WZK：无刷电动机用普通型驱动控制器。

WZKC：无刷电动机用智能型驱动控制器。

例如，ZK3610A表示普通有刷控制器，额定电压为36V，额定电流为10A，厂家A类产品。

又如，WZKC3610B表示智能无刷控制器，额定电压为36V，额定电流为10A，厂家B类型产品。

电动车控制器常见故障与维修电动车控制器故障维修,通过测量电动车控制器连接部件线的电源电压或信号电压,可以初步分析判断出电动车控制器的故障所在,在这里高标科技为您讲解一些电动车控制器常见的故障与维修方式：一、当电动车有刷控制器没有输出时：1.将万用表设置在+20发DC档位,先测量闸把输出信号的高、低电位;2.如捏闸把时,闸把信号有超过4V的电位变化,则可排除闸把故障;3.然后按照有刷控制器常用世道上脚功能表,与测量出的主控世道民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标识相一致;4.最后检查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、当电动车无刷控制器完全没有输出时：1.参照无刷电机控制器主相位检查测量图,用万用表直流电压+50V档,检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动角度呈对应关系;2.如没有对,表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障;3.参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,可以判断哪些芯片有故障,更换同型号芯片即可排除故障;三、当电动车有刷控制器控制部件的电源不正常时：1.电动车控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路,一般用7805、7806、7812、7815三端稳压集成电路,它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V;2.将万用表设置在直流电压+20VDC档位,将万用表黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上,观察万用表读数是否与标称电压相符,它们的上下电压差不应超过0.2V;3.否则说明控制器内部电源出现故障了,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;四、当电动车无刷控制器缺相时：电动车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先予排除,对无刷控制器而言,还有其特有故障现象,比如缺相;电动车无刷控制器缺相现象可以分为主相位缺相和霍耳缺相两种情况;1.主相位缺相的检测方法可以参照电动车有刷控制器飞车故障排除法,检测MOS管是否击穿,无刷控制器MOS管击穿一般是某一个相位的上下两个一对MOS管同时击穿,更换时确保同时更换;检查测量点;2.电动车无刷控制器的霍耳缺相表现为控制器不能识别电机霍耳信号;五、电动车故障的检测方法是：1.拔开控制器与无刷电机的霍耳引线,在控制器通电状态下,用万用表的+20V直流DC档,并将黑表笔靠在控制器霍耳引线的黑线上,红表笔测量控制器的其他霍耳引线;应该有+5V以上的电压,否则说明控制器内部霍耳输出电路出现故障;2.通过测量霍耳引线的滤波电容和主控制相应引脚,进一步判断故障位置;更换滤波电容或更换主控芯片可以排除故障;用电压比较法测量图示各标注点的电压可以判断出引起缺相故障的具体元件;。

直流无刷电机控制器常见故障及排除方法直流无刷电机控制器常见故障及排除方法08-10-31 23:37 发表于：《E车一族◆ 电动车综合服务论坛》分类：未分类以下针对PIC16F72单片机的控制器一、控制器静态电流正常应在50MA内，电机空载最高转速时电流一般在1.4A左右，部分电机在1.8A左右。

当控制板不工作时，首先应看板上信号灯以秒/次闪烁，如未加转把信号时而信号灯不闪烁，则应检查：1．5V电压是否正常，不正常时外部接插是否有短路，板上有无搭锡短路等；2．单片机第2脚电压是否为5V；3．石英晶体是否工作；4．信号灯损坏二、控制器电流电压调整1．电流调整：调节康铜长度（新程序可调整LM358第6脚对地的电阻（R6），取值范围取2K到3.3K内，调到所需运电流，（500W老程序在26A到35A有较好的运行效果，新程序在22A到28A有较好的效果。

）2．电压调整：欠压取样电路为48V或36V电源对地的两个分压电阻组成，通常调整电源连接的电阻（Ra）就可以调整欠压点，因与地连接的电阻通常取1.2K故欠压值及电阻阻值可按下面公式计算；Ra=(1.2xv-1.2x3)/3例：使用48V电瓶电压，欠压V的取值为40.5时:Ra=(1.2x40.5-1.2x3)/3-------→Ra=15K注：其中的1.2为与地连接的电阻。

试中的3为单片机部处理欠压AD值。

当欠压值需在40.5V到42V间调节时满载1.2K电阻上并82K、39K、36K、33K、30K时，欠压分别对应：41.04V、41.65V、41.75V、41.86V、42V。

三、当控制板上单片机能工作时（不加转把信号灯应闪烁），但不能正常工作，请注意信号闪烁状态，下面例出常见闪烁状态：1．弱信号控制部分正常工作约为秒/次；2．慢闪2次电路处于刹车状态；3．慢闪3次康铜到LM358有参数不对或有开路情况；4．慢闪4次上桥到驱动到输出MOS有故障5．慢闪5次下桥到驱动到输出MOS有故障；6．慢闪6次60度120度选择与电机霍尔相序连接不对；7．慢闪7次运行中电流过大保护，康铜过长或短路检测的基准电平偏底（正常取值为20K对1.2K分压）：8．慢闪8次欠压状态9．快闪2次等待转把归零（上电防飞车功能）10．快闪3次，电机堵转停止；11．电机转动时信号灯闪烁，霍尔线断线缺相或电机不匹配。

电动车控制器的工作原理与常见故障资料技术类别：电动车发布时间：2009-8-23 人气指数：237436V通用型电动车无刷控制器电路剖析一、概述电动‘车无刷控制器不仅控制无刷电机启动运转和调速，还要向其提供三相互为 1200的交流脉冲作为驱动电源。

虽然无刷控制器电路较多，但组成基本一致，主要由稳压电源、信号处理芯片、驱动电路，以及3组·大功率MOS管组成，如图1所示。

稳压电源将+36V或48V电压稳压成+15V、+5V或其他低压，作为控制器中各Ic的工作电压；信号处理芯片根据转把及闸把信号，输出相应的上三路和下三路MOS管驱动信号；驱动电路则将驱动信号整形放大，以保证大功率MoS管深度导通与截止。

无刷控制器的电路主要有两大类：一是以摩托罗拉专用集成电路MC3303x系列为主组成；二是用MCU单片作主芯片，通过编程来满足需要。

目前．市场产品以前者为主。

下面以一款36V通用型电动车无刷控制器为例进行介绍。

该控制器实物如图2所示．实绘电路及实测数据见本书第357页。

二、电路分析 +1．稳压电路该控制器的稳压电路如图3所示(图中元件位号为自编号)。

其电路较简单，采用电阻降压、稳压二极管稳压，此方式已被越来越多的无刷控制器所采用。

由于该控制器采用了无刷电机专用控制芯片MC33035，加之驱动电路供电由 NE555升压后供给，所以对稳压电源的输出功率要求较低，采用稳压二极管稳压即能满足需求。

电池电压+36V一路经R1降压‘、．c1滤波后得到约+14．4V电压，为MC33035DW 及过流、欠压检测IC(LM358)供电；另一路经R．2、I)4、C2稳压至6．5V，为转把及霍尔供电(此电压在控制器所附的接线说明图中标注为5V，但实测为6．5V)。

另外，此电源中 31．6V的取法较特殊，利用稳压二极管D3 的稳压特性，将R3和D4上的电压稳压为+31．6V，作为NE555的供电电源。

图中 D1为防反接二极管，防止因电池正负极连接错误损坏电路。

详解电动车控制器构造原理与维修控制器的构造与原理〔一〕控制器的组成与工作原理1．有刷控制器的构造与工作原理电动自行车的控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动车整车中的核心部件。

它的主要作用是控制电动机的转速。

控制器和调速转把配合，控制电动机的转速，能随刹车开关的闭合使电动机断电。

并通过仪表控制线路，使仪表显示电源电压、欠压及行驶里程。

另外控制器还参加其他功能，例如定速巡航、零启动、反充电〔能量再生〕、行车里程计算与显示、电制动和智能助力控制，以及各种状态的指示功能等。

控制器的工作是由脉冲信号控制功率管的开启和关闭时间，决定电动机换向的顺序和时间，从而决定电动机的转向和转速。

目前电动自行车的控制器，无论是有刷的还是无刷的，普遍采用脉宽调速〔PWM〕方式，控制器部必须具有PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制部件〔转把、闸把、电动机霍尔等〕信号的采集与处理电路、过电流与欠电压等保护电路。

〔1〕有刷控制器的构造有刷控制器的外形如图1所示。

有刷控制器的部主要由集成电路和外围元器件组成。

有刷控制器的部构造如图2所示。

〔2〕控制器的工作原理有刷控制器的工作原理如图3所示。

1〕放电电路该电路的主要功能是把蓄电池电压经限流电阻器，由稳压集成电路稳压后向控制器输出其部电路所需要的正常工作电压，如12 V、15V和18V等，然后12V电压再经三端稳压集成电路7805或主芯片部5V稳压电路输出5V电压，供给外接元器件〔转把和闸把〕作为电源电压。

在实际电路中，转把电动机异常或其他原因造成场效应晶体管电流增大时，限电流保护电阻上的电压相应升高，该升高电压加到主芯片控制电路而使主芯片部逻辑电路动作，切断输出驱动信号，场效应晶体管因无驱动电压而截止，电路得到保护。

4〕驱动电路驱动电路是把主芯片输出的微弱驱动脉冲电压加以放大，加到场效应晶体管的栅极，使其到达良好的饱和状态而导通。

5〕输出电路控制器的输出功率管一般使用场效应晶体管，它的栅极得到驱动后，场效应晶体管饱和导通。

详解电动车控制器结构原理与维修（六）电动自行车无刷控制器完全没有电压输出电动自行车无刷控制器完全没有电压输出故障，其维修方法如下。

检测时将万用表设置在直流电压＋50V挡，检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动呈对应关系。

如没有对应关系，表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。

检测芯片的输入、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。

更换损坏的芯片，故障即可排除。

（七）电动自行车飞车电动自行车飞车是指一打开电源锁，即出现电动机高速运转，转速无法控制。

电动自行车一般采用PWM方式调整速度和执行各种保护功能，其主要执行部件是功率型MOS管、续流二极管和优质大容量电容。

当MOS管被击穿直通后，电动机失去控制，其堵转冲击电流可达数十安，强制制动在短时间内也可能无法断开熔断器。

出现上述故障的主要原因是：①调速转把不起调速作用；②控制器损坏。

首先检查调速转把与控制器三根接线是否接错，若接错，应重新连接。

若接线正常，说明调速转把有故障，应清洗或更换感光片，或擦拭感光管。

若仍不能排除故障，则应更换调速转把。

若调速转把正常，则应检查控制器。

用万用表的二极管挡位检测MOS管三个引脚，三个引脚之间应没有短路，否则说明MOS管损坏。

更换同型号的场效应管，故障即可排除。

若制动时出现飞车，主要原因是控制器进了水，导致控制器不能断电而造成飞车，因此平时注意控制器不要被雨淋；或用水洗车时，注意控制器不能进水，避免造成线路短路。

为了防止飞车的发生，在设计上应选择优质的关键器件。

并且在发生异常时，应能及时处理。

如绿源电动自行车采用的“紧急熄火开关”装置，可有效防止飞车。

（八）电动自行车打开电源锁开关转动手把，电动机不转或在骑行中突然停转出现打开电源锁开关，转动手把，电动机不转或在骑行中突然停转的故障时，首先应检查转把线是否断路，或插接件是否接触不良。

接着检查闸把线是否断路和短路。

若正常，故障为在控制器中的场效应管烧毁，处在开路状态。

电动车控制器维修一、电子元器件常识1、电阻贴片电阻一般分为2种：（1）3位数，普通型，误差5%，前2位为有效数值，第三位为0的个数，如：“103”为10000欧姆，即10K，“152”为1500欧姆，即1.5K。

（2）4位数，精密型，误差1%，前3位都为有效数值，第四位为0的个数，如“1502“为15000欧姆，“1511”为1510欧姆。

测试方法：将万用表档位切换到对应量程的欧姆档，将测试表笔连接到待测电阻上。

注意：（1）如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”，应选择更高的量程，对于大于1MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这是正常的。

将测试出的阻值与贴片电阻上标的值对比，即可判断电阻是否值变。

（2）当没有连接好时，例如开路情况，仪表显示为“1”。

2、三极管PCB贴片板上的三极管有三种，即8550、8050、5551.将万用表档位切换到二极管档测试8550（Y2，Y6或HD）时，将黑表笔接触1脚，红表笔依次测试2、3脚的参数；测试8050（Y1，Y5或HC）时，将红表笔放在1脚，黑表笔依次测试2、3脚的参数；测试5551（G1）时，将红表笔放在1脚，黑表笔依次测试2、3脚的参数。

测试A1013时，将黑表笔接触3脚，红表笔依次测试1、2脚的参数；测试MPSA56时，将黑表笔接触2脚，红表笔依次测试1、3脚的参数；3、直插电解电容标识和含义（1）电解电容标识的含义：以63V/1000uF为例，63V是电容的耐压值，1000uF是电容的容量。

（2）正负极的判断：在灰色的部分一般有两条矩形框，那么挨着这个灰色部分最近的引脚就是负极了。

检修实例：1、故障现象：电机不转，加电转动转把，电机有发沉的感觉，过一会电机转动轻松。

检修：测各测试点电压正常，测mos管48V驱动无电压，检查发现粗红线不通，压头端压住线皮，更换测试正常。

2.故障现象：不转。

检修：加电测14.2V电压升为17.6V，测学习线端1.6V，测LED故障指示灯阳极电压为1.6V，此现象属于芯片无程序。

该控制器由CPU（PIC16F72）、2片74HC27（3输入或非门）、1片74HCO4D（反相器）、1片74HCO8D（双输入与门）和1片LM358（双运放）、6只大功率场效应管等组成，功率达350W，是一款比较典型的无刷电动车控制器，具有600和120°驱动模式自动切换功能。

根据实物绘出其电路图，如图所示。

该控制器由CPU（PIC16F72）、2片74HC27（3输入或非门）、1片74HCO4D（反相器）、1片74HCO8D（双输入与门）和1片LM358（双运放）、6只大功率场效应管等组成，功率达350W，是一款比较典型的无刷电动车控制器，具有600和120°驱动模式自动切换功能。

电路组成及工作原理该电路分为电源电路，信号输入与预处理、智能信号处理控制，驱动控制信号功率驱动开关等三部分。

CPU（PIC16F72）单片机是智能处理控制部分的核心。

PIC16F72的引脚功能描述见304页图中所注。

1.电源电路该控制器有三组电源。

第一组是提供总能源的电池。

板子上的电解电容C1（1OOO μF/63V）、C11（1OOμF/63V）及C1O（μF/63V）用于消除由电源线、电路板走线所带来的电阻、寄生电感等引起的杂波干扰。

由于是工作在大电流、高频率、高温状态下，对电解电容有损耗角小、耐高温的要求，普通的电解电容容易发热爆裂。

第二组电源提供15V电压，一是给场效应管供电，由于场效应管必须有1OV以上、20V以下的电压才能很好地导通，所以必须有合适的电压为其供电，同时15V电压也为5V 稳压块提供预稳压。

稳压块为LM317，输出15V。

由于LM317的输入输出压差不能超过40V，而输入电压（电池电压）可能高达60V，因此在LM317前面加了一只330Ω/2W的电阻。

第三组电源是5V，稳压块采用LM78LO5，由于78LO5的最大输出电流只有1OOmA，所以并联了两只Ω的电阻R75、R76，以扩流。