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电动车控制器
阅读:4918时间:2016-09-22 16:53:40

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  电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件,它就像是电动车的大脑,是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等,电动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点。

主要功能

  超静音设计技术:独特的电流控制算法,能适用于任何一款无刷电动车电机,并且具有相当的控制效果,提高了电动车控制器的普遍适应性,使电动车电机和控制器不再需要匹配。
  恒流控制技术:电动车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致,保证了电池的寿命,并且提高了电动车电机的启动转矩。
  自动识别电机模式系统: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,只要控制器的电源线、转把线和刹车线不接错,就能自动识别电机的输入及输出模式,可以省去无刷电动车电机接线的麻烦,大大降低了电动车控制器的使用要求。
  随动abs系统:具有反充电/汽车EABS刹车功能,引入了汽车级的EABS防抱死技术,达到了EABS刹车静音、柔和的效果,不管在任何车速下保证刹车的舒适性和稳定性,不会出现原来的abs在低速情况下刹车刹不住的现象,完全不损伤电机,减少机械制动力和机械刹车的压力,降低刹车噪音,大大增加了整车制动的安全性;并且刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程,用户可根据自己的骑行习惯自行调整EABS刹车深度。
  电机锁系统:在警戒状态下,报警时控制器将电机自动锁死,控制器几乎没有电力消耗,对电机没有特殊要求,在电池欠压或其他异常情况下对电动车正常推行无任何影响。
  自检功能:分动态自检和静态自检,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,当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。
  反充电功能:刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程。
  堵转保护功能: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;如电机处于短路状态,控制器则使输出电流控制在2A以下,以确保控制器及电池的安全。
  动静态缺相保护:指在电机运行状态时,电动车电机任意一相发生断相故障时,控制器实行保护,避免造成电机烧毁,同时保护电动车电池、延长电池寿命。
  功率管动态保护功能:控制器在动态运行时,实时监测功率管的工作情况,一旦出现功率管损坏的情况,控制器马上实施保护,以防止由于连锁反应损坏其他的功率管后,出现推车比较费力的现象。
  防飞车功能:解决了无刷电动车控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象,提高了系统的安全性。
  1+1助力功能:用户可自行调整采用自向助力或反向助力,实现了在骑行中辅以动力,让骑行者感觉更轻松。
  巡航功能:自动/手动巡航功能一体化,用户可根据需要自行选择,8秒进入巡航,稳定行驶速度,无须手柄控制。
  模式切换功能:用户可切换电动模式或助力模式。
  防盗报警功能:超静音设计,引入汽车级的遥控防盗理念,防盗的稳定性更高,在报警状态下可锁死电机,报警喇叭音效高达125dB以上,具有极强的威慑力。并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。
  倒车功能:控制器增加了倒车功能,当用户在正常骑行时,倒车功能失效;当用户停车时,按下倒车功能键,可进行辅助倒车,并且倒车速度不超过10km/h。
  遥控功能:采用先进的遥控技术,长达256的加密算法,灵敏度多级可调,加密性能更好,并且绝无重码现象发生,极大地提高了系统的稳定性,并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。
  高速控制:采用的为马达控制设计专用的单片机,加入全新的BLDC控制算法,适用于低于6000rpm高速、中速或低速电机控制。
  电机相位:60度120度电机自动兼容,不管是60度电机还是120度电机,都可以兼容,不需要修改任何设置。

改进方法

  电动车控制器应该是兼顾蓄电池及电机的实际使用情况进行综合设计,应充分考虑蓄电池、控制器、电机三者之间的关系,将它们作为一个综合的系统来设计,从而得到更为理想的电动车控制器。而不应该是市售的只要具有无级调速,刹车断电、软启动……等功能的电动车调速器。针对电动自行车实际使用情况,我们对无刷电动自行车控制器的设计进行了改进,增设了如下的功能:
  一、使电动车控制器具有输出端短路保护功能
  本控制器可以实现输出端直接短路保护,即使在电机处于转速行动时(此时往往输出电压)直接短路控制器输出端,控制器也能很可靠的保护。在保护时电路自动降低了输出电流,以保护蓄电池的安全,此时电流约为0.3A,并随时检测输出端状态,当输出端故障排除后,控制器能自动恢复正常控制,具有自恢复功能,从而控制器具有自保护能力,提高了控制器和蓄电池的安全程度,也提高了对电机本身故障的耐受程度。针对电动自行车使用实际情况,出现堵转是可能出现的工况之一,如控制器能对输出端短路进行可靠保护,那么在电机堵转条件下,控制器同样可以进行保护,并可保护电机及蓄电池的安全。如果只具有限流功能的控制器,此时将输出大电流(如限流14A),这些使蓄电池(容量为12AH)处于大电流放电状态下(14A),将影响蓄电池的使用寿命。另外,大电流流经电机绕组,时间一长,将使电机温升上升,导致绕组绝缘老化,轻则影响电机寿命,重则烧毁电机。
  二、采用双闭环控制系统
  控制器采用双闭环控制系统(无刷:转速/电流双闭环,有刷:电压/电流双闭环),由于电流环存在,可以实现对电流的限幅,即可以保护电动车在处于各种正常运行情况下电流输出值不会超出设定的电流限幅值,实现自动限流,这样在任何运行情况下,蓄电池均不会出现超过设定值电流的放电过程,保证了蓄电池的安全。另外由于双闭环的配合作用,可以使电机实现最理想的启动过程和加速过程,使蓄电池的电流得到有效的利用,从而可以增加电动自行车的行驶里程。而市售控制器由于是单闭环控制系统,并依靠MC33035(MC33033)芯片的限流作用,所以在启动和加速时经常会出现控制器大电流输出至限流保护的运行状态。
  三、欠压比较设计成电压滞环自锁比较
  市面上有的控制器只具有欠压保护功能,即当蓄电池电压低于某一电压值后(如32V)封锁控制器不工作,这容易使用户利用蓄电池的回升电压工作(即蓄电池停止放电后,蓄电池电压会回升2~3v),从而造成蓄电池过放电。本控制器欠压比较设计成电压滞环自锁比较,这样可以有效地避免了蓄电池回升电压的使用。
  按上述改进设计的有刷、无刷电动车控制器,经各种负载情况,各种路况实际行驶考验,证明其具有很高的可靠性。在堵转运行和输出端直接短路情况下均可实现可靠的保护,提高了无刷电动自行车控制器在实际运行时的可靠程度,改进后的控制器完全可以实现减少控制器的故障率,降低车辆返修率的目的。另外,由于电流环的作用,并可相对于一般市面上用的控制器可延长续驶距离近10%,行驶过程中有频繁加减速、反复上下坡时,电流环作用的效果更加明显。

控制器识别

  1、仔细观察做工
  一个控制器的做工体现一个公司实力,同等条件下,作坊控制器肯定不如大公司的产品;手工焊接的产品肯定不如波峰焊下来的产品;外观精致的控制器好过不注重外观的产品;导线用得粗的控制器好过导线偷工减料的控制器;散热器重的控制器好过散热器轻的控制器等等,在用料和工艺上有所追求的公司相对可信度高,对比就能看得出来。
  2、对比温升
  用新送来的控制器和原来使用的控制器进行同等条件下堵转发热试验,两个控制器都拆掉散热器,用一辆车,撑起脚,先转动转把达到速,立即刹车,不要刹死,免得控制器进入堵转保护,在极低速度下维持5秒钟,松开刹车,迅速达到速,再刹车,反复同样的操作,比如30次,检测散热器温度点。
  拿两个控制器的数据对比,温度越低越好。试验条件应该保证相同的限流,相同的电池容量,同一辆车,同样从冷车开始测试,保持相同的刹车力度和时间。试验结束时应检查固定mos的螺丝松紧程度,松得越多标明使用的绝缘塑料粒子耐温性越差,在长期使用中,这将导致mos提前因发热而损坏。再装上散热器,重复上述试验,对比散热器温度,这可以考察控制器的散热设计。
  3、观察反压控制能力
  选取一辆车,功率可以大一点,拔掉电池,选用充电器为电动车供电,接上e-abs使能端子,确保刹把开关接触良好。慢慢转动转把,太快了充电器无法输出很大的电流,会引起欠压,让电机达到速,快速刹车,反复多次,不应出现mos损坏现象。
  在刹车时,充电器输出端的电压会快速上升,考验控制器的瞬间限压能力,此试验如果用电池测试基本没有效果。此试验也可以在快速下坡时进行,当车子达到速后进行刹车。
  4、电流控制能力
  接充满的电池,容量越大越好,先让电机达到速,任选两根电机输出线短路,反复进行,30次以上,不应出现mos损坏;再让电机达到速,用电池正极和任选的一根电机线短路,反复30次,这比上述试验更严酷,回路中少了一个mos的内阻,瞬间短路电流更大,考验控制器的电流快速控制能力。
  很多控制器会在这一环节出丑,如果出现损坏,可以比较两个控制器成功承受短路的次数,越少越差;拔掉一根电机线,转把拉到,此时电机不会运转,快速接通另一根电机线,电机应能立即转动,电机转动中反复插拔其中一根电机线,控制器应正常工作。这部分实验可以验证控制器软件、硬件的可靠性设计。
  5、检验控制器效率
  关闭超速功能,如果有的话,在同一辆车子空载情况下测试不同控制器达到的速度,速度越高,则效率越高,续航里程也相对高。

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