《電動(dòng)車控制器》PPT課件.ppt

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1、電動(dòng)車,——控制器及四大件,電動(dòng)車——控制器,隨著社會(huì)的發(fā)展，電動(dòng)車以其安全、快捷、方便、易于操作、易于維修、價(jià)格低廉、適用人群廣泛等優(yōu)勢(shì)，被越來越多的人們所青睞。其電動(dòng)車的工作穩(wěn)定性及安全是生產(chǎn)廠家一直在關(guān)心的。而控制器則是整個(gè)車子的核心。,目錄,,控制器工作原理,控制器種類,2,控制器常用功能和保護(hù)功能,3,控制器常見故障分析與建議,4,控制器的技術(shù)要求,5,電動(dòng)車四大件及相互間的關(guān)系,6,小結(jié),7,1,一、控制器的工作原理,控制器(MCU),驅(qū)動(dòng),電機(jī)繞組及霍兒位置傳感器：,控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu),,,控制器功率管,,,控制器單片機(jī)（MCU）,控制器功率管鋁合金散熱片,二、控制器的種類,●現(xiàn)市場(chǎng)

2、常用的5種智能控制器和一種新型的控制器方波控制器：采用霍爾傳感器采集轉(zhuǎn)子位置，以此為基準(zhǔn)信號(hào)控制繞組強(qiáng)制換相而達(dá)到讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樗募夹g(shù)成熟，也是市場(chǎng)上普遍使用的控制器。缺點(diǎn)是：方波控制器對(duì)于整個(gè)電動(dòng)車來說，電機(jī)換相導(dǎo)致電流突變而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，使車子啟動(dòng)噪音大且不平穩(wěn)，起步扭矩小，效率不高。零功耗控制器：把電源鎖鑰匙關(guān)掉，然后按一下車把上的防盜鍵。控制器進(jìn)入防盜預(yù)警狀態(tài)，強(qiáng)行推動(dòng)電機(jī)時(shí)，觸發(fā)控制器里單片機(jī)工作，喇叭會(huì)發(fā)出報(bào)警聲并鎖死電機(jī)。,3.無霍爾控制器：因?yàn)闆]有霍爾傳感器件，所以采用的是一種反向電壓的模糊計(jì)算方式而達(dá)到換相，這種控制器一般用在維修市場(chǎng)，特點(diǎn)是：免去了配對(duì)相位的麻煩，裝

3、上就能使用。缺點(diǎn)是：因沒有霍爾傳感器件，所以起步有死角，效率比方波控制器還低。此類型控制器也逐漸被市場(chǎng)所淘汰。4.智能雙?？刂破鳎弘p模，顧名思義就是兩種工作模式，普通方波控制+無霍爾控制，在普通狀態(tài)下，控制器可自動(dòng)識(shí)別電動(dòng)車電機(jī)的換相角度，霍爾相位和電機(jī)輸出相位，當(dāng)電動(dòng)車在正常行駛時(shí)，出現(xiàn)霍爾故障或者霍爾器件壞掉時(shí)，可以自動(dòng)檢測(cè)到并平滑的過渡到無霍爾模式，方便用戶將車騎到維修店，維修好后又能自動(dòng)切換回有霍爾狀態(tài)。這種控制器擠掉了老的單純的無霍爾控制器，成為二級(jí)維修市場(chǎng)的主要產(chǎn)品。有部分整車公司也在使用這種控制器。,5.正弦波控制器：正弦控制器是理想的控制器模式，基于空間矢量變頻控制算法，控制器

4、轉(zhuǎn)換效率高，能有效減少控制器溫升和延長電池續(xù)航里程，解決了車子在起步時(shí)出現(xiàn)的抖動(dòng)和不平穩(wěn)而且起步扭矩大，效率高，但溫升較快，對(duì)控制器本身的器件都是考驗(yàn)，要配合正弦電機(jī)才能達(dá)到最佳的效果。6.總線控制器：一種新型的控制方式，內(nèi)部同樣是采用方波橋式開關(guān)電路，整車的儀表和控制器是配合使用，車身前后電路連接，中間只有三根線，一根電源正，一根電源負(fù)，一根通訊線，采用的是汽車總線技術(shù)。因其線束少了，節(jié)點(diǎn)少了，故障點(diǎn)也就少了。,三、控制器常用功能,3.1常用功能：1、自檢功能：控制器只要在上電狀態(tài)，就會(huì)自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)實(shí)施保護(hù)，充分保證騎行

5、的安全，當(dāng)故障排除后控制器的保護(hù)狀態(tài)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。2、啟動(dòng)方式：軟啟動(dòng)和硬啟動(dòng)。?軟件啟動(dòng)：可以保護(hù)電池，保護(hù)電機(jī)，起步平緩。?硬啟動(dòng)：在起步時(shí)的電流是不可控的過載電流，起步生猛，對(duì)電池同電機(jī)傷害極大3、防盜功能：針對(duì)控制器而言分兩種，一種是分體式的，和一體式的。車子在防盜狀態(tài)下，電機(jī)在受到外力轉(zhuǎn)動(dòng)或者車身受到外界的震動(dòng)時(shí)，車子均可發(fā)出報(bào)警，同時(shí)鎖死電機(jī)。4、電子剎車：控制器使電機(jī)產(chǎn)生和電機(jī)運(yùn)行方向相反的機(jī)械能，起到縮小制動(dòng)距離、保護(hù)機(jī)械制動(dòng)裝置的效果。,5、反充電功能：在剎車、減速或下坡滑行時(shí)控制器將電機(jī)產(chǎn)生的能量反饋給電池，起到充電的效果，延長電池壽命，增加了續(xù)航里程。6、防飛車功能：電動(dòng)車

6、控制器不會(huì)因轉(zhuǎn)把或線路故障引起飛車現(xiàn)象。提高了系統(tǒng)的安全性。7、1+1助力功能：能自動(dòng)檢測(cè)中軸轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了在騎行中輔以動(dòng)力，讓騎行者感覺輕松。8、巡航功能：分自動(dòng)巡航和手動(dòng)巡航，能根據(jù)需要自行選擇，進(jìn)入巡航的時(shí)間，穩(wěn)定行駛速度，無須手柄控制。9、限速功能：按下限速開關(guān)，電動(dòng)車只能以不超過20km/h的速度行使。,3.2保護(hù)功能：1、過流保護(hù)：控制器時(shí)刻在對(duì)電源線，電機(jī)相線，內(nèi)部功率器件和MOS管進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)電源短路、電機(jī)相線短路或有MOS管燒壞時(shí)能及時(shí)停止輸出，防止控制器燒壞或擊穿更多MOS管。有效的保護(hù)控制器和電池。2、欠壓保護(hù)：當(dāng)電池電壓低于控制器設(shè)定的電壓值時(shí)，控制器停止輸出，進(jìn)入欠壓

7、保護(hù)狀態(tài)，保護(hù)電池，防止電池過放而減少使用壽命或損壞。,3、堵轉(zhuǎn)保護(hù)：控制器能自動(dòng)判斷電機(jī)在過流時(shí)是處于完全堵轉(zhuǎn)狀態(tài)還是在運(yùn)行狀態(tài)或電機(jī)短路狀態(tài)，如果過流時(shí)是處于運(yùn)行狀態(tài)，控制器將限流值設(shè)定在固定值，以保持整車的驅(qū)動(dòng)能力；如電機(jī)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(jī)和電池，節(jié)省電能；確保控制器及電池的安全。,四、控制器常見故障分析,影響控制器性能的因素從表現(xiàn)形式來看，一般有以下四種：1、控制器功率管損壞：一般有以下幾種可能：?電機(jī)損壞引起的；?功率管本身的質(zhì)量差或選用等級(jí)不夠引起的；?安裝或振動(dòng)松動(dòng)引起的；?電機(jī)過載引起的；?功率管驅(qū)動(dòng)電路損壞或參數(shù)設(shè)計(jì)不合理引起

8、的。應(yīng)改進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，選用匹配的功率器件。2、控制器內(nèi)部供電電路損壞：一般有以下幾種可能：?控制器內(nèi)部電路短路；?外圍控制部件短路；?外部引線短路。出現(xiàn)這種情況應(yīng)改進(jìn)電源電路的布局，設(shè)計(jì)單獨(dú)的供電電路，與大電流工作區(qū)域分開。各引出線做短路保護(hù)并附接線說明。,3、控制器工作時(shí)斷時(shí)續(xù)：一般有以下幾種可能：?器件本身在高溫或低溫環(huán)境下參數(shù)發(fā)生漂移；?控制器總體設(shè)計(jì)功耗大，導(dǎo)致某些器件局部溫度過高而使器件本身進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；?接觸不良。出現(xiàn)這種現(xiàn)象應(yīng)選用耐溫適合的元件，降低控制器整體功耗，控制溫升。4、控制器連接線老化磨損及接插件接觸不良或脫落引起控制信號(hào)丟失：一般有以下幾種可能：?線材選擇不合理；?

9、對(duì)線材的保護(hù)不完善；?接插件的選型不好；?線束與接插件的壓接不牢。線束與接插件之間，接插件與接插件之間應(yīng)連接可靠，應(yīng)做到耐高溫、防水、抗震，防氧化，防磨損。,五、控制器的技術(shù)要求,1.外觀要求控制器外觀應(yīng)光潔、平整、無裂痕、毛刺飛邊、銹蝕等工藝缺陷、連接緊固、引出線應(yīng)完整無損、標(biāo)簽字跡和內(nèi)容應(yīng)清晰無誤，且不得脫落。2.標(biāo)志應(yīng)具有制造廠標(biāo)志或廠家代理、標(biāo)志、產(chǎn)品型號(hào)或規(guī)格、額定電壓、限流值、欠壓值、轉(zhuǎn)把電壓、相位角、剎車方式、特殊功能標(biāo)注及相關(guān)內(nèi)容標(biāo)注。,3.控制器引出線長度要求：3.1控制器引出線要求：應(yīng)露出控制器長150mm(不含插件尺寸)。3.2控制器出線要求：線位及線色應(yīng)符合個(gè)型號(hào)控制器

10、出線圖要求。3.3線徑要求：相線與主電源線采用耐高溫線，截面積應(yīng)不小于2.5mm、電門鎖線截面積不應(yīng)小于0.75mm、其余功能線截面積不應(yīng)小于0.3mm。3.4各功能接插件護(hù)套需全部采用阻燃耐高溫材料，接插件需全部采用標(biāo)準(zhǔn)磷銅鍍鎳材料接插件。3.5各接插件拉脫力應(yīng)大于50N。,4.絕緣介電強(qiáng)度控制器電源輸入線與機(jī)殼之間應(yīng)能承受50HZ或60HZ實(shí)際正弦波形電壓500V，5MA,歷時(shí)1分鐘，無擊穿現(xiàn)象。5.絕緣電阻控制器導(dǎo)電部分對(duì)外殼之間的常態(tài)絕緣電阻應(yīng)大于等于100MΩ。6.耐高溫性能溫度在60℃2℃，額定負(fù)載條件下，控制器持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)后應(yīng)能正常工作，其絕緣電阻不小于2MΩ。,7.低溫性能當(dāng)

11、恒溫-10℃1℃時(shí)，不通電持續(xù)2小時(shí)后，絕緣電阻應(yīng)大于等于20MΩ，控制器應(yīng)能正常工作。8.調(diào)速功能當(dāng)控制器接受1.2V~4.1V調(diào)速信號(hào)或等效數(shù)字信號(hào)時(shí)，應(yīng)能對(duì)所控電機(jī)進(jìn)行連續(xù)平穩(wěn)的無級(jí)調(diào)速。9.制動(dòng)斷電功能當(dāng)制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)動(dòng)作時(shí)，控制器應(yīng)能接受制動(dòng)信號(hào)，并立即切斷電機(jī)的供電電源。,10.電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)在額定電壓情況下電機(jī)轉(zhuǎn)速由低到高時(shí)控制器同時(shí)輸出相線信號(hào)轉(zhuǎn)速電壓：36V控制器0—13V。11.欠壓保護(hù)功能控制器應(yīng)具有欠壓保護(hù)功能，36V控制器欠壓點(diǎn)：32.5V。12.防盜功能控制器應(yīng)具有智能選擇鎖電機(jī)模式的防盜功能，及由控制器內(nèi)部智能識(shí)別鎖電機(jī)模式，要求不同型號(hào)廠家電機(jī)都能智能識(shí)別并鎖住電

12、機(jī)。,13.相線短路功能電機(jī)在運(yùn)行過程中任意短路電機(jī)相線，控制器應(yīng)無損壞。14.反充電保護(hù)電動(dòng)車正常運(yùn)行后關(guān)閉電門鎖，控制器不會(huì)受到反電勢(shì)的沖擊而損壞功率管。15.溫升要求在常溫、額定負(fù)載條件下，運(yùn)行30分鐘，控制器性能正常，外殼溫升不得超過50度。,16.疲勞實(shí)驗(yàn)將電機(jī)加載到最大輸出功率時(shí)，連續(xù)工作4小時(shí)控制器應(yīng)無損壞；將電機(jī)加栽到100轉(zhuǎn)/分時(shí)，連續(xù)工作15分鐘，控制器應(yīng)無損壞。（允許控制器內(nèi)部保護(hù)）17.堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能在電機(jī)加載停止轉(zhuǎn)動(dòng)后3-5秒鐘起到保護(hù)作用。18.限流值最大輸出限流：標(biāo)稱的限流值1A。19.控制器防水性能在水深30CM水里，浸泡30分鐘應(yīng)無進(jìn)水現(xiàn)象。,控制器測(cè)功曲線圖：

13、,六、電動(dòng)車四大件,1、控制器：控制器是控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的部件，也是電動(dòng)車電氣系統(tǒng)的核心，具有欠壓、限流、過流保護(hù)、多種騎行模式和整車電氣部件自檢功能。控制器是電動(dòng)車能量管理與各種控制信號(hào)處理的核心部件。2、充電器：給蓄電池充電，將市電轉(zhuǎn)換成直流電并控制其電流和電壓充入蓄電池貯存起來。當(dāng)前電動(dòng)車所配置的充電器多屬于傳統(tǒng)的三段式充電器：恒流-恒壓-涓流（浮充）。充電開始時(shí)，先恒流充電，迅速給電池補(bǔ)充能量；等電池電壓上升以后，轉(zhuǎn)為恒壓充電，此時(shí)電池能量緩慢補(bǔ)充，電池電壓繼續(xù)上升；,達(dá)到充電器的充電終止電壓值時(shí)，轉(zhuǎn)為涓流充電，小電流充電以保養(yǎng)電池和供給電池的自放電電流。但是沒能解決溫度變化導(dǎo)致電池最高充

14、電電壓值隨著變化的問題，正是因?yàn)槿绱耍姵叵募具^充，冬季欠充造成鉛酸電池缺水和硫酸鹽化，使得電池壽命受到嚴(yán)重?fù)p害。為了讓這一現(xiàn)象不發(fā)生，應(yīng)該給充電器加溫度檢測(cè)。,充電電壓分析圖：,3、電池：是電動(dòng)車動(dòng)力來源，用于供給電機(jī)電能。現(xiàn)常用的有鉛酸電池和鋰離子電池。?鉛酸電池：傳統(tǒng)的鉛酸電池憑借成熟的技術(shù)和較低的價(jià)格占據(jù)了市場(chǎng)上的主流，在5年內(nèi)這種格局難以改變。鉛酸電池的兩大“殺手”：①失水：電池因長期處于過充電狀態(tài)，電解液中的水被電解成H2（氫氣）和O2（氧氣），導(dǎo)致電池因電解液干涸而失效！②硫化：長期充電不足使得PbSO4（硫酸鉛）結(jié)晶附著在極板上，導(dǎo)電性差的結(jié)晶阻礙了極板活性物質(zhì)和電解液的反應(yīng)，

15、使電池容量下降、內(nèi)阻增大。,鋰離子電池：鋰離子電池易攜帶、充電時(shí)間短、循環(huán)壽命長、對(duì)環(huán)境無污染，但在過充和過放狀態(tài)下蓄電池會(huì)發(fā)生爆炸，手機(jī)鋰電池使用的都是單體電池，并與良好的保護(hù)電路配合使用，基本上杜絕了爆炸問題，在電動(dòng)自行車上必須使用串聯(lián)電池組，這使得保護(hù)電路大大復(fù)雜化加鋰電池的制造成本偏高，這也阻礙了鋰電池在電動(dòng)車行業(yè)的應(yīng)用。4、電機(jī)：將蓄電池化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的兩輪電動(dòng)車電機(jī)有永磁無刷電機(jī)，齒輪無刷電機(jī)。,四大件相互關(guān)系電池是電動(dòng)車的核心部件，接受充電器的電能，貯存起來最終通過電機(jī)將電能輸出，輸出受控于控制器。充電器是直接與蓄電池聯(lián)系的設(shè)備，充電器質(zhì)量參數(shù)的好壞直接影響蓄電池的電氣性能和使用壽命，必須要求“配套”?？刂破骺刂齐姵仉娏麟妷狠敵觯星穳罕Ｗo(hù)功能，“欠壓保護(hù)點(diǎn)”的高低影響電池放電深度，因此，影響行駛里程，過低會(huì)造成過放電，損傷蓄電池。,七、小結(jié)：,控制器從早期的全硬件方案到現(xiàn)在的全軟件方案又從方波控制到現(xiàn)在的正弦波控制，技術(shù)越來越成熟化。更偏向了功能多樣化、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。,