详解电动车控制器结构原理与维修

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1、详解电动车控制器结构原理与维修控制器的结构与原理（一）控制器的组成与工作原理   1．有刷控制器的结构与工作原理   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。另外控制器还加入其他功能，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

2、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，控制器内部必须具有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）有刷控制器的结构 有刷控制器的外形如图1所示。有刷控制器的内部主要由集成电路和外围元器件组成。有刷控制器的内部结构如图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内部电路所需要的正常工作电压，如12V

3、、15V和18V等，然后12V电压再经三端稳压集成电路7805或主芯片内部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，转把有5V或6.25V供电电压，而闸把有5V、12V、15V、18V等几种供电电压。   2）欠电压保护电路 当蓄电池电压降低到设定值以下时，控制器保护电路检测到此信号并反馈到主芯片，主芯片切断输出控制信号，使电动机得不到供电电压而停转，从而保护蓄电池不出现低电压过放电现象。   3）限电流保护电路 当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内部逻辑电

4、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，使其达到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。它相当于一个电子开关，导通时相当于开关闭合，接通电动机的工作电源，电动机得到电而转动。场效应晶体管截止时，相当于切断电动机工作电源，电动机失电而停转。   6）集成电路 集成电路的主要功能是把转把、闸把及欠电压保护电路、过电流保护电路的信号，经内部电路放大、转换处理后输出相应的信号，控制场

5、效应晶体管的导通或截止。   （3）有刷控制器的外部连接线 普通型有刷控制器与外部件的连接线一般有9根引线，分别是电源正负极引线2根、转把引线3根、闸把引线2根和电动机引线2根。智能型有刷控制器还有3根助力器引线。普通型有刷控制器的外部连接线如图4所示。   36V有刷控制器与外部连接，如图5所示。2．无刷控制器的结构与工作原理   无刷控制器的工作原理如图6所示。   （1）稳压电路 控制器内部稳压电路将蓄电池电压经限流电阻器、三端稳压集成电路稳定成12V、15V和18V，根据电路所需电压，分别供主芯片、三相驱动电路及欠电压保护电路作为正常时的工作电压。   （2）主芯片集成电路

6、 该电路的主要功能如下。   1.输出5V电压供外接转把、闸把作为电源电压。   2.根据无刷电动机的状态，霍尔检测元件检测到的信号对三相驱动电路产生相应驱动电压，使三相驱动电路轮换工作。   3.集成电路还将转把、闸把及欠电压保护电路、限流保护电路的输入控制信号经内部相关电路输出不同的控制信号。   （3）驱动电路 无刷控制器根据电动机的需要设置3个相同的驱动电路。驱动电路将主芯片输出的脉冲信号加以整形、放大后提供给输出级的功率管。除此之外，由于驱动电压高于电源电压，因此驱动电路应包含升压电路。（4）输出电路 输出电路由6个相同的大电流功率管组成。它的导通和截止在时间和相位上是有

7、先后顺序的，否则电动机不能转动。（5）欠电压保护电路该电路主要是为防止蓄电池在低压下出现过放电现象而设计的。当蓄电池端电压下降到控制器设定值时，保护电路工作，并且将检测信号加到主芯片内部，当主芯片内部电路检测不到保护信号时，主芯片切断驱动信号，输出功率管因得不到驱动励磁电压而不工作，从而保护蓄电池不在低电压下放电。（6）限流保护 该电路主要对控制器输出大电流时进行控制，即保护蓄电池、控制器、电动机在安全范围内工作。当电动机负载加重时，功率管的输出电流增大，此时限流电阻