1、電動自行車調速系統的工作原理是什么？怎么樣用單片機來控制？ 2008-12-30 15:10 2008-12-30 17:03 滿意回答 電動自行車調速系統本質上說就是典型的電機調速系統。現在市面上大多數電動自行車采用的是直流無刷電機。 這種電機出廠的時候內部自帶有霍爾傳感器可以將電機的轉速信號反饋出來。 直流無刷電機本質上是調節直流電壓來實現轉速調節。但是大多數情況是，出廠的時候廠家一般也會固化這類控制器在電機上，對外只留有控制端接口。控制器開發人員不需要了解其內部升降壓的機制，只需要對電機控制輸入端輸入控制信號即可輕松實現電機調速。 這樣一來對它的調速就非常簡單了。通過單片機接收霍爾傳感器

2、信號通過計算轉換得到電機當前轉速，當前轉速再同設定的轉速進行比較，通過計算來得到控制信號的值，從控制端輸出改變電機轉速。這是個負反饋的過程，控制得當最終是可以實現電機轉速恒定。控制器調速的原理。在市場上使用的轉把大都是霍耳轉把它輸出的調速信號是一種電壓信號霍耳轉把輸出電壓的大小，取決于霍耳元件周圍的磁場強度。轉動轉把，改變了霍耳元件周圍的磁場強度，也就改變了霍耳轉把的輸出電壓。然后把這個電壓輸入控制器，控制器再根據這個信號的大小進行PWM脈寬調制。從而控制功率管的導通關閉的比例以控制電機轉速的大小。PWM是Pulse Width Modulation縮寫， 中文意思就是脈沖寬度調制，簡稱脈寬調

3、制。它是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用于測量，通信，功率控制與變換等許多領域也就是說控制器調速的原理是控制給電機的電的通斷時間。比如 電機隔0.5秒通一次電，這樣電機就轉的慢。            隔0.2秒通一次電 這樣就快些。  所以，調速根本不是在調給電機的電流。 電動車控制器原理及可靠性2010-03-16 11:48:56 閱讀4 評論0 字號：大中小 一、智能型控制器能提供電動車整車的主要功能智能型電動車具有“1:1助力”、“電動

4、”、“定速”三種騎行模式：A、“1:1助力”：當腳蹬車速大于2Kmh時，跟隨騎行腳蹬力矩的大小，控制器按1:1電動力矩提供電機電流。B、“電動”：電動車隨轉把轉動角度的變化，可在0-20Kmh范圍內無級調速。C、“定速”：電動車可在0-20Kmh范圍內鎖定車速，定速行駛。二、智能型電動車的電氣部件故障自檢功能智能型電動車具有整車電氣故障自檢功能，操作如下：先按住模式轉換按鈕或捏住電動車剎把，再打開整車電源，此時電動車處于整車電氣部件檢測狀態，首先各指示燈閃3次，檢測指示燈是否能正常工作，在此狀態下，除電源指示燈外，其余各指示燈指示各電氣部件的電路信號情況，具體檢測方法為：A、測指示電機的三個霍

5、爾元件：緩慢轉動電機，電量指示燈順序指示三個霍爾元件的通電情況與電機磁鋼的位置關系。轉動電機時，三個指示燈應該是順序變化，如果有的指示燈沒有滅和亮的變化，則證明某霍耳元件損壞或接觸不良。B、判斷無刷電機的相位代數角：在自檢狀態下，如果檢測霍耳元件的指示燈點亮的順序是：100，110，111，011，001，000（其中1代表亮，0代表滅），則說明無刷電機的相角是60度；如果檢測霍耳元件的指示燈點亮的順序是：100，110，010，011，001，101（其中1代表亮，0代表滅），則說明該無刷電機的相角是120度。也可以這樣理解：如果三個霍耳元件沒有同時全部是高電位和全部是低電位的狀態，則說明該

6、無刷電機是120度電機，反之是60度的電機（智能有刷控制器沒有此項）。C、檢測指示：緩慢轉動轉把，“欠壓”指示燈的閃爍頻率與轉把的轉動角度呈對應關系。轉把在原始位置，指示燈不閃，轉動角度越大，指示燈閃的越快，表示轉把信號正常，如果沒有此對應關系，可能轉把損壞或引線接觸不良。D、模式轉換按鈕檢測指示：按住模式轉換按鈕，“助力”指示燈亮，松開則不亮。E、斷電剎把檢測與指示：分別捏左右剎把，“電動”指示燈亮，表示斷電剎把有效。F、助力傳感器檢測與指示：緩慢轉動腳蹬輪盤一圈，“定速”指示燈閃爍5次，表示傳感器與感應磁鋼工作正常，否則可能有以下幾種可能發生：傳感器接觸不良、磁鋼丟失、磁鋼極性反向、磁鋼與

7、傳感器距離太遠。三、智能型電動車整車操作說明A、打開電源開關，控制器內部微電腦芯片進行程序自檢，電動車進入“電動”騎行模式，此時電動車行駛速度完全受轉把控制。B、一下模式轉換按鈕，電動車進入“1:1助力”騎行模式，電動車行駛速度取決于腳蹬力和電助力，電機的運行速度不受轉把的控制，但一旦剎車，控制器立即停止對電機供電。此騎行模式適合道路情況比較復雜，電動車速度較低但又需要頻繁改變速度的環境下使用，但是電動車騎行特別輕快，比一般自行車騎行還要省力，此時電動車的耗電很少，在“1:1助力”狀態下行駛，電動車可以騎行130公里以上。在“1:1助力”騎行模式時，按一下模式轉換按鈕，可以切換到“電動”騎行模

8、式。C、當電動車在“電動”模式下行駛時，按住模式轉換按鈕，不要松開，1秒鐘后，進入“定速”行駛模式，電動車以剛按下按鈕時的車速鎖定行駛速度，此時可以松開按鈕和轉把。當需要解除“定速”行駛，可以按一下模式轉換按鈕，或捏剎把，電動車可回到“電動”騎行模式。智能型電動自行車在行駛過程中，隨著續行里程的增加，電池電壓慢慢下降，控制器設有兩級電壓保護。一級電壓保護時，欠壓燈亮，連續欠壓10秒鐘以上，電動車跳到“1:1助力”狀態，用戶只可以“1:1助力”騎行。在“1:1助力”狀態長時間騎行到二級電壓保護時，“欠壓”燈與“助力”燈將同時閃爍，此時控制器將停止對電機的供電，以免電池深放電，此時“1:1助力”燈

9、與“欠壓”燈保持閃爍狀態，以警示欠壓。如果電池電壓回升，控制器也能識別此時的電壓是回升電壓，同樣不能給電機供電。四、過流減流保護功能裝有智能型控制器的電動自行車整車在騎行時，控制器能根據轉把轉動角度，電機運行速度，電池電壓數值，電機運行電流等參數判別電動車是處于何種負載（正常負載、輕微過載、嚴重過載）情況下運行，能針對不同的負載情況，運行最優化的驅動程序，可以始終使電機與電池處于良好的匹配狀態。在驅動電機運行的過程中，控制器對電機進行“速度電流”相關控制，控制器判斷電機電流與電動車車速是否在相關范圍內，如果在相關范圍內，控制器以不超過限流設定值為依據控制電動車車速；當電機電流與電動車車速嚴重不

10、相關時，即使電機電流沒有達到限流設定值，如果電機電流大于10A，控制器首先減流到10A供電，然后再次判斷車速與電機電流的相關性，在相關范圍內，進入正常供電模式；如果沒有相關性，控制器進一步減流供電。控制器每否定一次相關判斷，電機電流減小一半，直到控制器停止對電機的供電，讓電動車進入“助力”騎行模式。如果電機堵轉，控制器也能立即發現，同時停止對電機供電。這樣，確保在各種負載情況下，用戶都可以放心使用智能型電動車。第三節 控制器可靠性及質量判斷1、電動車控制器的實現方式與組成部分目前電動自行車用有刷無刷控制器普遍采用PWM調速方式，控制器內部必需要PWM發生器電路，另外還有電源電路，功率

11、器件，功率器件驅動電路，控制部件（轉把、剎把、電機霍耳等）信號采集與處理電路，過流與欠壓等保護電路。2、影響控制器可靠性的因素控制器的失效，從表現形式來看，一般有以下幾種，1）功率器件損壞；2）控制器內部供電電源損壞；3）控制器工作時斷時續。4）連接線磨損及接插件接觸不良或脫落引起控制信號丟失。針對以上失效形式的起因分析如下：A、功率器件的損壞，一般有以下幾種可能：電機損壞引起的，功率器件本身的質量差或選用等級不夠引起的，器件安裝或振動松動引起的，電機過載引起的，功率器件驅動電路損壞或參數設計不合理引起的。B、控制器內部電源損壞，一般有以下幾種可能：控制器內部電路短路，外圍控制部件短路，外部引

12、線短路。C、控制器工作起來時斷時續，一般有以下幾種可能：器件本身在高溫或低溫環境下參數漂移，控制器總體設計功耗大導致某些器件局部溫度過高而使器件本身進入保護狀態，接觸不良。D、連接線磨損及接插件接觸不良或脫落，一般有以下幾種可能：線材選擇不合理，對線材的保護不完備，接插件的選型不好，線束與接插件的壓接不牢。3、提高控制器可靠性的方案了解電動車控制系統可能發生故障點以后，有針對性的可靠性設計就有了目標。A、首先是功率器件的型號，品牌，產地與供應商的選擇，然后對功率器件的篩選老化，以上兩點是提高功率器件可靠性前提。在此基礎上，對功率器件安裝工藝的設計和對功率器件驅動電路的設計才有意義。對無刷電機控

13、制器而言，一般上三路功率管的驅動比較復雜，目前大多數廠家采用專用驅動芯片驅動。專用驅動芯片的不足之處是價格較高，內部的變頻電路采用了有源電路，轉換效率偏低，其主要的應用場合是在周圍電路完全沒有交流電存在情況下，利用其內部電路完成變頻、升壓與整流。在電動自行車無刷控制器中由于有了PWM信號，就可以直接從電機換相的交流信號中取出頻率信號進行倍壓整流，用于無刷控制器的上三路功率管的驅動，這樣從電路原理上分析，有以下幾點好處：1、降低驅動功率損耗，2、簡化驅動電路，3、使用無源電路直接有效的提高驅動電路的可靠性。4、可以根據用戶需要，很靈活地實現剎車對電機的電制動功能。B、對于控制器內部電源，為了防止

14、控制器內部或外部短路對電源的損壞，同時也是出于對電源自身的保護，可以把電源設計成多路獨立供電方式，這樣既可以防止局部電路（轉把、剎把、電機傳感器等）發生短路而燒壞控制器，又可以防止電源電壓異常升高而擊穿外部器件。基于以上考慮，并降低電源自身的功耗，提高電源的轉換效率，可以采用DC-DC模塊（直流變換器）來實現。由于DC-DC模塊的負載能力強，自身的功率損耗相當低（不到0.1W），這樣在提高控制器的整體效率，降低控制器的運行溫度方面有著線性穩壓器無可比擬的優點。總之，在有刷或無刷控制器的電路中，由于控制器內部電源擔負著模塊電路與電動車外圍控制器件的供電，因此控制器內部電源的可靠性就相當重要了，這

15、樣不但能提高整個控制系統的可靠性，同時也避免了在整車裝配過程中由于誤操作而損壞控制器。C、要克服控制器對溫度的敏感，第一是選擇溫度系數好的元器件，第二是從設計上降低各模塊電路的功率消耗，第三是盡量減少無用功消耗，第四是充分考慮到控制器的散熱。如果采用無功消耗的功率管驅動方案，加上高效率的DC-DC電源模塊，可以將控制器的工作電流降低到30mA以下。在這里需要解釋一下的是，在電動車控制器里，用于采樣電流信號的小阻值大功率電阻器件屬于控制器的功率器件之一，電流采樣電阻的功率消耗屬于無用功消耗，應該算控制器功率損耗的一部分，要減小控制器的功耗，降低控制器的運行溫度，可以利用電機的轉速與電機電流的絕對

16、對應關系，通過檢測電機轉動轉速來監測電機電流，從而達到控制電流的目的。其中涉及的關鍵技術點是，一定要有電機堵轉和換相信號丟失或錯相監測，以免控制器功率管擊穿或電機短路時，電流得不到控制。由于控制器直接讀取轉速電流，不但可以對過流保護或減流保護控制的非常精確，還可以利用轉速信號與轉把信號和電池電壓信號的對應關系，判斷出電機是出于什么樣的負載情況下運行。如果是無刷電機，控制器可以針對不同的負載情況與不同的轉速信號，選擇最優化的驅動方案，這在優化了無刷控制器與電機負載的全功率匹配的同時也提高了無刷控制器的可靠性。D、由于電動車電氣系統信號的傳輸是用連接線束來完成的，出于提高電動車整車的可靠性和提高控制器本身的可靠性出發，對電動車連接線束與接插件的要求是：連接可靠，防水，防塵，抗震，防氧化，防磨損。基于以上要求，電動車連接線束與接插件要有完備的防護套，接插件一定要達到汽車級的接插標準，因為電動車的使用環境從某種意義上講，比汽車的使用環境還要惡劣。4、控制器實時保護功能對控制器可靠性的作用對于控制器的欠壓保護功能，保護的是電池，過流保護功能不但保護了電機，還保護了控制器本身，這是控制器最基本的保護功能。如果控制器只具有欠壓與過流（或限流）保護功能，實際上是把對電機的所有保護功能