1、電動車維修 技術(shù)及原理 首先要了解一下電動車的整體電路組成電動車電氣原理圖（無刷電機）新增電動自行車電原理圖電動車轉(zhuǎn)把，閘把的結(jié)構(gòu)，信號特征及改制1轉(zhuǎn)把的形式、信號特征及其信號改制 電動車的轉(zhuǎn)把有3根引線：分別是電源（+5V），地線，轉(zhuǎn)把信號線（線形連續(xù)變化信號）。電動車上使用的轉(zhuǎn)把有光電轉(zhuǎn)把和霍耳轉(zhuǎn)把兩種，目前采用霍耳轉(zhuǎn)把的電動車占絕大多數(shù)?；舳D(zhuǎn)把的內(nèi)部電路如圖：常見線性霍爾元件型號有3501 3503 3508 3515 3516 3517 3518霍耳轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小，取決于霍耳元件周圍的磁場強度。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把，改變了霍耳元件周圍的磁場強度，也就改變了霍耳轉(zhuǎn)把的輸出電壓。在電動車上使用的

2、霍耳轉(zhuǎn)把的信號有以下幾種：轉(zhuǎn)把的種類輸出電壓正把/5V供電反把5V供電單霍耳轉(zhuǎn)把 1.1-4.2(最多)4.2-1.1(少量)單霍耳轉(zhuǎn)把 2.6-3.7(極少)3.7-2.6單霍耳轉(zhuǎn)把 1-2.52.5-1單霍耳轉(zhuǎn)把 2.5-44-2.5雙霍耳轉(zhuǎn)把0-5 5-0光電轉(zhuǎn)把0-5(少量)5-0其中最常用的是以下兩種信號的轉(zhuǎn)把：1-4.2V（俗稱正把），4.2-1V（俗稱反把）。兩種信號的轉(zhuǎn)把中，是1.0V4.2V的轉(zhuǎn)把占絕大多數(shù)。其它輸出電壓的轉(zhuǎn)把，目前市場中存在很少，已成為事實中的非標產(chǎn)品，這種非標的轉(zhuǎn)把在早期的電動車上使用比較多。因此目前市場上通用的控制器絕大多數(shù)是識別1-4.2V轉(zhuǎn)把信號的產(chǎn)

3、品。當電動車的轉(zhuǎn)把或控制器需要維修更換時，一旦遇到轉(zhuǎn)把信號與控制器不匹配的情況時，這就需要對轉(zhuǎn)把進行改制，使其輸出信號能匹配控制器。轉(zhuǎn)把輸出信號改制：將轉(zhuǎn)把拆開，改變轉(zhuǎn)把里面磁鋼工作面的極性，就可以改變轉(zhuǎn)把輸出的電位。如果轉(zhuǎn)把內(nèi)有兩個磁鋼，分別將兩個磁鋼都轉(zhuǎn)180，再裝好；如果轉(zhuǎn)把內(nèi)只有1個磁鋼，將磁鋼取出，反轉(zhuǎn)180后，裝好轉(zhuǎn)把，這樣就改變了轉(zhuǎn)把里面霍耳元件工作磁場的起始位置，從而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)把輸出信號的改制。如圖：2閘把的形式與剎車信號及其信號改制轉(zhuǎn)把信號是電動車電機旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動信號，閘把信號是電機停止轉(zhuǎn)動的制動信號。電動車標準要求電動車在剎車制動時，控制器應能自動切斷對電機的供電。因此電動車閘

4、把上應該有閘把位置傳感元件，在有捏剎車把動作時，將剎車信號傳給控制器，控制器接受到剎車信號后，立即停止對電機的供電。電動車閘把的位置傳感元件有機械式微動開關(guān)（分機械常開和機械常閉兩種）和開關(guān)型霍耳感應元件（分剎車低電位和剎車高電位兩種）兩種。常見單極性開關(guān)霍爾元件型號的型號有：3122 3123 3141 3143 3144 3161 3240 3361 3362其典型內(nèi)部電路如下：（開關(guān)霍耳元件電路原理圖）一般機械常開的剎車信號是常高電位，當剎車時，閘把內(nèi)部的微動開關(guān)閉合，其信號變成低電位。一般機械常閉的剎車信號是常低電位，當剎車時，閘把內(nèi)部的微動開關(guān)打開，其信號變成高電位。一般電子低電位閘

5、把的剎車信號是常高電位，當剎車時，閘把內(nèi)部的霍耳元件信號翻轉(zhuǎn)，其信號變成低電位。一般電子高電位閘把的剎車信號是常低電位，當剎車時，閘把內(nèi)部的霍耳元件信號翻轉(zhuǎn)，其信號變成高電位。 剎車信號高低電位的變化，是控制器識別電動車是否處于剎車狀態(tài)，從而判斷控制器是否給電機供電。當電動車的閘把或控制器需要維修更換時，會遇到閘把信號與控制器不匹配的情況時，這就需要對閘把進行改制，使其輸出信號能匹配控制器。因此在維修實踐中，不論閘把的形式如何，也不論控制器識別何種剎車信號，應做到能對各種形式的剎車信號進行適當改進，以匹配成控制器能識別的信號。電動車主要由電機，控制器，電池，充電器四部分組成，人稱“四大件”所以

6、接下來，從電機入手(電動車)直流無刷電機的原理與控制直流無刷電機在各個方面得到廣泛的應用，處處都可以見到它們的蹤影，種類也很繁多，因為本人從事的是電動車方面的行業(yè)，故在這里我們主要講講電動車上直流無刷電機的原理和控制它的結(jié)構(gòu)圖如下：（這是一個小型直流無刷電機的結(jié)構(gòu)圖）當然電動車上的無刷電機線圈更多，不過和下面介紹的原理是一樣的。這樣做的目的是為了簡化，同時也是為了使大家更易于理解。其實無刷電機的原理很簡單，概括的說就是：當給內(nèi)置霍耳傳感器接通電源時，這些霍耳傳感器將信號輸入到控制器，其實這些信號間接反映了轉(zhuǎn)子所處的位置。控制器對這些信號經(jīng)過判斷之后，作出相應的輸出，并給相應的線圈通電，通電產(chǎn)生

7、了磁場。因為同性相斥，異性想吸的原理，定子和轉(zhuǎn)子就相對移動。普通無刷電機的定子是線圈（上面連有霍耳傳感器），于是轉(zhuǎn)子（磁鋼及輪子）受迫轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)動，內(nèi)置霍耳傳感器的輸出信號便發(fā)生改變，控制器又輸出不同方向的電流而該輸出產(chǎn)生的磁場又剛好再次和固定磁場（磁鋼）同性相斥，異性相吸，結(jié)果再次迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，接著霍耳傳感器的輸出信號又再次發(fā)生改變.這樣周而復使，輪子就不斷轉(zhuǎn)動（每次霍耳信號改變，控制器產(chǎn)生的電流方向要與電機所要求的一致才行，也就是相序要匹配，輪子才會朝一個方向運動）。電機內(nèi)部霍耳傳感器的正電源線即紅線一般接512v直流電。而以5V居多?；舳男盘柧€傳遞電機里面磁鋼相對于線圈的位置，根據(jù)

8、三個霍耳的信號控制器能知道此時應該如何給電機的線圈供電（不同的霍耳信號，應該給電機線圈提供相對應方向的電流），就是說霍耳狀態(tài)不一樣，線圈的電流方向不一樣。二，無刷電機的運行原理霍耳信號傳遞給控制器，控制器通過電機相線（粗線，不是霍耳線）給電機線圈供電，電機旋轉(zhuǎn)，磁鋼與線圈（準確的說是纏在定子上的線圈，其實霍耳一般安裝在定子上）發(fā)生轉(zhuǎn)動，霍耳感應出新的位置信號，控制器粗線又給電機線圈重新改變電流方向供電，電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)（線圈和磁鋼的位置發(fā)生變化時，線圈必須對應的改變電流方向，這樣電機才能繼續(xù)向一個方向運動，不然電機就會在某一個位置左右擺動，而不是連續(xù)旋轉(zhuǎn)），這就是電子換相。如圖所示 圖1 圖2 圖

9、3 圖4 圖5電動自行車電機故障的檢修 電機的故障有機械故障與電氣故障兩大類，機械故障比較容易發(fā)現(xiàn)，而電氣故障就要通過測量其電壓或電流進行分析判斷了。我們現(xiàn)在介紹電機常見故障的檢測與排除方法。一、 電機的空載電流大 將萬用表置于直流20A擋位，將紅、黑表筆串聯(lián)接在控制器的電源輸入端。打開電源，在電機不轉(zhuǎn)動的情況下，記錄下此時萬用表的最大電流數(shù)值A(chǔ)1。 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把，使電機高速空載轉(zhuǎn)動10s以上。等電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定以后，開始觀察并記錄此時萬用表的最大數(shù)值A(chǔ)2。 電機的空載電流=A2-A1 各種電機的無故障最大極限空載電流參考表如下： 當電機的空載電流大于參考表極限數(shù)據(jù)時，表明電機出現(xiàn)了故障。電機空載電流

10、大的原因有： 電機內(nèi)部機械摩擦大。 線圈局部短路。 磁鋼退磁。 我們繼續(xù)往下做有關(guān)的測試與檢查項目，可以進一步判斷出故障原因或故障部位。二、電機的空載/負載轉(zhuǎn)速比大于1.5 打開電源，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把，使電機高速空載轉(zhuǎn)動10s以上。等電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定以后，用手持式速度/轉(zhuǎn)速測量計測量此時電機的空載最高轉(zhuǎn)速N1。 在標準測試條件下，行駛200m距離以上，開始測量電機的負載最高轉(zhuǎn)速N2?？蛰d/負載轉(zhuǎn)速比=N2N1 當電機的空載/負載轉(zhuǎn)速比大于1.5時，說明電機的磁鋼退磁已經(jīng)相當厲害了，應該更換電機里面整套的磁鋼,在電動車的實際維修過程中一般是更換整個電機。三、電機發(fā)熱 用非接觸式的紅外線溫度計，或萬用表的溫度

11、測量擋位（帶溫度測量的萬用表），測量電機端蓋的溫度超過環(huán)境溫度25以上時，表明電機的溫升已經(jīng)超出了正常范圍，一般電機的溫升應在20以下。 電機發(fā)熱的直接原因是由于電流大引起的。電機電流I，電機的輸入電動勢E1，電機旋轉(zhuǎn)的感生電動勢（又叫反電動勢）E2，與電機線圈電阻R之間的關(guān)系是： I=（E1-E2）R I增大，說明R變小或E2減小了。R變小一般是線圈短路或開路引起的。E2減小一般是磁鋼退磁引起的或者是線圈短路、開路引起的。 在電動車的整車的維修實踐中，處理電機發(fā)熱故障的方法，一般是更換電機。四、電機在運行時內(nèi)部有機械碰撞或機械噪音 無論高速電機還是低速電機，在負載運行時都不應該出現(xiàn)機械碰撞或

12、不連續(xù)不規(guī)則的機械噪音。不同形式的電機可以參考上表運用不同的方法進行維修。五、整車行駛里程縮短，電機乏力 25環(huán)境溫度時,標準試驗條件下，用不同形式的電機裝配的整車，其續(xù)行里程不一樣，我們可以參照下表的數(shù)據(jù)下判斷整車的續(xù)行里程是否正常。表格里的數(shù)據(jù)是新電池充滿電時與新電機配合所跑出來的實際續(xù)行里程數(shù)的60%，如果實際行駛的里程數(shù)小于參考數(shù)，我們可以判定為整車的續(xù)行里程短。 整車乏力表現(xiàn)為電機上坡力量小，啟動時間長，帶人試車速度明顯減慢。 整車續(xù)行里程短與電機乏力（俗稱電機沒勁）的原因比較復雜。但是當我們排除了以上4種電機故障之后，一般說來，整車續(xù)行里程短的故障就不是電機引起的了。這和電池容量的

13、衰減，充電器充不滿電池，控制器參數(shù)漂移（PWM信號沒有達到100%）等有關(guān)，這些問題我們在下面的相關(guān)章節(jié)中介紹。六、無刷電機缺相 無刷電機缺相一般是由于無刷電機的霍耳元件損壞引起的。我們可以通過測量霍耳元件輸出引線相對霍耳地線和相對霍耳電源的引線的電阻，用比較法判斷是哪只霍耳元件出現(xiàn)故障。 為保證電機換相位置的精確，一般建議同時更換所有的三個霍耳元件。更換霍耳元件之前，必須弄清楚電機的相位代數(shù)角是120還是60，一般60相角電機的三個霍耳元件的擺放位置是平行的。而120相角電機，三個霍耳元件中間的一個霍耳元件是呈翻轉(zhuǎn)180位置擺放的。再來就是控制電路電動車控制器的分類命名及通用模塊電路結(jié)構(gòu)參數(shù)

14、和典型電路一、電動車控制器的分類命名控制器的功能主要是控制電機旋轉(zhuǎn)速度，并對整車的電氣系統(tǒng)進行有效的保護。根據(jù)所要驅(qū)動的電機的形式，參數(shù)的不同，要選擇的控制器的參數(shù)也不同。國標對電動車用控制器的命名標準如下：1、控制器的命名生產(chǎn)廠家派生代號（12號）位大寫字母額定電流（一般2位數(shù)字）額定電壓（一般2位數(shù)字）產(chǎn)品名稱代號ZK：有刷電機用普通型驅(qū)動控制器ZKC：有刷電機用智能型驅(qū)動控制器WZK：無刷電機用普通型驅(qū)動控制器WZKC：無刷電機用智能型驅(qū)動控制器命名舉例ZK3610A：普通有刷控制器，額定電壓36V，額定電流10A，廠家A類產(chǎn)品。ZK3610C：普通有刷控制器，額定電壓36V，額定電流1

15、0A，廠家C類產(chǎn)品。ZKC2410KA：智能有刷控制器，額定電壓24V，額定電流10A，廠家KA類產(chǎn)品。WZK3610C：普通無刷控制器，額定電壓36V，額定電流10A，廠家C類產(chǎn)品。WZKC3610E：智能無刷控制器，額定電壓36V，額定電流10A，廠家E類產(chǎn)品。2、控制器的結(jié)構(gòu)一、電動自行車用各種型號的控制器特點如下表：控制器名稱代表型號結(jié)構(gòu)功率管數(shù)價格騎行模式功能描述普通有刷ZK3610A簡單1-2低單一“電動”騎行功能欠壓、限流/過流智能有刷ZKC3610E簡單1-2中“助力”、“電動”、“定速”欠壓、限流/過流、故障自檢/顯示普通無刷WZK3610A復雜6高單一“電動”騎行功能欠壓、

16、限流/過流智能無刷WZKC3610E復雜6高“助力”、“電動”、“定速”欠壓、限流、電機堵轉(zhuǎn)保護、缺相保護、故障自檢/顯示 各種控制器的特點不一樣，其內(nèi)部的工作原理也不一樣，下面我們分別介紹各種控制器的電路結(jié)構(gòu)與典型的電路圖。二、通用模塊電路結(jié)構(gòu)與通用參數(shù)1.典型有刷控制器的模塊電路與電路圖一般普通有刷控制器的原理框圖如下：內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元件的工作電壓。PWM發(fā)生芯片可以根據(jù)轉(zhuǎn)把的輸入電壓輸出相應脈沖寬度的方波給MOS管驅(qū)動電路。MOS管驅(qū)動電路將PWM信號整形提供給MOS。MOS管是大電流開關(guān)元件，其導通時間與關(guān)閉時間，受PWM信號的控制。欠壓保護電路是當電池電壓降低到控制器

17、設(shè)定值以下時，PWM芯片停止了PWM信號的輸出，以保護電池不至于在低電壓情況下放電。限流保護（或過流保護）電路是對控制器輸出的最大電流進行限制，以保護電池、控制器、電機等不會出現(xiàn)允許范圍以上的大電流。普通有刷控制器的代表型號是ZK3610A，其典型電路圖如下：對普通有刷控制器來講，一般有以下通用參數(shù)：標稱項目使用參考額定電壓匹配使用的電池額定電壓額定電流允許長時間放電的最大電流欠壓保護電池電壓在保護數(shù)值以上允許給電機供電限流過流保護允許短時間放電的最大電流使用溫度控制器內(nèi)部元器件能正常工作的溫度范圍轉(zhuǎn)把信號可以正常調(diào)速的轉(zhuǎn)把信號電壓數(shù)值剎車信號剎車時，閘把信號的高低電位根據(jù)電動車實際使用的環(huán)境

18、（如溫度等）和匹配的部件（如電池電壓、轉(zhuǎn)把、閘把、電機功率等），選擇參數(shù)合適的控制器2.典型無刷控制器的模塊電路與電路圖一般普通無刷控制器的原理框圖如下： 內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元件的工作電壓。主處理芯片根據(jù)無刷電機的霍耳信號對上三路和下三路的MOS管驅(qū)動電路給出有選擇性的打開與關(guān)閉信號，以完成對電機的換向。同時，根據(jù)轉(zhuǎn)把的輸入電壓大小將相應脈沖寬度的載波信號與下三路MOS管導通信號混合，以達到控制電機速度的目的。MOS管驅(qū)動電路將PWM信號整形放大，提供給MOS。另外，對于上三路的三個MOS管來說，它們的驅(qū)動電平要求高于電池供電電壓，因此MOS驅(qū)動電路還要具有升壓功能，將上三路的MO

19、S管導通信號變成高于電池電壓的超高方波信號。MOS管是大電流開關(guān)元件，其導通時間與關(guān)閉時間，受導通信號與PWM信號合成的混合信號控制。欠壓保護電路是當電池電壓降低到控制器設(shè)定值以下時，PWM芯片停止了PWM信號的輸出，以保護電池不至于在低電壓情況下放電。限流保護（或過流保護）電路是對控制器輸出的最大電流進行限制，以保護電池、控制器、電機等不會出現(xiàn)允許范圍以上的大電流。 普通無刷控制器的代表型號是WZK3610A，其典型電路圖如下：對普通無刷控制器來講，一般有以下通用參數(shù)： 標稱項目使用參考額定電壓匹配使用的電池額定電壓額定電流允許長時間放電的最大電流欠壓保護電池電壓在保護數(shù)值以上允許給電機供電

20、限流過流保護允許短時間放電的最大電流使用溫度控制器內(nèi)部元器件能正常工作的溫度范圍轉(zhuǎn)把信號可以正常調(diào)速的轉(zhuǎn)把信號電壓數(shù)值剎車信號剎車時，閘把信號的高低電位電機相位允許匹配60度/120度相角的無刷電機其參數(shù)的使用可以參考有刷控制器參數(shù)的使用說明，需要強調(diào)的是無刷控制器相位必須和無刷電機相位一致，電機才能轉(zhuǎn)動。最具典型的有刷控制器電路圖這里介紹一款最具代表性用LM339制作的有刷控制器電路圖.原理見圖:這款有刷控制器采用了故障率非常低的通用元件，是非專用PWM芯片有刷控制器的典型代表。一般脈寬調(diào)功率開關(guān)管的占空比（也叫導通比）大，電機轉(zhuǎn)速就高，反之，導通比小，電機轉(zhuǎn)速就低。決定功率開關(guān)管導通比的就

21、是脈寬調(diào)制器（PWM），是電壓比較器的一種，它的一個輸入是速度轉(zhuǎn)把的速度電壓信號，另一個是基準電壓，基準電壓是一個幅度不變的鋸齒波（三角波），這些就是最基本的調(diào)速電路組成。生產(chǎn)廠家一般還擴充一些電路，這些電路有的是增加了部分功能，有的則是完善了某些性能。 該控制器以PWM為中心，前面有三角波發(fā)生器、電瓶欠壓檢測、電機過電流檢測，后面有驅(qū)動、功率開關(guān)等。每部分都是獨立的，檢查調(diào)試都比較方便。三角波發(fā)生器由IC1A、R8, R9, R14,R15, R16, C8、D6、組成施密特振蕩器，C8上產(chǎn)生三角波。脈寬調(diào)制器是IC1B，它的輸入之一6腳來自C8上的三角波；輸入之二7腳是來自速度轉(zhuǎn)把的速度信

22、號。1腳輸出調(diào)寬脈沖，送互被推挽放大器?；パa推挽驅(qū)動由Q1,Q2組成，脈沖高電平到來，上管NPN管Q1導通，12V加到功率管T1的柵極，T1導通；脈沖低電平到來，Q1截止，下管PNP管Q2導通，將T1柵極的電荷迅速放掉，T1截止。電池欠壓保護由IC2C組成電壓比較器，當電瓶電壓低于31.5V時，它的14腳變?yōu)榈碗娢?，相當于將轉(zhuǎn)把速度信號降到接近0V，通過PWM和驅(qū)動，最終使VDMOS截止。過電流保護由IC2D組成電壓比較器，當過電流時，R17右端電位變低，通過R18加到IC2D11腳，比較器翻轉(zhuǎn)13腳變?yōu)榈碗娢?，同樣相當于將轉(zhuǎn)把速度信號降到接近零狀，通過PWM和驅(qū)動，最終使VDMOS截止,電機

23、慢慢停轉(zhuǎn).幾款有刷電動自行車控制器偉星有刷電機控制器一款帶繼電器的有刷電機控制器ZKC3615MZ有刷電機控制器新旭WMB型24V280W有刷電機控制器電動自行車無刷控制器電原理圖電動車無刷電機控制器專用芯片33035各管腳的作用直流無刷電機控制器MC33035的原理及應用1 概述MC33035無刷直流電機控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高品質(zhì)和高穩(wěn)定性。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對傳感器的溫度進行補償?shù)膮⒖茧娖?，同時它還 具有一個頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈沖調(diào)制器比較器、三個集電極開路頂端驅(qū)動輸出和三個非常適

24、用于驅(qū)動功率場效應管 （MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部熱關(guān)斷等特 性。其典型的電機控制功能包括開環(huán)速度、正向或反向、以及運行使能等。2 管腳排列及功能定義MC33035的管腳排列如圖1所示，各引腳功能定義見表1。圖 1表1 MC33035的管腳功能定義輸 入輸 出60度SA SB SC120度SA SB SC正向/反向 使能 電流檢測頂部驅(qū)協(xié)AT BT CT底部驅(qū)動AB BB CB1 0 01 0 01 1 00 1 10 0 11 1 01 1 01 1 01 0 10 0 11 1 10

25、1 01 1 01 0 11 0 00 1 10 1 11 1 01 1 01 0 00 0 10 0 11 1 01 1 00 1 00 0 01 0 11 1 00 1 10 1 01 0 01 0 00 1 01 1 01 0 01 1 01 1 00 1 01 1 00 1 01 1 10 1 00 1 00 1 10 1 00 1 10 1 10 1 00 1 10 0 10 0 10 0 10 1 01 0 10 0 10 0 01 0 10 1 01 0 11 0 01 0 11 1 1X X X1 1 10 0 00 1 00 0 0X X X1 1 10 0 0V V VV

26、V VX 0 X1 1 10 0 0V V VV V VX 1 X1 1 10 0 0表中,V表示六個有效傳感器或驅(qū)動組合中的一個，X表示無關(guān)；輸入邏輯0定義為小于85mV，邏輯1為于115mV表2 三相六步換向器真值表3 工作原理MC33035的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。MC33035 內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器主要用于監(jiān)控三個傳感器輸入，以便系統(tǒng)能夠正確提供高端和低端驅(qū)動輸入的正確時序。傳感器輸入可直接與集電極開路型霍爾效應開關(guān)或者 光電耦合器相連接。此外，該電路還內(nèi)含上拉電阻，其輸入與門限典型值為2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機可在最常見的四 種傳感器相位下工作。

27、MC33035所提供的60度/120度選擇可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的傳感器相位 電機。其三個傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置，另外兩種編碼組合無效。通過六個有效輸入編碼可使譯碼器在使用60度電氣相 位的窗口內(nèi)分辨出電機轉(zhuǎn)子的位置。表2所列是其真值表。MC33035直流無刷電機控制器的正向/反向輸出可通過翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來改變電機轉(zhuǎn)向。當輸入狀態(tài)改變時，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?，從而改變整流時序，以使電機改變旋轉(zhuǎn)方向。電機通/斷控制可由輸出使能來實現(xiàn)，當該管腳開路時，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會啟動頂

28、部和底部驅(qū)動輸出時序。而當該腳接地時，頂端驅(qū)動輸出將關(guān)閉，并將底部驅(qū)動強制為低，從而使電動機停轉(zhuǎn)。MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅(qū)動輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似，這里不多述。4 實際控制電路4.1 三相六步電機控制電路圖3所示的三相應用電路是具有全波六步驅(qū)動的一個開環(huán)電機控制器的電路連接圖。其中的功率 開關(guān)三極管為達林頓PNP型，下部的功率開關(guān)三極管為N溝道功率MOSFET。由于每個器件均含有一個寄生箝位二極管，因而可以將定子電感能量返回的電 源。其輸出能驅(qū)動三角型連接或星型連接的定子，

29、如果使用分離電源，也能驅(qū)動中線接地的Y型連接。在任意給定的轉(zhuǎn)子位置，圖3所示的電路中都僅有一個頂部和底部功率開關(guān)（屬于不同的圖騰柱）有效。因此，通過合理配置可使定子繞組的兩端從電源切換到地，并可使電流為雙向或全波。由于前沿尖峰通常在電流波形中出現(xiàn)，并會導致限流錯誤。因此， 可通過在電流檢測輸入處串聯(lián)一個RC濾波器來抑制類峰。同時,Rs采用低感型電阻也有助于減小尖峰。4.2 有刷電機控制電路雖然MC33035是專為控制無刷直流電機而設(shè)計的，但它也可以用來控制直流有刷型電機。圖4所示就是一個使用MC33035來控制直流有刷型電機的典型應用電路實例。圖4中，MC33035通過驅(qū)動一個H型電四橋可用最

30、少的器件來控制一個有刷電機。該控制 的關(guān)鍵在于：要將輸入傳感器編碼為100，同時，在控制器正向/反向管腳為邏輯電平1時，還應產(chǎn)生一個頂部到左Q1和底部到右Q3的驅(qū)動信號，而當正向/ 反向管腳的邏輯電平為時，則應產(chǎn)生頂部到右Q4和底部到左Q2的驅(qū)動。該編碼可以保證H型驅(qū)動同時滿足方向和速度控制的要求。該控制器可在大約25kHz 的脈寬調(diào)制頻率下正常工作。電機速度的控制可通過調(diào)節(jié)誤差放大器同相輸入端的電壓來輸入。而電機電流的逐周限流則可由檢測H型電橋電機電流并通過電阻Rs 到地之間所產(chǎn)生的電壓（100mV門限）來實現(xiàn)。由于利用過流檢測電路可改變電機轉(zhuǎn)向，因此，在工作時，使用正常的正向/反向切換不需

31、要在變向前完全停 止。CY8C24423構(gòu)成的電動車無刷控制器系統(tǒng) 電動車作為一種新型的代步工具，已經(jīng)實實在在地被人民群眾所接受。尤其是在當前油價飛漲、摩托車牌照發(fā)放受限，汽車的夢想可望而不可即的情況下，電動車越來越受到老百姓的青睞。在中國這樣一個“自行車王國”，電動車的市場空間是值得期待的。業(yè)內(nèi)人士預測，未來幾年內(nèi)，電動車的容量幾乎相當于自行車的市場容量，全國4.5億輛自行車用戶中至少有3億的用戶將成為電動車的用戶。隨著電動車市場趨向成熟，無刷電機電動車逐漸占據(jù)了80%以上的市場份額，無刷電機控制器也在不斷的技術(shù)進步中被廣大用戶所喜愛，并且將會不斷地推陳出新，以豐富的功能來適應市場的變化。

32、PSoC微處理器是美國賽普拉斯半導體公司推出的一種現(xiàn)場可編程片上系統(tǒng)。片內(nèi)備有通用模擬和數(shù)字模塊，用戶可根據(jù)開發(fā)需要，隨意調(diào)用模塊，實現(xiàn)混合信號陣列的動態(tài)配置。文中以CY8C24423為例，介紹PSoC在電動車無刷電機控制器上的應用，它將對電壓電流信號的放大、處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，以及PWM信號輸出功能全部集成到微處理器的內(nèi)部完成，減少了芯片的外圍器件，提高了系統(tǒng)整體的集成性能和可靠性。 可編程片上系統(tǒng) 由美國賽普拉斯半導體公司倡導并推出的完全基于通用IP模塊，由可編程選擇來構(gòu)成產(chǎn)品SoC的設(shè)想，并把單片機的發(fā)展從MCU推動到SoC的新階段。這種可編程的SoC取名為可編程片上系統(tǒng)(PSoC)，由

33、基本的CPU內(nèi)核和預設(shè)外圍器件組成，就是在一個專有MCU內(nèi)和周圍集成了PSoC模塊(可配置的模擬和數(shù)字外圍器件陣列)，利用芯片內(nèi)部可編程互聯(lián)陣列，可以有效地配置芯片的模擬和數(shù)字電路資源，達到可編程片上系統(tǒng)的目的。 與傳統(tǒng)的MCU相較，從根本意義上講PSoC系列是一種微控制器，而且是一種可編程片上系統(tǒng)微控制器，它的出現(xiàn)使設(shè)計者逐步擺脫了板級電子系統(tǒng)設(shè)計方法層次而進入芯片級電子系統(tǒng)設(shè)計，減少了單片機的品種和規(guī)格，同時更有利于新品開發(fā)和升級換代。與同種價位的普通單片機比較，其豐富的內(nèi)部資源、新穎的設(shè)計界面、靈活的設(shè)計方式、簡單的編程技巧都使其極具特點。PSoC完全不同于以往的傳統(tǒng)的微處理器。PSoC

34、開發(fā)者不需要自己構(gòu)建ADC、DAC和其它外圍設(shè)備，可以通過PSoC的配置性進行資源調(diào)配，而且PSoC為控制器成功的引入動態(tài)可重新配置功能，真正實現(xiàn)在線可編程，由此可見，一個PSoC微控制器就能代替多種類型的單片機。 PSoC的內(nèi)部框圖結(jié)構(gòu)及資源 賽普拉斯CY8C2129系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。其資源包括： 圖1：CY8C24423內(nèi)部系統(tǒng)資源框圖 1. 處理器內(nèi)核 PSoC微處理器CY8C2129系列器件使用強大的8位哈佛結(jié)構(gòu)處理器內(nèi)核(M8C CPU)，它具有獨立的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器總線，處理器速度可達24MHz。擁有豐富的M8C架構(gòu)指令，并可進行I/O和內(nèi)存上的操作。此外系統(tǒng)提供便捷

35、的尋址方式。 CPU內(nèi)核具有完善的快速乘加能力，PSoC系列所有處理器中都有一個乘法器/加法器(MAC)。MAC系統(tǒng)中作為一個獨立的組件，并映射到特定的寄存器地址空間，由輸入寄存器和輸出寄存器，能執(zhí)行帶符號的88乘法運算和32位的加法運算。只要把數(shù)據(jù)傳送到輸入寄存器在下一個指令周期，在輸出寄存器就能得到運算結(jié)果。寄存器加速內(nèi)存數(shù)據(jù)交換，大大提高了處理數(shù)據(jù)的速度。 2. 內(nèi)存儲器 PSoC系列器件擁有靈活的片內(nèi)存儲器，包括416KB的快速程序存儲器(Flash Program Memory)以及256字節(jié)的片內(nèi)SRAM數(shù)據(jù)存儲器，速內(nèi)存可擦寫100,000次，并可分塊實時修改，不同的型號芯片閃存

36、的容量不同。此外，系統(tǒng)具有串行編程功能(ISSP)，即在程序頭(Programme Pod)或者用戶板上的閃存可通過串行的方式，把程序固化到內(nèi)部程序閃存存儲器中。PSoC對片內(nèi)存儲器提供多種保護加密方式。以保證用戶敏感信息的安全。這個功能允許用戶有選擇性的對內(nèi)存模塊的讀寫操作加鎖和寫操作保護。這允許對部分代碼進行升級，而不會泄漏重要數(shù)據(jù)。 3. PSoC模塊 在每一個PSoC芯片中共有若干個PSoC數(shù)字模塊。PSoC片內(nèi)的數(shù)字模塊減少了多種微控制器類型和外設(shè)元件的需求。數(shù)字PSoC模塊可以配置成各種各樣的用戶模塊，比如時間定時器、實時時鐘、脈寬調(diào)制(PWM)和死區(qū)脈寬調(diào)制(DB PWM)、循環(huán)

37、冗余核對模塊、全雙工(UARTS)、串行主從通信(SPI)功能。PSoC軟件開發(fā)包提供了PSoC模塊自動配置，用戶只需簡單地選擇需要功能塊，PSoC軟件開發(fā)包就能產(chǎn)生正確的配制信息和器件數(shù)據(jù)手冊。 在每一個PSoC芯片中還有若干個模擬PSoC模塊，芯片內(nèi)的模擬PSoC模塊可以減少CPU復雜的系列編號以及對外設(shè)的需求。模擬PSoC模塊可以配置許多外設(shè)功能，譬如12個PSoC模塊可以提供11位-模數(shù)轉(zhuǎn)換、8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換、8位直接模數(shù)轉(zhuǎn)換、12增量式模數(shù)轉(zhuǎn)換、可編程增益放大器、采樣和保持功能、可編程濾波器、差分比較器和片內(nèi)溫度傳感器等。PSoC系統(tǒng)包含三種類型的模擬模塊：連續(xù)時鐘模塊(CT)

38、，A類和B類開關(guān)電容(SC)模塊。 4. 通用I/O PSoC微控制器的通用I/O數(shù)量從6到44位不等，具體根據(jù)不同型號來確定。每個I/O功能可編程選擇。在輸出模式中可選擇輸出驅(qū)動方式，模擬輸出驅(qū)動可達40mA。通過內(nèi)部上拉或者下拉電阻輸出，強輸出，可設(shè)置輸出最大的驅(qū)動電流達25mA。所有引腳都能作為中斷電源，通過引腳信號變化產(chǎn)生中斷。并可選擇位上升沿觸發(fā)終端、下降沿觸發(fā)。引腳能與模擬模塊相連。此外，還有用作斯密特觸發(fā)器的TTL、I/O。 5. 振蕩器 PSoC系列器件有多種振蕩器可供選擇，總能為CPU時鐘、模擬PSoC模塊和數(shù)字PSoC模塊的時鐘，找到合適的振蕩器。主要有內(nèi)部達到24/48M

39、Hz的主振蕩器、一個32.768MHz外部晶體振蕩器和內(nèi)部低速振蕩器。主振蕩器誤差為2.5%，且沒有外部補償，外部晶體振蕩器可對PLL選定精度，內(nèi)部低速振蕩器一般作為PSoC模塊和看門狗/睡眠定時器的時鐘?？墒褂脮r鐘分頻器，從而優(yōu)化代碼執(zhí)行速度和減少功耗。 6. 專用外設(shè) PSoC系列器件還提供一些專用外設(shè)，包括看門狗/睡眠模式時鐘(Watchdog/Sleep Timer)、可設(shè)定電壓閥值的電源低電壓檢測(LVD/POR)、中斷控制器、采樣抽取器(Decimator)、片內(nèi)溫度傳感器和片內(nèi)電壓參考等。 7. 靜態(tài)COMS器件 PSoC微處理器系列運用了先進Flash工藝的全靜態(tài)CMOS器件，

40、實現(xiàn)高度低電壓功能。通常電壓保持在3.0到5.5V DC，使用片內(nèi)開關(guān)式電壓汞可使工作電壓降低到1.0V DC，工作于-4085。 電動車無刷控制器系統(tǒng) 由CY8C24423構(gòu)成的電動車無刷控制器系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。 圖2：電動車無刷控制器系統(tǒng)原理框圖 要讓圖中所示的電機轉(zhuǎn)動起來，首先控制部就必須根據(jù)電機霍爾感應到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后決定開啟(或關(guān)閉)MOSFET的順序，如上圖中之A上、B上、C上(這些稱為上橋功率晶體管)及A下、B下、C下(這些稱為下橋功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機繞組線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉(zhuǎn)動。當電機轉(zhuǎn)

41、子轉(zhuǎn)動到霍爾傳感器感應出另一組信號的位置時，控制器又再開啟下一組MOSFET，如此循環(huán)電機就可以按同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到控制器決定要電機轉(zhuǎn)子停止，此時則關(guān)閉MOSFET，要電機轉(zhuǎn)子反向則MOSFET開啟順序相反。 一個最基本的電動車用無刷電機控制器所需要實現(xiàn)的功能包括除了轉(zhuǎn)把調(diào)速外，還應該包括欠壓保護，過流保護，剎車斷電等。另外近年來還有一些實用且流行的功能如定速巡航、ABS剎車再生制動、1:1助力等等。從上面的原理框圖可以很清楚地看出，整個系統(tǒng)只用了一個PSoC芯片便實現(xiàn)了上述的所有控制功能。圖3為本文設(shè)計的無刷控制器半成品實物圖。 圖3：電動車無刷電機控制器半成品實物外形圖 除了上述功能外

42、，本系統(tǒng)借助PSoC芯片強大而靈活的配置資源，還具有普通控制器所不具備的以下優(yōu)點： 1. 超靜音：啟動及全程行駛過程中噪聲極低，大大超越了傳統(tǒng)的無刷控制器，減小電機振動，大大延長電機的壽命； 2. 低發(fā)熱：采用國際先進的同步整流技術(shù)，大幅度降低控制器的熱損耗，提高了整車的能量使用效率，延長了續(xù)駛里程； 3. 多重限流保護：既做到平均值限流，又做到峰值限流。峰值限流在每個PWM周期中都對電流波形進行檢測，防止超過MOSFET的最大允許電流，在任何情況下不會燒毀； 4. 平均值：限流使控制器能夠在各種不同的電機上保持相同的限流值，而且輕、重負載，甚至堵轉(zhuǎn)情況下限流值都不變。這樣大大便于生產(chǎn)調(diào)試和整

43、車廠檢驗； 5. 防飛車功能：解決了無刷控制器由于轉(zhuǎn)把或線路故障引起的飛車現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的安全性； 6. 堵轉(zhuǎn)保護功能：電機堵轉(zhuǎn)3秒以上控制器自動保護，防止燒毀電機； 7. 短路保護功能：電機三根相線輸出端任意兩端短路或三端全短路，控制器不會燒毀。 以上功能均不增加硬件成本，采用PSoC可編程片上系將外圍器件減到最少，大部分功能由芯片內(nèi)部來完成，大大降低了硬件成本，并且減少了故障點。本系統(tǒng)中所用SoC芯片引腳及功能如圖4所示。 圖4 CY8C24423在本系統(tǒng)中的引腳定義說明圖 而芯片內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。 圖5：本系統(tǒng)所用PSoC內(nèi)部模塊說明圖 由圖5可以看出，本系統(tǒng)共采用了7種類型的P

44、SoC內(nèi)部模塊，其中模擬模塊包括AD轉(zhuǎn)換器ADCINC_1、可編程放大器PGA_1、比較器CMPPRG_1、四路模擬開關(guān)AMUX4_1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC6_1。數(shù)字模塊包括AD轉(zhuǎn)換器ADCINC_1、8位帶死區(qū)的PWM模塊PWMDB8_1、8位定時器模塊Timer8_1。這樣很好地利用了CY8C24423的內(nèi)部資源，也節(jié)省了很多原本要在芯片外部使用的外設(shè)芯片。 本系統(tǒng)的控制軟件流程如圖6所示。 圖6：控制軟件基本流程 由于PSoC的開發(fā)系統(tǒng)PSoC Designer支持C語言編程，配有功能強大的C語言編譯器，所以主程序采用C語言編寫，這樣簡單、直觀、可移植性好。 本文小結(jié) 通過本文介紹的電動車

45、無刷電機控制器系統(tǒng)，可以略略窺見PSoC芯片的強大的可配置功能，在芯片內(nèi)部配置連接就好像在設(shè)計一款新的芯片一樣。整個系統(tǒng)用的元器件極少，比其他的無刷控制器方案具有巨大的成本優(yōu)勢。 PSoC方便、快捷的設(shè)計界面，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計開發(fā)系統(tǒng)，混合信號陣列的模塊化及動態(tài)可配置功能使其在嵌入式系統(tǒng)應用中擁有更為靈活的設(shè)計方式，使設(shè)計人員能夠隨意創(chuàng)建新的系統(tǒng)功能。利用PSoC可以快速、便捷地完成相應程序的開發(fā)工作，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低開發(fā)成本和生產(chǎn)成本。通過片上系統(tǒng)的可編程混合信號陣列的集成應用及動態(tài)配置，極大提高了工作效率，使開發(fā)成本降低了1/2、PCB的板級空間縮減了l/3、生產(chǎn)成本降低了1/5。一

46、款電動自行車無刷控制器電原理圖(pic16f72+74hcXX)松正48V350W無刷電機控制器電路圖關(guān)于電池如何使電動車電池壽命更長（原理篇）對于騎行電動車的朋友，特別像配置大功率電機的朋友，一般半年到一年左右就要更換電池，如何讓電池的使用壽命延長以延長更換電池的周期是每個購車的朋友都十分關(guān)心的問題。 在這一期里我們先介紹一下鉛酸電池的工作原理。首先看下它們的反應方程式：鉛酸電池它是以海綿狀的鉛作為負極，二氧化鉛作為正極，我們把這二種物質(zhì)稱為活性物質(zhì)，用硫酸水溶液作為電解液，它們共同參與了化學反應。從上述反應原理可以看到，在放電時，正負極材料都與電解液中的硫酸反應生成硫酸鉛。在正常情況下，所

47、生成的硫酸鉛結(jié)構(gòu)疏松，并且其晶體非常細小，電化學活性很高。在充電時這種活性很高的硫酸鉛可以在電流作用下重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛。通過這種穩(wěn)定的可逆過程，電池實現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的作用。如何使電動車電池壽命更長（注意事項篇）對于電池和充電的注意事項，我們分成兩類：絕對不允許（禁止）和最好不要（建議）：禁止：1，嚴禁將電池的正負極短路2，禁止經(jīng)常使用到欠壓保護電路起作用的時候才充電3，禁止經(jīng)常在未充滿電的情況下拔下充電器的電源來使用電動車4，禁止閑置時間過長（不得超過三天，且所剩電量應大于40%），禁止虧電存放5，如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)充電10小時后還沒有轉(zhuǎn)燈，應馬上停止充電，檢查電池的溫

48、度是否發(fā)燙。會的話應該盡早送修，無法立即送修者，應控制充電總時間不超過8小時，否則電池將會因膨脹變形而損壞。不轉(zhuǎn)燈原因有三：一，充電器參數(shù)不匹配，產(chǎn)生漂移;二，線路問題;三，是電池因素：失水，電池內(nèi)部有單格短路，硫化較為嚴重。排查方法： 1,檢查充電器是否損壞，充電參數(shù)是否符合要求（有的人用48V的充電器來充36V的電池組），看是否電壓偏高（14.8V/個以上的）或涓流轉(zhuǎn)換電流偏低2,檢查充電回路保險絲是否接觸良好，保險絲座有無燒焦痕跡，檢查連線插接頭接觸是否良好，包含充電器的插頭的車上的插座。3,查看電池內(nèi)部是否有干涸現(xiàn)象，即電池是否缺液嚴重。干涸的電池應補加純水或1.05g/cm3的稀硫酸

49、，進行維護充放電進行修復，同時測量單格電壓，看是否有單格短路的存在。4,還應檢查極板是否存在不可逆硫酸鹽化。硫化嚴重的話，內(nèi)阻增大，充電就會引起嚴重發(fā)熱。極板的不可逆硫酸鹽化，可通過充放電測量其端電壓的變化來判定。在充電時，電池的電壓上升特別快，某些單格電壓特別高，放電時電壓下降特別快。出現(xiàn)上述情況，可判斷電池出現(xiàn)不可逆硫酸鹽化。如果發(fā)現(xiàn)有不可逆硫酸鹽化，應進行均衡充電法進行修復。6，禁止電池的最大放電電流超過額定容量150%，也就是如果是6-DZM-10（常說的那種12AH的電池）的電池，它的最大放電電流為10150%15A,如果是6-DZM-17的電池它的放電電流大為17150%約為25A

50、,如果是20AH的的電池最大放電電流為30A。這樣也同樣的限制了控制器限流值的大小建議：1，最好不要在未充滿電的情況下拔下充電器的電源來使用電動車。還有應注意的是：轉(zhuǎn)燈并不表示此時的電池已經(jīng)充滿電，差不多只有95%99%，需要繼續(xù)浮充23個小時來把它充滿。2，做到及時充電，閑置時間最好不超過12個小時，同時應增加相應浮充的時間。3，使用量較少者，最好使用到50%80%后再充電，有利于延長電池使用壽命。4，在電池使用一年后，每間隔2個月，最好恒流充電一次，電流大小為C15，時間20小時。5，少拉重物，速度不要開得太快，減小電池的放電電流。6，緩慢加速，減小大電流對電池，控制器及電機的沖擊。如何使

51、電動車電池壽命更長（方法之總結(jié)篇）首先由電池本身引起的和電池生產(chǎn)的原因，這是我們所不能控制的，我們所能做的，那就只有挑選了。現(xiàn)在的電池廠家琳瑯滿目，質(zhì)量又各不一樣，如何挑選電池成為一個難題。 第一，我們考慮的是品牌（我是指電池品牌，而不是電動車品牌。為什么有的電動車品牌信不過呢？因為，即便有的是名牌！現(xiàn)在很多經(jīng)銷商為了利益和退貨方便，往往不是使用原廠配套的品牌電池，而是本地生廠質(zhì)次的電池。所以，大家在買車的時候留一下心，可以問問是什么牌子的電池。）如果金錢方面允許的話，盡量選擇品牌電池，如超威，天能，松下，貴是貴了，可質(zhì)量比較信得過，如果價格上無法承受，那就選擇一些（各個地方都有）口碑好，價格適中的電池。千萬不要貪圖便宜。 其次，考慮的是售后服務(wù)。售后服務(wù)要有保障。弄清楚電池的真實保修期。有的維修組織，會人為縮短電池的保修期，尤其是更換全新電池的時間，一般的對于新購電動自行車，一般為一年保修，半年內(nèi)容量不足60%，可以更換全新，半年至一年內(nèi)更換經(jīng)廠家重新配組后的電池；而電摩，一般為半年至八個月保修，三個月內(nèi)容量不足60%可以更換全新，三個月至保修期結(jié)束更換經(jīng)廠家重新配