1、電動(dòng)車電氣知識(shí)培訓(xùn)參考,王成偉 無錫市雙洋電子有限公司,內(nèi)容提要,電動(dòng)車電子配件原理及分類 控制器原理與可靠性 電動(dòng)車電氣知識(shí)問答,電動(dòng)車電子配件原理及分類,轉(zhuǎn)把 調(diào)速轉(zhuǎn)把是用線性霍爾元件實(shí)現(xiàn)的,電動(dòng)車中大量使用霍爾元件做傳感器,為此首先介紹: 霍爾元件是一種磁敏傳感器,首先分開關(guān)型霍爾和線性霍爾兩種,原理簡述如下:,開關(guān)型霍爾,當(dāng)敏感面有磁場時(shí)元件輸出低,無磁場時(shí)輸出高,供電電壓為4.5-24V,輸出電路為集電極開路,開關(guān)型霍爾元件一般用于電動(dòng)車電子剎把,無刷電機(jī)內(nèi)部3個(gè)位置傳感器,助力傳感器,車輪速度傳感器等.,線性霍爾,當(dāng)敏感面磁場強(qiáng)弱變化時(shí),其輸出為1.0V-4.2V連續(xù)線性變化(若電

2、源供電為5V).,調(diào)速轉(zhuǎn)把,電動(dòng)車的調(diào)速轉(zhuǎn)把是采用線性霍爾元件,其輸出電壓是隨磁場變化的，輸出電壓有幾種(若供電電源為5V),1.0-4.2V,4.2V-1.0V,0-4.2V,1.0-5V,0-5V等,現(xiàn)在通用的是1.0V-4.2V的轉(zhuǎn)把,霍爾轉(zhuǎn)把的供電電壓為5V,有三個(gè)引線,斷電剎把,斷電剎把的作用 當(dāng)剎車時(shí),控制器檢測到剎車信號(hào)時(shí),無論轉(zhuǎn)把在什么狀態(tài),都斷開電機(jī)供電,分類,機(jī)械常開,機(jī)械常閉,電子常高,電子常低 機(jī)械剎把就是一種機(jī)械開關(guān),所以有兩條引線 電子剎把是采用開關(guān)型霍爾元件的,所以有三個(gè)引線,助力傳感器,助力傳感器也是采用霍爾元件,用支架固定在中軸旁,中軸上裝有磁環(huán),中軸轉(zhuǎn)一周則

3、磁環(huán)上的5個(gè)磁鋼使霍爾元件輸出的5個(gè)脈沖,控制器檢測到后,則可計(jì)算出1:1助力力矩給電機(jī)供電了.且新型助力傳感器可識(shí)別中軸的前轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn),只有向前轉(zhuǎn)時(shí),控制器才給電機(jī)供電.,電動(dòng)車用電池,主要分為干式鉛酸蓄電池,膠體電池,鋰離子電池,鎳氫電池等.電壓分為36V 48V 72V等.因?yàn)殂U酸電池價(jià)格最低,所以市場上幾乎都是鉛酸電池,但它體積大,重量重,容量低,壽命短.而鋰離子電池和鎳氫電池沒有上述缺點(diǎn),但價(jià)格高得多,所以應(yīng)用極少,電動(dòng)車用充電器,鉛酸電池采用恒流恒壓方式充電,控制器的可靠性及質(zhì)量判斷(1),電動(dòng)車控制器的實(shí)現(xiàn)方式與組成部分 目前電動(dòng)車用無刷控制器普遍采用PWM調(diào)速方式,控制器內(nèi)部必須要

4、PWM發(fā)生器電路,另外還要有電源電路,功率器件,功率器件驅(qū)動(dòng),控制部件(轉(zhuǎn)把,剎把,電機(jī)霍爾等),信號(hào)采集與處理電路,過流與欠壓等保護(hù)電路,控制器原理與可靠性,控制器的可靠性及質(zhì)量判斷(2),影響控制器的可靠性的因素 控制器的失效,從表現(xiàn)形式看,一般有以下幾種,1) 功率器件損壞:2)控制器內(nèi)部供電電源損壞;3)控制器工作時(shí)斷時(shí)續(xù);4)連接線磨損及接插件接觸不良或脫落引起控制信號(hào)丟失,控制器的可靠性及質(zhì)量判斷(3),針對(duì)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(jī)損壞引起的,器件安裝或震動(dòng)松動(dòng)引起的,電機(jī)過載引起的,功率器件損壞或參數(shù)設(shè)計(jì)不合理一起的,控制器的可靠

5、性及質(zhì)量判斷(4),B.控制器內(nèi)部電源損壞,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,控制器的可靠性及質(zhì)量判斷(5),C.控制器工作起來時(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)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,提高控制器可靠性的方案(1),了解電動(dòng)車控制系統(tǒng)可能發(fā)生故障點(diǎn)以后,有針對(duì)性的可靠性設(shè)計(jì)就有了目標(biāo) A.首先是功率器件的型號(hào),品牌,產(chǎn)地與供應(yīng)商的選擇,然后對(duì)功率器件的篩選老化,以上兩點(diǎn)是提高功率器件可靠性的前提.在此基礎(chǔ)上,對(duì)功率器件安裝工藝的設(shè)計(jì)和對(duì)功率器件驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)才有意義.對(duì)

6、無刷電機(jī)控制器而言,一般上三路功率管的驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜,目前大多數(shù)廠家采用專用驅(qū)動(dòng)芯片.專用驅(qū)動(dòng)芯片的不足之處是價(jià)格較高,內(nèi)部的變頻電路采用了有源電路,轉(zhuǎn)換效率偏低,其主要的應(yīng)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(nèi)部電路完成變頻,升壓與整流.,提高控制器可靠性的方案(2),B.對(duì)于控制器的內(nèi)部電源,為了防止控制器內(nèi)部或外部短路對(duì)電源的損壞,同時(shí)也是出于對(duì)電源自身的保護(hù),可以把電源設(shè)計(jì)成多路獨(dú)立供電方式,為提高電源轉(zhuǎn)換效率,采用DC-DC模式,帶負(fù)載能力強(qiáng),自身功耗低,只有零點(diǎn)幾瓦.,提高控制器可靠性的方案(3),C.要克服控制器對(duì)溫度的敏感,第一是選擇溫度系數(shù)好的元器件,第二是從設(shè)計(jì)

7、上降低各模塊電路消耗,第三是盡量減少無用功功耗,第四是充分考慮控制器的散熱,提高控制器可靠性的方案(4),D.由于電動(dòng)車電氣系統(tǒng)信號(hào)的傳輸是用連接線束來完成的,對(duì)電動(dòng)車連接線束與接插件的要求是:連接可靠,防水,防塵,抗振,防氧化,防磨損,1.什么是控制器？在電動(dòng)車中起什么作用？,答：控制器是控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的部件，也是電動(dòng)車電動(dòng)系統(tǒng)的核心?？刂破骷婢叨喾N保護(hù)功能，如欠壓保護(hù)、限流驅(qū)動(dòng)、過流保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)，剎車斷電，上電自檢等功能。,電動(dòng)車電氣知識(shí)問答,2.控制器上的標(biāo)識(shí)如何理解？,答：控制器標(biāo)識(shí)上包括產(chǎn)品名稱，工作電壓，額定功率，欠壓保護(hù)值和相關(guān)功能等說明 如圖所示,3.什么叫控制器的限流驅(qū)動(dòng)？,

8、答：限流驅(qū)動(dòng)（過流保護(hù)）電路是對(duì)控制器輸出的最大電流值進(jìn)行限制，以保護(hù)電機(jī)，電池和控制器在允許的范圍內(nèi)輸出的最大電流，否則由于電流過大，對(duì)上述器件造成損壞。,4.控制器的限流的測試方法有哪些？,答：對(duì)限流的測試，需使用直流電流表（或鉗形電表直流檔進(jìn)行，接上電表時(shí)，上車騎行時(shí)得到的最大電流。 還可使用測功機(jī)等設(shè)備進(jìn)行測量,5.什么是欠壓點(diǎn)？如何測量？,答：電源（電池）電壓降到低于此值時(shí)，控制器進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)，即電機(jī)停轉(zhuǎn)。 測試欠壓點(diǎn)電壓（即測量電源電壓），需使用萬用表直流電壓檔進(jìn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，緩慢調(diào)低電源電壓值，待電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該值就是欠壓值。 備注：本公司控制器可在線調(diào)整欠壓點(diǎn)

9、，無需重新刷程序或另調(diào)整欠壓電阻阻值。,6.為什么要設(shè)置欠壓點(diǎn)？數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生的？,答：設(shè)置欠壓點(diǎn)的目的是保護(hù)電池，防止過放電。 通常每節(jié)電池的欠壓點(diǎn)是10.5V（標(biāo)準(zhǔn)值為12V），據(jù)此，4節(jié)電池的欠壓點(diǎn)為42V，其他同理，那么控制器在欠壓點(diǎn)時(shí)就斷電了。 如果在騎行過程中，由于電池電壓過低，控制器進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)，那么只有在電池電壓回升到高于此值，手把歸零，再次轉(zhuǎn)動(dòng)手把，控制器方能繼續(xù)供電，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然，這樣做對(duì)電池是有傷害的！,7.為什么會(huì)出現(xiàn)欠壓回升的情況？,答：因?yàn)殡姵厥怯袃?nèi)阻的，電動(dòng)車在騎行（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)）過程中，電池內(nèi)阻必然要有壓降，而進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)之后，電機(jī)斷電，此時(shí)所測的電壓值

10、為電池的空載電壓，以此回高于欠壓點(diǎn)值。,8.為什么正常騎行時(shí)電量指示為滿電量，而在剛一啟動(dòng)時(shí)指針偏轉(zhuǎn)，顯示電量不足？,答：啟動(dòng)時(shí)電流大，可以達(dá)到限流的最高值，整車回路產(chǎn)生較大的壓降，可以達(dá)到3V以上（與電池好壞和電源線粗細(xì)有關(guān)）所以電量會(huì)有所下降。而正常騎行時(shí)，電流較小，整車的壓降小，因此電量也就滿了。,9.什么“1：1助力”？,答：控制器檢測中軸助力傳感器的狀態(tài)，根據(jù)中軸旋轉(zhuǎn)速度，按1：1電動(dòng)力矩提供電機(jī)電流。,10.控制器自身功耗有多大？是否對(duì)電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程造成影響？,答：控制器自身功耗一般在2-5W，耗電是很小的，對(duì)電動(dòng)車的續(xù)航里程影響很小，幾乎可以忽略。,11.無刷電機(jī)和無刷控制器匹配

11、，理論上有多少種接法？有何技巧盡快匹配成功？,答：有36種接法，只能親自調(diào)試。 A.120相角電機(jī)只有六種接法是可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)的，正反轉(zhuǎn)各3種。 B.60相角電機(jī)有兩種接法是可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)的 正反轉(zhuǎn)各一種。,12.控制器的限流大小與續(xù)航里程和爬坡能力大小有何辨證關(guān)系？,答:續(xù)航里程相關(guān)于負(fù)載的電機(jī)的騎行電流，整車的騎行里程和控制器的關(guān)系不大，控制器的限流值與整車的爬坡能力和提速能力相關(guān)。,13.控制器的限速是何原理？有何用處？在限速時(shí)是否浪費(fèi)效率？,答：國標(biāo)規(guī)定電動(dòng)車的最高時(shí)速是20Km/小時(shí)，在限速狀態(tài)時(shí)不會(huì)超過該值。其原理就是限制控制器對(duì)電機(jī)的輸出電壓不能達(dá)到最高值，電機(jī)不會(huì)實(shí)現(xiàn)最高速。在限速

12、時(shí)對(duì)效率的影響很小。,14.“雙?！笨刂破髟硎鞘裁矗?答：所謂“雙?！?，是指控制器對(duì)電機(jī)兼容性，即有霍爾電機(jī)和無霍爾電機(jī)（包括有霍爾損壞電機(jī)），在正常有霍爾模式下，如果霍爾損壞，則不致使電機(jī)停止工作，可順利進(jìn)入無霍爾模式繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣一定程度降低電機(jī)霍爾損壞的返修率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。,15.控制器的電源線接反會(huì)造成什么后果？,答：燒毀控制器或電池保險(xiǎn),16.單片機(jī)是什么意思？,答：可以根據(jù)不同的程序，完成不同的電路功能的具有一定“思考”能力的智能集成電路，英文簡稱MCU。 雙洋電子控制器采用意法半導(dǎo)體（ST）工業(yè)控制級(jí)芯片STM8S105，該芯片具有豐富的引腳功能，可靠性高。,17.PWM是什

13、么意思？,答：是“Pulse Width Modulation”的縮寫，意思是脈沖寬度調(diào)制。是直流調(diào)壓中能量利用較高的一種，電動(dòng)車控制器均采用這種方式。,18.什么是霍爾？,答：霍爾元件是一種磁敏傳感器，分開關(guān)型霍爾和線性霍爾 開關(guān)型霍爾：當(dāng)磁感面有磁場時(shí)元件輸出低，無磁場時(shí)輸出高，供電電壓為4.5V-24V。開關(guān)型霍爾一般用于電動(dòng)車無刷電機(jī)內(nèi)部的三個(gè)位置傳感器、助力傳感器、車輪速度傳感器等 線性霍爾：當(dāng)元件敏感面磁場強(qiáng)弱變化時(shí)，輸出為1.0V-4.2V的連續(xù)變化（供電為5V）如轉(zhuǎn)把霍爾,19.什么是飛車？是什么原因?qū)е碌模?答：一打開電門鎖，電機(jī)就高速運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)車的速度不受轉(zhuǎn)把和剎車控制而

14、高速行駛。飛車是很嚴(yán)重的電動(dòng)車故障，很容易導(dǎo)致人身事故。 原因多為控制器的故障，也有可能是轉(zhuǎn)把的故障，即轉(zhuǎn)把的霍爾元件燒毀，是的轉(zhuǎn)把輸出電壓總為高電位（如5V），雙洋控制器有對(duì)此的針對(duì)性保護(hù)，即使轉(zhuǎn)把有這類故障，也不會(huì)發(fā)生飛車事故。,20.電動(dòng)車跑的快慢都和什么有關(guān)系？,答：與電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，輪徑大小，電池的電壓大小，控制器是否限速，路況好壞，是否頂風(fēng)，車的鑄造件，車的裝配等等都有關(guān)。,21.如何提高電動(dòng)車的啟動(dòng)力矩？通過哪幾種辦法可以達(dá)到目的？分別有何優(yōu)缺點(diǎn)？,答：1.提高控制器的限流值，但降低了控制器的可靠性，對(duì)電池的壽命也存在較大的影響，而且較費(fèi)電，影響續(xù)航能力 2.換扭矩大的電機(jī)，甚至是高速有齒電機(jī)，但成本會(huì)增加,22.一輛電動(dòng)車如出現(xiàn)速度慢的情況，應(yīng)以怎樣的思路逐步判斷是何原因？,答：首先看控制器的限速已經(jīng)解除，把轉(zhuǎn)把擰到最大，測量控制器的輸出電壓，理論上接近電池的電壓（在最高轉(zhuǎn)速），如果是這樣，則有可能是電機(jī)的問題，如果控制器輸出低于電池電壓