電動自(zi)行(xing)車專(zhuan)用控(kong)制器原理及其保護功能

　　一、控制器原理

　　簡(jian)略地講控制(zhi)器(qi)是(shi)(shi)由周(zhou)邊(bian)器(qi)件和(he)主(zhu)芯片(pian)(pian)(或(huo)單片(pian)(pian)機(ji)(ji)(ji))組成。周(zhou)邊(bian)器(qi)件是(shi)(shi)一些功能(neng)(neng)器(qi)件，如(ru)執(zhi)行、采樣等(deng)，它們是(shi)(shi)電(dian)(dian)阻、傳(chuan)感器(qi)、橋式(shi)開關(guan)電(dian)(dian)路(lu)(lu)，以(yi)及輔助單片(pian)(pian)機(ji)(ji)(ji)或(huo)專(zhuan)用集(ji)成電(dian)(dian)路(lu)(lu)完成控制(zhi)過程的(de)(de)器(qi)件; 單片(pian)(pian)機(ji)(ji)(ji)也(ye)稱(cheng)微控制(zhi)器(qi)，是(shi)(shi)在一塊集(ji)成片(pian)(pian)上把存貯器(qi)、有變換信號語言的(de)(de)譯(yi)碼器(qi)、鋸齒波(bo)發(fa)生器(qi)和(he)脈寬調制(zhi)功能(neng)(neng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)以(yi)及能(neng)(neng)使(shi)開關(guan)電(dian)(dian)路(lu)(lu)功率管(guan)導通或(huo)截止、通過方波(bo)控制(zhi)功率管(guan)的(de)(de)導通時(shi)間以(yi)控制(zhi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)轉速的(de)(de)驅動電(dian)(dian)路(lu)(lu)、輸(shu)入輸(shu)出(chu)端口(kou)等(deng)集(ji)成在一起(qi)，而構成的(de)(de)計算(suan)機(ji)(ji)(ji)片(pian)(pian)。這就是(shi)(shi)電(dian)(dian)動自(zi)行車(che)的(de)(de)智能(neng)(neng)控制(zhi)器(qi)，它是(shi)(shi)以(yi)“傻瓜”面目出(chu)現(xian)的(de)(de)高(gao)技術(shu)產品(pin)。

　　控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器的(de)(de)(de)設計品(pin)質(zhi)、特性、所采用(yong)的(de)(de)(de)微處理器的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)、功(gong)(gong)率(lv)(lv)開關器件電(dian)路及(ji)周邊(bian)器件布局等，直接關系到(dao)整車的(de)(de)(de)性能(neng)和運行狀態(tai)，也(ye)影響控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器本身(shen)性能(neng)和效率(lv)(lv)。不(bu)同(tong)品(pin)質(zhi)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器，用(yong)在同(tong)一輛車上，配(pei)用(yong)同(tong)一組相(xiang)同(tong)充放電(dian)狀態(tai)的(de)(de)(de)電(dian)池，有時也(ye)會在續駛能(neng)力上顯示出較大差別。

　　二(er)、控制(zhi)器(qi)的型(xing)式

　　目前，電動自行車所采用的(de)控(kong)制器(qi)電路原理基本(ben)相(xiang)同或接近。

　　有刷和無刷直流電(dian)機大都采用脈寬調制(zhi)(zhi)的(de)PWM控制(zhi)(zhi)方法(fa)調速(su)，只是選用驅動(dong)電(dian)路、集成電(dian)路、開關電(dian)路功(gong)率晶體管和某些(xie)相(xiang)關功(gong)能(neng)上(shang)的(de)差別。元器件和電(dian)路上(shang)的(de)差異，構成了控制(zhi)(zhi)器性能(neng)上(shang)的(de)不大相(xiang)同。控制(zhi)(zhi)器從結(jie)構上(shang)分兩種，分別為分離(li)式和整(zheng)體式。

　　1、分離式

　　所謂分(fen)離，是指控制器主(zhu)體和顯示部分(fen)分(fen)離。后(hou)者安裝在車(che)把(ba)上，控制器主(zhu)體則隱(yin)藏在車(che)體包廂或電(dian)(dian)動箱內，不露在外面。這種(zhong)方(fang)式使控制器與電(dian)(dian)源、電(dian)(dian)機(ji)間(jian)連線距離縮短，車(che)體外觀顯得簡(jian)潔。

　　2、一體式

　　控制部分與顯示部分合為一體，裝在一個精致的專用塑料盒子里。盒子安裝在車把的正中，盒子的面板上開有數量不等的小孔，孔徑4-5mm，外敷透明防水膜。孔內相應位置設有發光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。
　　三、控制器的保護(hu)功(gong)能

　　保(bao)護功(gong)能(neng)是對控(kong)制器中(zhong)換相(xiang)功(gong)率管(guan)、電源免過放電，以(yi)及(ji)電動機在運行中(zhong)因某種故障(zhang)或誤操作而導致的可能(neng)引起的損傷等故障(zhang)出現時，電路根據反饋信號(hao)采(cai)取的保(bao)護措施。電動自行車控(kong)制器基本的保(bao)護功(gong)能(neng)和(he)擴展功(gong)能(neng)如(ru)下：

　　1、制動斷電

　　電動自行車(che)車(che)把(ba)上兩個鉗形制動手把(ba)均安裝(zhuang)有接點開(kai)關。當(dang)制動時，開(kai)關被推押閉合或(huo)被斷開(kai)，而改變了(le)原(yuan)來的開(kai)關狀態。這(zhe)個變化形成(cheng)信號傳送到控(kong)制電路中，電路根據預設程(cheng)序發出指令，立即(ji)切斷基極(ji)驅動電流，使功率截止(zhi)，停止(zhi)供電。因(yin)而，既保護了(le)功率管本身，又保護了(le)電動機，也(ye)防(fang)止(zhi)了(le)電源(yuan)的浪費。

　　2、欠壓保護

　　這里指的(de)是電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。當放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)最后階段，在負載狀(zhuang)態下，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)已經接近“放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)終止電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)”，控制器面板(ban)（或儀表顯示(shi)盤）即顯示(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)不足，引起騎行(xing)者的(de)注(zhu)意，計劃(hua)自(zi)己的(de)行(xing)程。當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)已經達到放終時，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)取樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)將分流(liu)信息饋入(ru)比較器，保護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路即按預(yu)先設定的(de)程序發出指令，切斷電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)以保護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子器件(jian)和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)。

　　3、過流保護

　　電(dian)流(liu)超限(xian)對電(dian)機和電(dian)路一(yi)系列(lie)元器(qi)件都(dou)可能造(zao)成(cheng)損傷，甚至燒(shao)毀，這是絕(jue)對應當避免的(de)。控制電(dian)路中，必須(xu)具備(bei)這種過電(dian)流(liu)的(de)保護功能，在(zai)過流(liu)時經過一(yi)定的(de)延時即(ji)切斷(duan)電(dian)流(liu)。

　　4、過載保護

　　過載(zai)保護和過電(dian)流(liu)保護是相同的(de)(de)，載(zai)重(zhong)超(chao)限(xian)必然引起(qi)(qi)電(dian)流(liu)超(chao)限(xian)。電(dian)動(dong)自行(xing)車說明(ming)書上都特別注明(ming)載(zai)重(zhong)能力(li)，但(dan)有(you)(you)的(de)(de)騎(qi)行(xing)者(zhe)或未注意(yi)(yi)這一(yi)點，或抱著試一(yi)下的(de)(de)心理故意(yi)(yi)超(chao)載(zai)。如果沒(mei)有(you)(you)這種保護功(gong)能，不(bu)一(yi)定在哪個(ge)環(huan)節上引起(qi)(qi)損(sun)傷，但(dan)首當其沖的(de)(de)就(jiu)是開關功(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)，只(zhi)要無刷控制(zhi)器功(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)燒毀1只(zhi)，變(bian)成兩(liang)(liang)相供電(dian)后電(dian)動(dong)機運轉即變(bian)得(de)無力(li)，騎(qi)行(xing)者(zhe)立(li)即可以感覺到脈動(dong)異常(chang)；若繼續騎(qi)行(xing)，接著就(jiu)燒毀第(di)2個(ge)、第(di)3個(ge)功(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)。有(you)(you)兩(liang)(liang)相功(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)不(bu)工作，電(dian)動(dong)機即停止運行(xing)，有(you)(you)刷電(dian)機則失(shi)去控制(zhi)功(gong)能。因(yin)此，由過載(zai)引起(qi)(qi)的(de)(de)過電(dian)流(liu)是很危險的(de)(de)。但(dan)只(zhi)要有(you)(you)過電(dian)流(liu)保護，載(zai)重(zhong)超(chao)限(xian)后電(dian)路自動(dong)切斷電(dian)源，因(yin)超(chao)載(zai)而引起(qi)(qi)的(de)(de)一(yi)系列后果都可以避免(mian)。

　　5、欠速保護

　　仍然屬(shu)于過流保護范疇，是為不具(ju)備零速起(qi)步功(gong)能的無刷控制(zhi)系統而設置。

　　6、限速保護

　　是助力型(xing)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)自行車(che)(che)獨(du)有的設(she)計控制程序(xu)。車(che)(che)速超過某一預定值(zhi)時，電(dian)(dian)路(lu)(lu)停止供電(dian)(dian)不予助力。對電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)型(xing)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)自行車(che)(che)而言，統一規定車(che)(che)速為(wei)20km/h，車(che)(che)用電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機在(zai)設(she)計時，額(e)定轉速就已經設(she)定好了，控制電(dian)(dian)路(lu)(lu)也已經設(she)好，動(dong)(dong)(dong)自行車(che)(che)只能在(zai)不超過這(zhe)個速度狀態(tai)下運(yun)行。

　　控制器的位置不會影響到性能，主要視設(she)計者的意圖，但有幾項原則：①、在運行操作允許(xu)時；②、在整體布置允許(xu)時；③、在線路布設(she)要求時；④、在配套設(she)施要求時。