電動(dong)自行車專用控制器原理及其保護功能

　　一、控制器原理

　　簡略(lve)地講控制器(qi)(qi)是(shi)由周(zhou)邊(bian)器(qi)(qi)件(jian)(jian)和主芯片(pian)(或單片(pian)機(ji))組成(cheng)(cheng)。周(zhou)邊(bian)器(qi)(qi)件(jian)(jian)是(shi)一些功能(neng)(neng)器(qi)(qi)件(jian)(jian)，如執行、采樣等，它們是(shi)電(dian)(dian)阻、傳感(gan)器(qi)(qi)、橋(qiao)式開關電(dian)(dian)路(lu)，以及輔助單片(pian)機(ji)或專(zhuan)用集成(cheng)(cheng)電(dian)(dian)路(lu)完成(cheng)(cheng)控制過程的(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)(jian); 單片(pian)機(ji)也(ye)稱(cheng)微控制器(qi)(qi)，是(shi)在(zai)一塊集成(cheng)(cheng)片(pian)上把存貯器(qi)(qi)、有變(bian)換信號語言的(de)(de)譯碼器(qi)(qi)、鋸齒波發生器(qi)(qi)和脈(mo)寬調制功能(neng)(neng)電(dian)(dian)路(lu)以及能(neng)(neng)使開關電(dian)(dian)路(lu)功率(lv)管導通或截止、通過方波控制功率(lv)管的(de)(de)導通時間以控制電(dian)(dian)機(ji)轉速的(de)(de)驅動電(dian)(dian)路(lu)、輸入輸出端口等集成(cheng)(cheng)在(zai)一起，而構成(cheng)(cheng)的(de)(de)計算機(ji)片(pian)。這就是(shi)電(dian)(dian)動自(zi)行車的(de)(de)智能(neng)(neng)控制器(qi)(qi)，它是(shi)以“傻瓜(gua)”面(mian)目出現的(de)(de)高技(ji)術產品。

　　控制器(qi)(qi)的(de)(de)設計品質、特性、所采用(yong)(yong)的(de)(de)微(wei)處理器(qi)(qi)的(de)(de)功能(neng)、功率開關器(qi)(qi)件電(dian)(dian)路及周邊(bian)器(qi)(qi)件布局(ju)等，直接關系(xi)到整車的(de)(de)性能(neng)和(he)(he)運行狀(zhuang)態，也影響控制器(qi)(qi)本身性能(neng)和(he)(he)效(xiao)率。不同(tong)品質的(de)(de)控制器(qi)(qi)，用(yong)(yong)在同(tong)一輛車上，配用(yong)(yong)同(tong)一組相同(tong)充放(fang)電(dian)(dian)狀(zhuang)態的(de)(de)電(dian)(dian)池，有時(shi)也會在續駛能(neng)力上顯示(shi)出較(jiao)大差別。

　　二、控(kong)制器的型式

　　目前，電(dian)動自行車所采用的控制(zhi)器電(dian)路原理基本相同或接近。

　　有刷和無刷直流(liu)電(dian)(dian)機大都采用脈寬(kuan)調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)PWM控制(zhi)(zhi)(zhi)方法調(diao)速，只是選用驅動電(dian)(dian)路(lu)、集成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)、開(kai)關(guan)電(dian)(dian)路(lu)功率晶體(ti)管和某些相關(guan)功能上的(de)差(cha)(cha)別。元器(qi)件和電(dian)(dian)路(lu)上的(de)差(cha)(cha)異，構成(cheng)了控制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)性能上的(de)不(bu)大相同。控制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)從結構上分(fen)兩種，分(fen)別為分(fen)離式(shi)(shi)和整體(ti)式(shi)(shi)。

　　1、分離式

　　所謂分(fen)離，是(shi)指控(kong)制(zhi)器(qi)主體(ti)和(he)顯示(shi)部分(fen)分(fen)離。后者安裝在(zai)車(che)把(ba)上(shang)，控(kong)制(zhi)器(qi)主體(ti)則隱藏(zang)在(zai)車(che)體(ti)包(bao)廂(xiang)或電動箱內(nei)，不露在(zai)外面。這種方式使控(kong)制(zhi)器(qi)與電源、電機間連(lian)線(xian)距(ju)離縮短，車(che)體(ti)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(qi)的保(bao)護功能(neng)

　　保(bao)護功(gong)(gong)(gong)能(neng)是對控(kong)制器中(zhong)換相功(gong)(gong)(gong)率(lv)管、電源免(mian)過放(fang)電，以及(ji)電動機在運(yun)行中(zhong)因(yin)某種故(gu)(gu)障(zhang)或誤(wu)操(cao)作而(er)導(dao)致的(de)可(ke)能(neng)引起的(de)損傷等故(gu)(gu)障(zhang)出現時(shi)，電路(lu)根(gen)據反饋信號采取的(de)保(bao)護措(cuo)施。電動自行車(che)控(kong)制器基本的(de)保(bao)護功(gong)(gong)(gong)能(neng)和擴展功(gong)(gong)(gong)能(neng)如(ru)下(xia)：

　　1、制動斷電

　　電(dian)(dian)(dian)動自行車(che)車(che)把上兩個(ge)(ge)鉗形(xing)制動手把均安(an)裝(zhuang)有接點(dian)開關(guan)。當(dang)制動時，開關(guan)被推(tui)押閉合或被斷開，而(er)改(gai)變了(le)原來(lai)的(de)(de)開關(guan)狀(zhuang)態(tai)。這個(ge)(ge)變化形(xing)成信號傳送到控制電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)中，電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)根據預(yu)設程(cheng)序發出指令，立(li)即(ji)切斷基極(ji)驅(qu)動電(dian)(dian)(dian)流，使功(gong)率截(jie)止，停(ting)止供電(dian)(dian)(dian)。因而(er)，既保(bao)護了(le)功(gong)率管本身，又保(bao)護了(le)電(dian)(dian)(dian)動機(ji)，也防(fang)止了(le)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)浪費(fei)。

　　2、欠壓保護

　　這里指的(de)(de)是電(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。當(dang)放電(dian)(dian)(dian)最后階段(duan)，在負載狀態下，電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)壓(ya)已經(jing)接近“放電(dian)(dian)(dian)終止電(dian)(dian)(dian)壓(ya)”，控制器面板（或(huo)儀表顯示(shi)盤）即(ji)顯示(shi)電(dian)(dian)(dian)量不足(zu)，引起(qi)騎(qi)行者的(de)(de)注意，計劃自(zi)己的(de)(de)行程。當(dang)電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)壓(ya)已經(jing)達(da)到(dao)放終時，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)取樣電(dian)(dian)(dian)阻(zu)將分(fen)流(liu)信息饋入比較(jiao)器，保護電(dian)(dian)(dian)路(lu)即(ji)按預先設定(ding)的(de)(de)程序發(fa)出指令，切斷電(dian)(dian)(dian)流(liu)以保護電(dian)(dian)(dian)子器件和電(dian)(dian)(dian)源。

　　3、過流保護

　　電流超(chao)限對電機和電路一(yi)系列元器件都可能造成(cheng)損傷，甚至燒(shao)毀，這是絕對應當避免的。控制電路中，必(bi)須(xu)具備(bei)這種(zhong)過(guo)(guo)電流的保護(hu)功能，在過(guo)(guo)流時經過(guo)(guo)一(yi)定的延時即切斷電流。

　　4、過載保護

　　過載(zai)保護(hu)(hu)和(he)過電流(liu)保護(hu)(hu)是相(xiang)同的(de)(de)，載(zai)重超(chao)限必(bi)然引(yin)(yin)起電流(liu)超(chao)限。電動(dong)自行車說明(ming)書上都(dou)特別(bie)注明(ming)載(zai)重能(neng)力，但有(you)(you)(you)的(de)(de)騎(qi)行者(zhe)或(huo)未注意(yi)這(zhe)一(yi)點，或(huo)抱著試一(yi)下的(de)(de)心理故意(yi)超(chao)載(zai)。如果(guo)沒有(you)(you)(you)這(zhe)種(zhong)保護(hu)(hu)功(gong)(gong)能(neng)，不(bu)一(yi)定(ding)在哪個(ge)環節上引(yin)(yin)起損傷，但首當其(qi)沖的(de)(de)就(jiu)是開關(guan)功(gong)(gong)率管，只要無(wu)刷(shua)控制器功(gong)(gong)率管燒毀(hui)1只，變(bian)成兩(liang)相(xiang)供(gong)電后(hou)電動(dong)機運(yun)轉(zhuan)即變(bian)得無(wu)力，騎(qi)行者(zhe)立即可(ke)以(yi)感覺到(dao)脈動(dong)異常；若繼續騎(qi)行，接著就(jiu)燒毀(hui)第(di)2個(ge)、第(di)3個(ge)功(gong)(gong)率管。有(you)(you)(you)兩(liang)相(xiang)功(gong)(gong)率管不(bu)工作(zuo)，電動(dong)機即停止(zhi)運(yun)行，有(you)(you)(you)刷(shua)電機則失去控制功(gong)(gong)能(neng)。因此，由(you)過載(zai)引(yin)(yin)起的(de)(de)過電流(liu)是很危(wei)險的(de)(de)。但只要有(you)(you)(you)過電流(liu)保護(hu)(hu)，載(zai)重超(chao)限后(hou)電路(lu)自動(dong)切斷電源，因超(chao)載(zai)而引(yin)(yin)起的(de)(de)一(yi)系列后(hou)果(guo)都(dou)可(ke)以(yi)避免。

　　5、欠速保護

　　仍(reng)然屬于過流保(bao)護范疇(chou)，是為不具備(bei)零(ling)速(su)起步(bu)功(gong)能(neng)的(de)無刷控制系(xi)統而設置。

　　6、限速保護

　　是(shi)助力(li)型電(dian)動(dong)(dong)(dong)自行車(che)獨有的設(she)計控制程序。車(che)速超過某一預定(ding)(ding)值時，電(dian)路停止供電(dian)不予助力(li)。對(dui)電(dian)動(dong)(dong)(dong)型電(dian)動(dong)(dong)(dong)自行車(che)而言，統一規定(ding)(ding)車(che)速為20km/h，車(che)用電(dian)動(dong)(dong)(dong)機在(zai)設(she)計時，額(e)定(ding)(ding)轉速就已(yi)經(jing)設(she)定(ding)(ding)好(hao)了，控制電(dian)路也已(yi)經(jing)設(she)好(hao)，動(dong)(dong)(dong)自行車(che)只能在(zai)不超過這個(ge)速度狀態下(xia)運行。

　　控制器的位置不(bu)會(hui)影響(xiang)到性能，主要視設計者(zhe)的意圖，但(dan)有幾項原則：①、在(zai)(zai)運行(xing)操作(zuo)允許(xu)時(shi)；②、在(zai)(zai)整體布置允許(xu)時(shi)；③、在(zai)(zai)線路布設要求時(shi)；④、在(zai)(zai)配套設施要求時(shi)。