電動自(zi)行車專用(yong)控制器原理及其保護功能

　　一、控制器原理

　　簡(jian)略地(di)講控制(zhi)器(qi)(qi)是(shi)(shi)由周邊器(qi)(qi)件(jian)和主芯片(pian)(或(huo)單(dan)片(pian)機(ji)(ji))組成(cheng)。周邊器(qi)(qi)件(jian)是(shi)(shi)一(yi)些功(gong)(gong)能器(qi)(qi)件(jian)，如(ru)執行、采樣(yang)等(deng)，它們是(shi)(shi)電(dian)阻(zu)、傳感器(qi)(qi)、橋式開關電(dian)路(lu)(lu)，以(yi)(yi)及輔(fu)助單(dan)片(pian)機(ji)(ji)或(huo)專用集成(cheng)電(dian)路(lu)(lu)完成(cheng)控制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian); 單(dan)片(pian)機(ji)(ji)也稱微控制(zhi)器(qi)(qi)，是(shi)(shi)在一(yi)塊集成(cheng)片(pian)上把存貯器(qi)(qi)、有變(bian)換(huan)信號(hao)語言(yan)的(de)(de)(de)譯(yi)碼器(qi)(qi)、鋸齒波(bo)發生器(qi)(qi)和脈(mo)寬調(diao)制(zhi)功(gong)(gong)能電(dian)路(lu)(lu)以(yi)(yi)及能使(shi)開關電(dian)路(lu)(lu)功(gong)(gong)率管導(dao)通(tong)或(huo)截止、通(tong)過(guo)(guo)方(fang)波(bo)控制(zhi)功(gong)(gong)率管的(de)(de)(de)導(dao)通(tong)時間以(yi)(yi)控制(zhi)電(dian)機(ji)(ji)轉速的(de)(de)(de)驅動電(dian)路(lu)(lu)、輸入輸出(chu)(chu)端口(kou)等(deng)集成(cheng)在一(yi)起，而構成(cheng)的(de)(de)(de)計算(suan)機(ji)(ji)片(pian)。這就是(shi)(shi)電(dian)動自行車的(de)(de)(de)智能控制(zhi)器(qi)(qi)，它是(shi)(shi)以(yi)(yi)“傻瓜”面目(mu)出(chu)(chu)現的(de)(de)(de)高技術產(chan)品(pin)。

　　控制(zhi)器(qi)的(de)設計(ji)品(pin)質、特性、所采用(yong)的(de)微處(chu)理器(qi)的(de)功(gong)能(neng)、功(gong)率(lv)開關器(qi)件電路(lu)及周邊(bian)器(qi)件布(bu)局(ju)等，直(zhi)接關系到整車的(de)性能(neng)和運行狀(zhuang)態(tai)，也(ye)影響控制(zhi)器(qi)本身(shen)性能(neng)和效率(lv)。不同(tong)品(pin)質的(de)控制(zhi)器(qi)，用(yong)在同(tong)一(yi)輛車上，配(pei)用(yong)同(tong)一(yi)組相同(tong)充放(fang)電狀(zhuang)態(tai)的(de)電池，有時(shi)也(ye)會在續駛能(neng)力(li)上顯(xian)示(shi)出較大差別。

　　二、控制(zhi)器(qi)的型式

　　目前，電動(dong)自行車所采用的控制器(qi)電路原理基本相同或(huo)接近(jin)。

　　有刷和(he)無刷直流電(dian)機(ji)大(da)都(dou)采(cai)用(yong)脈(mo)寬調制(zhi)的(de)PWM控制(zhi)方法調速，只(zhi)是(shi)選用(yong)驅動電(dian)路、集成(cheng)(cheng)電(dian)路、開關電(dian)路功率晶體管和(he)某些相(xiang)關功能上的(de)差別。元器件和(he)電(dian)路上的(de)差異，構(gou)成(cheng)(cheng)了控制(zhi)器性能上的(de)不大(da)相(xiang)同。控制(zhi)器從(cong)結構(gou)上分(fen)兩種，分(fen)別為分(fen)離式和(he)整體式。

　　1、分離式

　　所(suo)謂分(fen)離(li)，是指控(kong)制(zhi)器主(zhu)體(ti)和(he)顯示部(bu)分(fen)分(fen)離(li)。后者安裝在車把上，控(kong)制(zhi)器主(zhu)體(ti)則隱藏(zang)在車體(ti)包廂(xiang)或電(dian)動(dong)箱內(nei)，不(bu)露在外面。這種方式使控(kong)制(zhi)器與電(dian)源(yuan)、電(dian)機間連線距離(li)縮短，車體(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、控制器的保護功能

　　保(bao)護功能(neng)是對(dui)控制器中(zhong)(zhong)換相功率管、電(dian)(dian)源(yuan)免(mian)過放電(dian)(dian)，以及電(dian)(dian)動機(ji)在運行(xing)中(zhong)(zhong)因某種故(gu)障或誤(wu)操(cao)作而導致的(de)可(ke)能(neng)引(yin)起的(de)損傷等故(gu)障出現時，電(dian)(dian)路根據(ju)反饋信號采(cai)取的(de)保(bao)護措施。電(dian)(dian)動自行(xing)車(che)控制器基本的(de)保(bao)護功能(neng)和擴展功能(neng)如下：

　　1、制動斷電

　　電(dian)動自行車(che)車(che)把上兩個鉗(qian)形制動手把均(jun)安(an)裝(zhuang)有接點開(kai)關(guan)。當(dang)制動時，開(kai)關(guan)被推押閉合或被斷開(kai)，而(er)改(gai)變了(le)(le)(le)原來的開(kai)關(guan)狀態。這個變化形成信號傳送(song)到控制電(dian)路(lu)中，電(dian)路(lu)根據預(yu)設程序(xu)發(fa)出指令，立即切(qie)斷基(ji)極驅動電(dian)流，使功(gong)率截(jie)止，停(ting)止供電(dian)。因而(er)，既保(bao)護了(le)(le)(le)功(gong)率管本身，又保(bao)護了(le)(le)(le)電(dian)動機，也防止了(le)(le)(le)電(dian)源的浪費。

　　2、欠壓保護

　　這里(li)指的是電(dian)(dian)源(yuan)的電(dian)(dian)壓(ya)。當(dang)放(fang)電(dian)(dian)最后(hou)階段(duan)，在負載狀態(tai)下，電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)已經(jing)(jing)接近“放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)”，控制器(qi)面板（或(huo)儀表顯示(shi)(shi)盤）即顯示(shi)(shi)電(dian)(dian)量不足，引起騎(qi)行(xing)者的注意，計(ji)劃自己的行(xing)程(cheng)。當(dang)電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)已經(jing)(jing)達到放(fang)終(zhong)時(shi)，電(dian)(dian)壓(ya)取樣電(dian)(dian)阻(zu)將分(fen)流信息(xi)饋入比(bi)較器(qi)，保(bao)護(hu)電(dian)(dian)路即按(an)預先設定的程(cheng)序發出(chu)指令，切斷電(dian)(dian)流以(yi)保(bao)護(hu)電(dian)(dian)子器(qi)件和電(dian)(dian)源(yuan)。

　　3、過流保護

　　電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)超限(xian)對電(dian)(dian)(dian)(dian)機和電(dian)(dian)(dian)(dian)路一系列(lie)元器件都可能造成損傷，甚至(zhi)燒毀，這是絕對應當避免的。控制電(dian)(dian)(dian)(dian)路中，必須具(ju)備這種過電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的保護功能，在過流(liu)時經過一定的延時即切斷電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。

　　4、過載保護

　　過載(zai)(zai)保(bao)護(hu)和過電(dian)(dian)(dian)流(liu)保(bao)護(hu)是(shi)相同的(de)(de)，載(zai)(zai)重超(chao)限(xian)必然(ran)引起(qi)電(dian)(dian)(dian)流(liu)超(chao)限(xian)。電(dian)(dian)(dian)動(dong)自行(xing)車說明書上都特別注(zhu)明載(zai)(zai)重能(neng)(neng)力(li)，但(dan)有(you)(you)的(de)(de)騎行(xing)者或(huo)未注(zhu)意這一(yi)(yi)點，或(huo)抱著試(shi)一(yi)(yi)下的(de)(de)心理故意超(chao)載(zai)(zai)。如果沒有(you)(you)這種保(bao)護(hu)功(gong)(gong)能(neng)(neng)，不一(yi)(yi)定在哪(na)個環節上引起(qi)損傷(shang)，但(dan)首當其(qi)沖的(de)(de)就是(shi)開關(guan)功(gong)(gong)率(lv)管(guan)(guan)，只要無刷控制器功(gong)(gong)率(lv)管(guan)(guan)燒(shao)毀1只，變成(cheng)兩(liang)相供(gong)電(dian)(dian)(dian)后電(dian)(dian)(dian)動(dong)機運轉即變得無力(li)，騎行(xing)者立即可(ke)以(yi)感(gan)覺到脈動(dong)異常；若(ruo)繼續(xu)騎行(xing)，接著就燒(shao)毀第(di)2個、第(di)3個功(gong)(gong)率(lv)管(guan)(guan)。有(you)(you)兩(liang)相功(gong)(gong)率(lv)管(guan)(guan)不工作，電(dian)(dian)(dian)動(dong)機即停(ting)止運行(xing)，有(you)(you)刷電(dian)(dian)(dian)機則失去控制功(gong)(gong)能(neng)(neng)。因此(ci)，由(you)過載(zai)(zai)引起(qi)的(de)(de)過電(dian)(dian)(dian)流(liu)是(shi)很危險的(de)(de)。但(dan)只要有(you)(you)過電(dian)(dian)(dian)流(liu)保(bao)護(hu)，載(zai)(zai)重超(chao)限(xian)后電(dian)(dian)(dian)路自動(dong)切斷電(dian)(dian)(dian)源，因超(chao)載(zai)(zai)而(er)引起(qi)的(de)(de)一(yi)(yi)系列(lie)后果都可(ke)以(yi)避免。

　　5、欠速保護

　　仍然屬于過流保護范疇，是為不具備零(ling)速起步功能的無刷控制系(xi)統(tong)而設(she)置。

　　6、限速保護

　　是助力(li)型電(dian)(dian)動(dong)(dong)自(zi)(zi)行(xing)車(che)獨有的設(she)計(ji)控制(zhi)程序。車(che)速超過(guo)某(mou)一(yi)預定(ding)值時，電(dian)(dian)路停止(zhi)供電(dian)(dian)不予助力(li)。對電(dian)(dian)動(dong)(dong)型電(dian)(dian)動(dong)(dong)自(zi)(zi)行(xing)車(che)而言，統(tong)一(yi)規定(ding)車(che)速為(wei)20km/h，車(che)用電(dian)(dian)動(dong)(dong)機在設(she)計(ji)時，額定(ding)轉速就已(yi)(yi)經設(she)定(ding)好了，控制(zhi)電(dian)(dian)路也已(yi)(yi)經設(she)好，動(dong)(dong)自(zi)(zi)行(xing)車(che)只(zhi)能在不超過(guo)這個速度(du)狀(zhuang)態下運行(xing)。

　　控制器(qi)的位(wei)置不(bu)會影響到性能，主要(yao)視設計者的意(yi)圖，但(dan)有(you)幾項(xiang)原則：①、在(zai)運行操作允(yun)許(xu)時(shi)(shi)；②、在(zai)整體布(bu)置允(yun)許(xu)時(shi)(shi)；③、在(zai)線路布(bu)設要(yao)求(qiu)時(shi)(shi)；④、在(zai)配套設施要(yao)求(qiu)時(shi)(shi)。