电动车主要配件知识

电动自行车控制器的技术原理解析来自：互联网2023年12月28日佚名评论(0)

现代电动自行车技术的发展已使控制器远远超越了传统的单一驱动控制功能，成为了电动自行车的能量管理与控制中心，这是保障电动自行车安全行驶、舒适骑行、获得高动力性能与经济、节能的核心与关键。它对各种工作状态信息进行采样、比较与分析并转换为一系列控制或保护指令，自动监控电机和控制电路使电动自行车得以安全可靠运行。电机的控制系统性能与质量的优劣将决定电动自行车的动力性能、驾驶性能和安全性能。电动自行车控制器的产品日新月异，技术突飞猛进，但电动自行车行业里人们的认知水平参差不齐，为普及电动自行车控制器的知识和提高这一门类科技水平，在这里，我们从基本控制原理到由单片机(MCU)控制构成的智能化系统做相应的介绍。为了说明原理，我们将电动自行车电机(有刷、无刷)的主控回路等效为简单的电机控制电路如下图1-1加以说明：根据电机的工作特性，改变电枢电压，就能改变电机的转速，由于电动自行车的电池电压基本上是固定的，若想实现速度的调节，那么就必须想办法对施加电机的电枢电压进行调控变换;同时，电动自行车在使用中遇到堵转、上坡等实际情况时，它的工作电流会非常大，从等效电路可以看出，虽存在只有0.4Ω左右的内阻，但如果按电源电压48V计算，其电流值I=U/R=48V÷0.4Ω=120A，这么大的电流，它的危害可想而知：对电机自身易烧毁绕组，对整车易烧毁主回路导线，同时易造成电池过放电，使电池损毁等致命问题。如何解决在电池供电条件下实现电机速度的调节?如何对电流进行操控?这是本章引入的主题，也是我们要阐述电动自行车控制系统的基本原理。我们知道，电机为电感性负载，电感又是个储能元件，电感线圈在突然断电时，会产生泵升电压，即反电势，那么就可将其看作为可变电压源。这样我们就可以将电动自行车所使用的永磁电机主控回路等效为如下图1-2电路，进行剖析：那么，根据以上等效电路，我们就可以找出它的计算方法，如果对电机外施加电压U，其电压方程式为：U=E+IR+L公式(1-1)产生的反电势为：E=KE公式(1-2)产生的电磁转矩为：T=KTI公式(1-3)式中KE为反电势常数、KT为转矩常数，n为电机转速。这几个公式的物理意义：反电势E可以看作为可变电压源，它和电机转速成正比关系;电磁转矩T与电枢电流I也成正比关系;电枢内阻R(通常很小)，在电机起动和堵转时有一定的限流作用;电枢电感L对动态性能有影响，当电枢以断续供电时，对电流脉动起平滑滤波作用，电流的上下波动很小，其转矩的波动也很小。如下图1-3所示。基于这样的特性，在电池电压基本恒定的条件下，采用断续供电的方法，改变电机供电电压的平均值，来控制电机速度、电流的大小，认知和掌握这一规律，实质上是我们在以下章节中讲述的重点概念PWM(PulseWidthModulation，简称PWM)脉宽调制控制机理，即：在所需的时间内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列电压脉冲，以达到控制频率、电压、电流的目的。电动自行车控制器是借助PWM电路来控制电机输出功率的，实现开关调制作用的是高频开关功率器件MOS管，用它来做执行高频斩波断续供电的开关，从而有效地解决了电机的速度和电流的操控性。这种控制方式很容易通过单片机得以实现，因此无论是有刷电机还是无刷直流电机，它的控制系统均能实现PWM控制，从而为电机的控制数字化提供了契机。溪电动胆自行旅车用土电机萝控制懂器原烛理与罗维修饱来源西：北得京电著动车青网略范浆20激10合-1雹2-耳30巨9盈:5订8:蜘36HYPERLINK我来说两句(0)|复制链接|大中小[提要]控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等，直接关系到整车的性能和运行状态，也影响控制器本身性能和效率。车用电机控制器近年来的发展速度之快，使人难以想象，操作上越来越“傻瓜”化，而显示则越来越复杂化。比如，车速的控制已经发展到“巡航锁定”；驱动方面，有的同时具有电动性能和助力功能，如果转换到助力状态，借助链条张力测力器，或中轴扭力传感器，只要用脚踏动脚蹬，便可执行助力或确定助力的大小。这期本刊开始给您讲述控制器的知识，让您对控制器有一个更全面的了解。一、控制器与保护功能（一）控制器简介简略地讲控制器是由周边器件和主芯片（或单片机）组成。周边器件是一些功能器件，如执行、采样等，它们是电阻、传感器、桥式开关电路，以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件；单片机也称微控制器，是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器和脉宽调制功能电路以及能使开关电路功率管导通或截止、通过方波控制功率管的的导通时间以控制电机转速的驱动电路、输入输出端口等集成在一起，而构成的计算机片。这就是电动自行车的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出现的高技术产品。控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等，直接关系到整车的性能和运行状态，也影响控制器本身性能和效率。不同品质的控制器，用在同一辆车上，配用同一组相同充放电状态的电池，有时也会在续驶能力上显示出较大差别。（二）控制器的型式目前，电动自行车所采用的控制器电路原理基本相同或接近。有刷和无刷直流电机大都采用脉宽调制的PWM控制方法调速，只是选用驱动电路、集成电路、开关电路功率晶体管和某些相关功能上的差别。元器件和电路上的差异，构成了控制器性能上的不大相同。控制器从结构上分两种，我们把它称为分离式和整体式。1、分离式所谓分离，是指控制器主体和显示部分分离。后者安装在车把上，控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内，不露在外面。这种方式使控制器与电源、电机间连线距离缩短，车体外观显得简洁。2、一体式控制部分与显示部分合为一体，装在一个精致的专用塑料盒子里。盒子安装在车把的正中，盒子的面板上开有数量不等的小孔，孔径4~5mm，外敷透明防水膜。孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电量。（三）控制器的保护功能保护功能是对控制器中换相功率管、电源免过放电，以及电动机在运行中，因某种故障或误操作而导致的可能引起的损伤等故障出现时，电路根据反馈信号采取的保护措施。电动自行车基本的保护功能和扩展功能如下：1、制动断电电动自行车车把上两个钳形制动手把均安装有接点开关。当制动时，开关被推押闭合或被断开，而改变了原来的开关状态。这个变化形成信号传送到控制电路中，电路根据预设程序发出指令，立即切断基极驱动电流，使功率截止，停止供电。因而，既保护了功率管本身，又保护了电动机，也防止了电源的浪费。2、欠压保护这里指的是电源的电压。当放电最后阶段，在负载状态下，电源电压已经接近“放电终止电压”，控制器面板（或仪表显示盘）即显示电量不足，引起骑行者的注意，计划自己的行程。当电源电压已经达到放终时，电压取样电阻将分流信息馈入比较器，保护电路即按预先设定的程序发出指令，切断电流以保护电子器件和电源。3、过流保护电流超限对电机和电路一系列元器件都可能造成损伤，甚至烧毁，这是绝对应当避免的。控制电路中，必须具备这种过电流的保护功能，在过流时经过一定的延时即切断电流。4、过载保护过载保护和过电流保护是相同的，载重超限必然引起电流超限。电动自行车说明书上都特别注明载重能力，但有的骑行者或未注意这一点，或抱着试一下的心理故意超载。如果没有这种保护功能，不一定在哪个环节上引起损伤，但首当其冲的就是开关功率管，只要无刷控制器功率管烧毁一只，变成两相供电后电动机运转即变得无力，骑行者立即可以感觉到脉动异常；若继续骑行，接着就烧毁第2个、第3个功率管。有两相功率管不工作，电动机即停止运行，有刷电机则失去控制功能。因此，由过载引起的过电流是很危险的。但只要有过电流保护，载重超限后电路自动切断电源，因超载而引起的一系列后果都可以避免。5、欠速保护仍然属于过流保护范畴，是为不具备0速起步功能的无刷控制系统而设置，6、限速保护是助力型电动自行车独有的设计控制程序。车速超过某一预定值时，电路停止供电不予助力。对电动型电动自行车而言，统一规定车速为20km/h，车用电动机在设计时，额定转速就已经设定好了，控制电路也已经设好。电动自行车只能在不超过这个速度状态下运行。控制器的位置不会影响到性能，主要视设计者的意图。但有几项原则：（1）在运行操作允许时；（2）在整体布置允许时；（3）在线路布设要求时；（4）在配套设施要求时。裙电动投车仪丸表的撒原理驳与维仓修圣作者竞：文辆/E辰BB代沫否一挖美编碌/唯吼E

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定义脑的：绞"新污电池抖时充捏满电串，骑猾行者罗重量己配置滔至7爱5公循斤在车平坦普的二悲级公俗路上麻（无冒强风鄙条件旅下）惭骑行茫，骑榆至电尝池电析压小铅于1逆0.奖5V袄/节羊予以授断电妙，在立以上绕条件使下，少得到茄的骑寇行里聋程被自称为术电动冈自行碌车的孤续行诉里程挪"。独假弯症一般尺配用万36鲁伏1小2安业·时住优质患电池公的各梁名牌堪电动生自行句车的卧续行速里程啦大约疏都标减称为辩45膏-6撇0公勒里，顶而有良个别穴厂家盏的标指称会照上升埋至7脉0-解80智公里脑，这掘有虚累假宣滤传的备嫌疑岗。因殊为达佣到这恨种标魔称值融表示溜其电被机的发效率求要比多名牌赌厂采择用电污机的付效率拐提高肾了近买40轰%。踪若某废名牌业厂生鸭产的述电机喉在上略面描丰述的烧工作终状态观时的茂效率将为7狗5%中，则瓦标称艇70迟-8弟0公皮里的午厂家疗的电菌机效问率已会达到棵了1绣00序%以炮上，宪这显时然是湿不可习能的把，这宏一点限特别汪提醒宝广大骆消费猾者注奶意。傅银骑在实狱际使用用过桐程中闯，充奥足电缴到底何能行膊驶多活少公填里？妨这与非许多抵因素员有关奋，与认厂家瞒有关贱的因亏素主切要是尝电机森的效迹率特遵性、献蓄电定池的捏容量踩和寿步命特桶性，篮与其浙它客耐观情份况有随关的浙因素鹿为：两骑行拉者的税体重府、经菊常骑苏行的青路面另情况象、是讨否需岸要经青常使痰用刹坝车、丹骑车皆人的亦骑行蜘习惯邻如何液等等押。需话要提早醒消晶费者润注意健的另替一个合问题备是：归电池驾容量造是会家随着蔬使用众时间洲的增点长逐抚步变夜小的勾，充皂足电沟可以这行驶绘的距牧离也积会随楚之减歪少，吓当旧仅电池窃的最础大行乖驶距纸离不培能满法足一献天的序交通钳需要失时，闲就可莲以考侄虑将亿蓄电被池送猪去维鼻护或逮更换桑新电异池。弃二.割电机稍最大岭输出抗功率挥和最喇大输母出扭碎矩：勒（影雄响电易动车浩的动迹力性布能）盆未上电机租最大文输出腰功率兔是衡勉量电决动车箱输出冒扭矩善能力翠的关盒键指槐标，兄一般莲各个淘电动马车厂弱都会撕根据艳自身纽的技假术水蔽平设训置一序个最皮大工背作电辽流，续当外左在负常载较我大时慧，电搅动车题的工缠作电删流达驱到最猜大值拼，输症入功括率也痰就达遵到最钉大值疑，例培如，品某电浅动车缩最大队工作奴电流亦设置荒为愧12黎A亲，工拦作电阴压为动36踢V，储则其浅最大牧的输喊入功阵率就浮达到退43泰2W擦。再萌例如旦，某棚电动圾车的卫最大则电流排限制春为驻15思A极，电承压也疑为3舟6V垮，则信最大茶输入晓功率抵达到疫54痰0W躺；显朋然，蚀有些赶电机浮在大较电流换状态炕下可据以保泳持高磁效率群，而柜有些民电机侮在大秧电流胳状态文下效份率严品重下怪降。怀例如校绿源恋--迷绿色显奔驰于12骡5电她机在稠54击0W点输入省功率拖的情喘况下耽效率净仍可窑高达世75奉%。仿可以骗输出衔54击0×碗0.橡75炉=4全05乳W，辆最大板输出读扭矩辉达到燥25址N.堪m，熟而大境多数势电动盒车电缠机在着43钉0W泥输入昨时效厦率已摊降至粘55床%左锯右，青最大颜输出敏功率瞒为4削30脂×0忆.5孩5=祝23缘6W收，最碧大输堆出扭南矩仅补为1觉4N私.m披，显予而易甲见，歪一辆银最大售扭矩逼为2谷5N恋.m蚂的电葬动车值与一怪辆最幅大扭蚊矩为占14扑N.传m的狸电动纪车在勿爬坡拣能力饮，粥允许姑载重航能力反以及独抵抗冲风阻版的能痒力兴等诸斥多方羽面都害会有雨很大味的差蔬别，尝骑行党的感蜡觉是寸完全殖不同谨的。溪消费辨者在旬购车意时若蛇需对叨车辆认的最兴大输咬出扭皱矩进柱行试螺验，炕最简春单的泼方法米是"坦负重唱爬坡龟"，届绿源贪公司继生产桌的绿哥色奔副驰1纵25仿电动圾车在奋这方发面处愉于国胜内领妖先地球位。团三.烟电机埋额定丸输出灾功率羊和输螺出功注率范蜡围：德秃赏电机虾额定子功率锤是一标个电惯机进仪行型但式试缎验时方的重岩要参贪数，昏它表染示当牺电机汽工作先在这夺个功间率点叛时，蚊该电茎机可川以连礼续地曾可靠忌地运期行，晶表征龙了电完机设厉计的汽热平绝衡点比。一位般电天动车心电机吵的额笛定功改率点订可以兔是1盘50嘱W，馒18遗0W监或2暖00纺W以抗上，撇额定输点越抬高表前示电没机的认热性皇能越石好，臣成本朵也越方高。云扑揉由于惜电动笔车是芹不可留能工踢作在原空载区状态牺下的推，一锄个正废常的料骑车帖人重闷量一锐般会味达到结30执公斤揉以上馆，再映考虑厚正常屡风阻价等因薪素，快电动当车的奔最小澡工作蔑点肤（输绳出功诱率）宋大约拢为脏80骄W时，最惹大输潮出功挡率则缎取决询于电凑机的刃设计挥方案平。目稍前市苗售较刘好的董电动幼车的惑最大称输出打功率正一般呀可以厦达到暗20痒0W给以上省，个栏别较汁差的恰电机定不足用20玻0W令，绿迈源电洗动车杰"绿旱色奔绘驰1态25举"系烂列的仪输出鞋功率隔范围专为8眼0-答40政0W叉，绿赚色奔亦驰1剖00脱系列泼的输插出功令率范荷围为飞80烂-3确20周W。蕉显然腊，输糊出功补率范处围越将大，团骑行候性能喊则越币好。趴四.棵电动袍车效蹈率和阵效率想区间减：凶鞠伴电动拾车效分率是陪电动时轮毂涨效率蜻、控列制系巷统效发率和恳机械猴转动脏损耗先的综家合体后现，强但主笨要是敞取决夫于电横动轮忌毂（郊电机规）的两效率脖，它磁可以宣反映伞在相耻同的借电池循，相伏同的桶骑行兔负载惧条件诸下骑盛行里梨程的劳长短辣，效枕率高茎则骑孩行里表程长佳，效材率低耽则反岭之，滔对于貌使用少者而番言，纪选购排较高涂效率那的电崭动车侧无疑踏是正舅确的塘。覆她猪但是捆，电丰动车庙的效纤率也救需要抖有一慕个区肆间，银因为酷电机厅效率具在不诵同的惩扭矩助下是坟不同久的，情表示话为一黎种马剧鞍型黄曲线扬形式复，有慌些电春动车段电机君在小悲功率赠时效膛率较升高，醉一旦肝输出络扭矩炭增加位，效倒率值瓦则急朽剧下鬼降，帆这种茄车住扑住表丽现为代平坦保路面鼓速度蠢很快珍，一截旦上肥坡速牙度就丢急剧霸下降匠，耗须电水悔平也释会随猫之大非幅度宜增加亏。倘抱央抹眼娱佩辨哨千道敬贤毙怖贸侄侦节赞弟闪罚歪突逝布拦限婶嫩矛汉鸟皱望卵乳漏你分么党假剪盯币铁判累室界部蜜断别幻昂雪羞熄居五蝴残电动叨车将疾效率埋值大欠于7承0%夸以上荐的区缸域称奔为电局动车松效率民区间摘，一登般为姨10碰0-孝40岭0W唐，也捉就是型说这剑种电彻机可内以在圆10朽0W紫-4躲00泽W的滑范围侨内均兆可保斥持7梯0%烘以上钱的效沟率状算态，挣最高店效率糊达到励80陆%以脆上，深常用滚工作份点（为如1酿30猫W）榴和最阅大工那作点乌（4仿00廊W）围的效蓄率应默达到督75洁%以衬上。脖市场烤上有鲜些性只能较亡差的灭电机滩可能哄其最虑大效夸率点乞的效湾率也徐可以晃达到坚80独%以数上，恶但效蠢率区抵间却忍十分划狭窄响，一妙般为岗80它W-搜18陡0W叶，体签重稍劝重的胡人骑克上这原种电愧动车客会十迈分费部电，咬电池伤也很迫容易却损坏雹。用放户可蔬以用挖变换乓负载竭的方弟法来拦鉴别液效率午区间拉是否续狭窄勺，当班轻载论时车本速较脖快而便重载两时（冷负重戚或爬鸦陡坡派）车蝴速迅冶速下棒降的染电动类车就溉属此剖例。止五.低蓄电匹池容拔量和电寿命邻：敏扎禾容量悠和寿尖命是举衡量呆蓄电梦池的旗主要迷指标潜，容苦量一弄般用价安·烘时来办表示螺，表鹅征是敬蓄电龙池储引备能应量的援能力果。例旱如一岛个标蓄称为爷12羽安·欣时的灭新的既电动糕车专瘦用蓄丢电池袄组按漠最近建制定症的行没业标有准，仆则必纹须达批到以呢6安饮培放乳电，李放至翠终止夸电压巡31行.5誉V的拒时间逆应不睛低于赶2小螺时的划水平朝。将阔这种迫电池盗用于男电动粘自行取车，圆载重唇75店公斤础，在导平坦访路面赞骑行掉，工汽作电校流约刚为4雨安培雨，放舍电时忆间应著大于误3个漫小时般，时筋速为置20样公里美，那退么它列的理令论续透行里秘程将薯达到询60爹公里厚，若架考虑匙途中浸刹车持、起蜡动等看费电布的因焰素，燃采用椒这种遗电池文的电详动车啄标称号续行谎里程店45蛙-6遇0里罗程是崭合适社的。特码揪寿命圆则是穴表示术蓄电府池容捎量衰脉退速点度的警一项及指标俭，随膏着使终用的暴深入蝇，蓄狼电池右容量得衰退岛是不伤可避绸免的礼，是脆绝对粥的，目当容丢量衰报退到励一个疫规定它值时洲，可夕以判寿定寿趣命终潮结，军按照驼新制备定的护电动棵车专扛用电庸池标犬准，辅以定握容量壮70涝%充低放电柴循环慌次数候来表也示蓄辰电池傅的寿怀命，粘合格遇底线恰为厘35倘0次味。因脂此，级对于开日常铜交通条距离议小于兄30赤公里疫的用览户而菠言，盖若电狱机、邀控制文器、隙充电孤器等肤因素突都是搁良好荷的，碎使用鸽方法亚也无员不当灿，一青组较巨好的州电池崖的最慎少服叫役时箱间达初到1犯年以硬上应照该是共可以伐保证偿的，承一般遍可以砌用到绝1年梁半，返若再闻加上压可维拐护的舞技术胆方案挡，通诵过专晋业的浙维护脖也可镰以延塑长一慨些服驻役时就间，脉消费孔者可避以不互必担挠心蓄小电池日使用记费用版过高搁的问遮题，痛每天仪壹元旺，潇杜洒消顾费。贷六.水影响固蓄电拢池寿饺命的品因素劫：艳武垒影响呈蓄电月池寿费命的诞因素析可分无成三粗个方亿面。随首先海是蓄象电池匀本身辽的性叛能和狱质量条，其怨次是义电动坐车中喂与之坦配合俗的因勉素，嘱第三薄是使需用者厉的使鼻用情乐况昼我们贷将重右点对滴第二捎个因滋素展旗开讨酷论。汇税方在电顽动车遣系统爹中影禾响蓄青电池压使用绝寿命浪的最跑主要诚因素汁有两筑个，剥一个抢是电坏机的睛效率立状态酬，征其次肢是充被电器哄的设鞋计糕。如咬果电差机效皱率范愿围较拢窄，混一方咽面耗枝电水辉平增遭加，绕另一青方面析，经榨常工风作在倘低效余率区护，电鞭机内冈部容缺易发昼热，副当温怒度过探高时金，磁结性材博料就持会出唉现不薪可逆芒的退设磁，僵久而万久之贩，效惊率进羡一步蜂下降雅，从茫而进铲入恶帜性循物环，握这辆源电动财车就宾会变浆成某堡种意臂义上疾的"鸭电老尖虎"缩，即钩使更躲换了贪电池惭也会异无济济于事瘦，另公外导伟致电汽机降茅低效走率的配因素耽还有教：电珍刷的每过度蒸磨损破、平庆面换姥向器气的磨样损，慢减速玻系统恐的磨印损等常等，钞因此绪，顾估客应威选择油一种除性能桥较好欠的电汤机并四注意盖与维爸修服脏务保余持联单系、暴到期梨更换析磨损粪零件弹，这杰样有陈助于惨用好煎电动双车。命电动披车四疮大部肯件质非量的秒分析孝[提芝要]躲土有的指厂家欣，铅洪酸电越池新跨出厂宗时，名储电召量比决普通槽的电捆池多繁，电穷动自涉行车阴续行茅里程被长，那甚至形达到任50流-6偷0k珠m旅，但虫一个而阶段惯后，退储电辈量急介刷减鞋少，剪到后辰期容区量不出如普绢通电备池这航续行利里程努。原饺因是妈什么前？包电动序自行苗车在星这几液年的贷实际社商业挑化进锋程中汽，也热暴露岛出了都严重秧的质殿量问可题，尚如电店池问远题、泉控制易器问宴题、撒电机玉问题杜等，凝原因邮是一刺哄而汁起，砍技术筋门槛米低，坚组装罩厂螺怒丝刀迹工厂另遍布翁。造扑成质负量差蜻的原越因有刊以下答几点没：港锁整车却电机揉功率仿和电角池容臣量配腥置不排对称满郊目前冻的电详动自贪行车细、电津动摩育托车危、电抬动汽扫车之贯电机型大部远分采旦用直绒流电项机，愉以通勺用的香轮毂每电机皱为例返，一鸣般效筐率都无不高商，直晒流有纠刷电差机，兼90未年代局初时泰效率扰为6勤3%沃左右劣，目惊前在俗70衣%左推右，质无刷贺电机掠刚问即世时炊能做爆到7怜8%架~8伐0%折，有伞的可躬达8吩3%民。现利在电耕动自耕行车匠行业敲在价袋格竞史争的屋条件签下，剩比拼痕成本窜，那约么节种省材孕料，党如节户省电衣磁线台，永盆磁材渠料，施因此锹电机货实际休工作冤效率抹很低好，那龙么在洞功率暗、电冈压不法变的诚前提些下，单其正兽常工锅作电堵流必识然加讲大。托在这且种情牺况下通，电给机实诸际输馆入电屠流要极求很悼大，父无意悄中必浪然加总大电钻池放摩电的妨电流嫩。也秤就是之说为岛确保剧电动德车车详速，注电机卷功率雾必然把加大睡。第些一般拣来说慢电机碑启动芒电流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