電動自行車用電機控制器原理與維修
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車用電機控制器近年來的發(fā)展速度之快，使人難以想象，操作上越來越“傻瓜”化，而顯示則越來越復雜化。比如，車速的控制已經(jīng)發(fā)展到“巡航鎖定”；驅(qū)動方面，有的同時具有電動性能和助力功能，如果轉(zhuǎn)換到助力狀態(tài)，借助鏈條張力測力器，或中軸扭力傳感器，只要用腳踏動腳蹬，便可執(zhí)行助力或確定助力的大小。這期本刊開始給您講述控制器的知識，讓您對控制器有一個更全面的了解。
一、控制器與保護功能
（一）控制器簡介
簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機）組成。周邊器件是一些功能器件，如執(zhí)行、采樣等，它們是電阻、傳感器、橋式開關電路，以及輔助單片機或?qū)Ｓ?a href="http://ttokpm.com/v/tag/123/" target="_blank">集成電路完成控制過程的器件；單片機也稱微控制器，是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調(diào)制功能電路以及能使開關電路功率管導通或截止、通過方波控制功率管的的導通時間以控制電機轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電路、輸入輸出端口等集成在一起，而構(gòu)成的計算機片。這就是電動自行車的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出現(xiàn)的高技術產(chǎn)品。
控制器的設計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關器件電路及周邊器件布局等，直接關系到整車的性能和運行狀態(tài)，也影響控制器本身性能和效率。不同品質(zhì)的控制器，用在同一輛車上，配用同一組相同充放電狀態(tài)的電池，有時也會在續(xù)駛能力上顯示出較大差別。
（二）控制器的型式
目前，電動自行車所采用的控制器電路原理基本相同或接近。
有刷和無刷直流電機大都采用脈寬調(diào)制的PWM控制方法調(diào)速，只是選用驅(qū)動電路、集成電路、開關電路功率晶體管和某些相關功能上的差別。元器件和電路上的差異，構(gòu)成了控制器性能上的不大相同?？刂破鲝慕Y(jié)構(gòu)上分兩種，我們把它稱為分離式和整體式。
1、分離式? 所謂分離，是指控制器主體和顯示部分分離（圖4-22、圖4-23）。后者安裝在車把上，控制器主體則隱藏在車體包廂或電動箱內(nèi)，不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機間連線距離縮短，車體外觀顯得簡潔。
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(shù)量不等的小孔，孔徑4~5mm，外敷透明防水膜?？變?nèi)相應位置設有發(fā)光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。
?。ㄈ┛刂破鞯谋Ｗo功能
保護功能是對控制器中換相功率管、電源免過放電，以及電動機在運行中，因某種故障或誤操作而導致的可能引起的損傷等故障出現(xiàn)時，電路根據(jù)反饋信號采取的保護措施。電動自行車基本的保護功能和擴展功能如下：
1、制動斷電? 電動自行車車把上兩個鉗形制動手把均安裝有接點開關。當制動時，開關被推押閉合或被斷開，而改變了原來的開關狀態(tài)。這個變化形成信號傳送到控制電路中，電路根據(jù)預設程序發(fā)出指令，立即切斷基極驅(qū)動電流，使功率截止，停止供電。因而，既保護了功率管本身，又保護了電動機，也防止了電源的浪費。
2、欠壓保護? 這里指的是電源的電壓。當放電最后階段，在負載狀態(tài)下，電源電壓已經(jīng)接近“放電終止電壓”，控制器面板（或儀表顯示盤）即顯示電量不足，引起騎行者的注意，計劃自己的行程。當電源電壓已經(jīng)達到放終時，電壓取樣電阻將分流信息饋入比較器，保護電路即按預先設定的程序發(fā)出指令，切斷電流以保護電子器件和電源。
3、過流保護? 電流超限對電機和電路一系列元器件都可能造成損傷，甚至燒毀，這是絕對應當避免的?？刂齐娐分校仨毦邆溥@種過電流的保護功能，在過流時經(jīng)過一定的延時即切斷電流。
4、過載保護? 過載保護和過電流保護是相同的，載重超限必然引起電流超限。電動自行車說明書上都特別注明載重能力，但有的騎行者或未注意這一點，或抱著試一下的心理故意超載。如果沒有這種保護功能，不一定在哪個環(huán)節(jié)上引起損傷，但首當其沖的就是開關功率管，只要無刷控制器功率管燒毀一只，變成兩相供電后電動機運轉(zhuǎn)即變得無力，騎行者立即可以感覺到脈動異常；若繼續(xù)騎行，接著就燒毀第2個、第3個功率管。有兩相功率管不工作，電動機即停止運行，有刷電機則失去控制功能。因此，由過載引起的過電流是很危險的。但只要有過電流保護，載重超限后電路自動切斷電源，因超載而引起的一系列后果都可以避免。
5、欠速保護? 仍然屬于過流保護范疇，是為不具備0速起步功能的無刷控制系統(tǒng)而設置，
6、限速保護? 是助力型電動自行車獨有的設計控制程序。車速超過某一預定值時，電路停止供電不予助力。對電動型電動自行車而言，統(tǒng)一規(guī)定車速為20km/h，車用電動機在設計時，額定轉(zhuǎn)速就已經(jīng)設定好了，控制電路也已經(jīng)設好。電動自行車只能在不超過這個速度狀態(tài)下運行。
控制器的位置不會影響到性能，主要視設計者的意圖。
但有幾項原則：
?。?）在運行操作允許時；
?。?）在整體布置允許時；
?。?）在線路布設要求時；
?。?）在配套設施要求時。