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1、 电动车电气知识培训参考2020无锡市双洋电子有限公司内容提要l电动车电子配件原理及分类l控制器原理与可靠性l电动车电气知识问答电动车电子配件原理及分类l转把调速转把是用线性霍尔元件实现的,电动车中大量使用霍尔元件做传感器,为此首先介绍:霍尔元件是一种磁敏传感器,首先分开关型霍尔和线性霍尔两种,原理简述如下:开关型霍尔当敏感面有磁场时元件输出低,无磁场时输出高,供电电压为4.5-24V,输出电路为集电极开路,开关型霍尔元件一般用于电动车电子刹把,无刷电机内部3个位置传感器,助力传感器,车轮速度传感器等.线性霍尔l当敏感面磁场强弱变化时,其输出为1.0V-4.2V连续线性变化(若电源供电为5V)
2、.调速转把电动车的调速转把是采用线性霍尔元件,其输出电压是随磁场变化的，输出电压有几种(若供电电源为5V),1.0-4.2V,4.2V-1.0V,0-4.2V,1.0-5V,0-5V等,现在通用的是1.0V-4.2V的转把,霍尔转把的供电电压为5V,有三个引线断电刹把l断电刹把的作用当刹车时,控制器检测到刹车信号时,无论转把在什么状态,都断开电机供电分类l机械常开,机械常闭,电子常高,电子常低l机械刹把就是一种机械开关,所以有两条引线l电子刹把是采用开关型霍尔元件的,所以有三个引线助力传感器l助力传感器也是采用霍尔元件,用支架固定在中轴旁,中轴上装有磁环,中轴转一周则磁环上的5个磁钢使霍尔元件
3、输出的5个脉冲,控制器检测到后,则可计算出1:1助力力矩给电机供电了.且新型助力传感器可识别中轴的前转后转,只有向前转时,控制器才给电机供电.电动车用电池l主要分为干式铅酸蓄电池,胶体电池,锂离子电池,镍氢电池等.电压分为36V 48V 72V等.因为铅酸电池价格最低,所以市场上几乎都是铅酸电池,但它体积大,重量重,容量低,寿命短.而锂离子电池和镍氢电池没有上述缺点,但价格高得多,所以应用极少电动车用充电器l铅酸电池采用恒流恒压方式充电,控制器的可靠性及质量判断(1)l电动车控制器的实现方式与组成部分目前电动车用无刷控制器普遍采用PWM调速方式,控制器内部必须要PWM发生器电路,另外还要有电源
4、电路,功率器件,功率器件驱动,控制部件(转把,刹把,电机霍尔等),信号采集与处理电路,过流与欠压等保护电路控制器原理与可靠性控制器的可靠性及质量判断(2)l影响控制器的可靠性的因素控制器的失效,从表现形式看,一般有以下几种,1)功率器件损坏:2)控制器内部供电电源损坏;3)控制器工作时断时续;4)连接线磨损及接插件接触不良或脱落引起控制信号丢失控制器的可靠性及质量判断(3)l针对以上失效形式的起因分析如下:A.功率器件的损坏,一般有以下几种可能:电机损坏引起的,器件安装或震动松动引起的,电机过载引起的,功率器件损坏或参数设计不合理一起的控制器的可靠性及质量判断(4)B.控制器内部电源损坏,一般
5、有以下几种可能:控制器内部电路短路,外围控制部件短路,外部引线短路控制器的可靠性及质量判断(5)C.控制器工作起来时断时续,一般有以下几种可能:器件本身在高温或低温环境下参数漂移,控制器总体设计功耗大导致某些器件局部温度过高而使器件本身进入保护状态,接触不良提高控制器可靠性的方案(1)l了解电动车控制系统可能发生故障点以后,有针对性的可靠性设计就有了目标A.首先是功率器件的型号,品牌,产地与供应商的选择,然后对功率器件的筛选老化,以上两点是提高功率器件可靠性的前提.在此基础上,对功率器件安装工艺的设计和对功率器件驱动电路的设计才有意义.对无刷电机控制器而言,一般上三路功率管的驱动比较复杂,目前
6、大多数厂家采用专用驱动芯片.专用驱动芯片的不足之处是价格较高,内部的变频电路采用了有源电路,转换效率偏低,其主要的应用场合是在周围电路完全没有交流电存在情况下,利用其内部电路完成变频,升压与整流.提高控制器可靠性的方案(2)lB.对于控制器的内部电源,为了防止控制器内部或外部短路对电源的损坏,同时也是出于对电源自身的保护,可以把电源设计成多路独立供电方式,为提高电源转换效率,采用DC-DC模式,带负载能力强,自身功耗低,只有零点几瓦.提高控制器可靠性的方案(3)lC.要克服控制器对温度的敏感,第一是选择温度系数好的元器件,第二是从设计上降低各模块电路消耗,第三是尽量减少无用功功耗,第四是充分考
7、虑控制器的散热提高控制器可靠性的方案(4)D.由于电动车电气系统信号的传输是用连接线束来完成的,对电动车连接线束与接插件的要求是:连接可靠,防水,防尘,抗振,防氧化,防磨损1.什么是控制器？在电动车中起什么作用？答：控制器是控制电机转速的部件，也是电动车电动系统的核心。控制器兼具多种保护功能，如欠压保护、限流驱动、过流保护、堵转保护，刹车断电，上电自检等功能。电动车电气知识问答2.控制器上的标识如何理解？答：控制器标识上包括产品名称，工作电压，额定功率，欠压保护值和相关功能等说明如图所示3.什么叫控制器的限流驱动？答：限流驱动（过流保护）电路是对控制器输出的最大电流值进行限制，以保护电机，电池
8、和控制器在允许的范围内输出的最大电流，否则由于电流过大，对上述器件造成损坏。4.控制器的限流的测试方法有哪些？答：对限流的测试，需使用直流电流表（或钳形电表直流档进行，接上电表时，上车骑行时得到的最大电流。还可使用测功机等设备进行测量5.什么是欠压点？如何测量？答：电源（电池）电压降到低于此值时，控制器进入欠压保护状态，即电机停转。测试欠压点电压（即测量电源电压），需使用万用表直流电压档进行，转动转把，使电机转动，缓慢调低电源电压值，待电机停止转动时，该值就是欠压值。备注：本公司控制器可在线调整欠压点，无需重新刷程序或另调整欠压电阻阻值。6.为什么要设置欠压点？数据是如何产生的？答：设置欠压点
9、的目的是保护电池，防止过放电。通常每节电池的欠压点是10.5V（标准值为12V），据此，4节电池的欠压点为42V，其他同理，那么控制器在欠压点时就断电了。如果在骑行过程中，由于电池电压过低，控制器进入欠压保护状态，那么只有在电池电压回升到高于此值，手把归零，再次转动手把，控制器方能继续供电，使电机转动，当然，这样做对电池是有伤害的！7.为什么会出现欠压回升的情况？答：因为电池是有内阻的，电动车在骑行（电机转动）过程中，电池内阻必然要有压降，而进入欠压保护状态之后，电机断电，此时所测的电压值为电池的空载电压，以此回高于欠压点值。8.为什么正常骑行时电量指示为满电量，而在刚一启动时指针偏转，显示电
10、量不足？答：启动时电流大，可以达到限流的最高值，整车回路产生较大的压降，可以达到3V以上（与电池好坏和电源线粗细有关）所以电量会有所下降。而正常骑行时，电流较小，整车的压降小，因此电量也就满了。9.什么“1：1助力”？答：控制器检测中轴助力传感器的状态，根据中轴旋转速度，按1：1电动力矩提供电机电流。10.控制器自身功耗有多大？是否对电动车续航里程造成影响？答：控制器自身功耗一般在2-5W，耗电是很小的，对电动车的续航里程影响很小，几乎可以忽略。11.无刷电机和无刷控制器匹配，理论上有多少种接法？有何技巧尽快匹配成功？答：有36种接法，只能亲自调试。A.120相角电机只有六种接法是可以正常转动
11、的，正反转各3种。B.60相角电机有两种接法是可以正常转动的 正反转各一种。12.控制器的限流大小与续航里程和爬坡能力大小有何辨证关系？答:续航里程相关于负载的电机的骑行电流，整车的骑行里程和控制器的关系不大，控制器的限流值与整车的爬坡能力和提速能力相关。13.控制器的限速是何原理？有何用处？在限速时是否浪费效率？答：国标规定电动车的最高时速是20Km/小时，在限速状态时不会超过该值。其原理就是限制控制器对电机的输出电压不能达到最高值，电机不会实现最高速。在限速时对效率的影响很小。14.“双模”控制器原理是什么？答：所谓“双模”，是指控制器对电机兼容性，即有霍尔电机和无霍尔电机（包括有霍尔损坏
12、电机），在正常有霍尔模式下，如果霍尔损坏，则不致使电机停止工作，可顺利进入无霍尔模式继续运转，这样一定程度降低电机霍尔损坏的返修率，提高产品质量。15.控制器的电源线接反会造成什么后果？答：烧毁控制器或电池保险16.单片机是什么意思？答：可以根据不同的程序，完成不同的电路功能的具有一定“思考”能力的智能集成电路，英文简称MCU。双洋电子控制器采用意法半导体（ST）工业控制级芯片STM8S105，该芯片具有丰富的引脚功能，可靠性高。17.PWM是什么意思？答：是“Pulse Width Modulation”的缩写，意思是脉冲宽度调制。是直流调压中能量利用较高的一种，电动车控制器均采用这种方式。
13、18.什么是霍尔？答：霍尔元件是一种磁敏传感器，分开关型霍尔和线性霍尔开关型霍尔：当磁感面有磁场时元件输出低，无磁场时输出高，供电电压为4.5V-24V。开关型霍尔一般用于电动车无刷电机内部的三个位置传感器、助力传感器、车轮速度传感器等线性霍尔：当元件敏感面磁场强弱变化时，输出为1.0V-4.2V的连续变化（供电为5V）如转把霍尔19.什么是飞车？是什么原因导致的？答：一打开电门锁，电机就高速运转，即电动车的速度不受转把和刹车控制而高速行驶。飞车是很严重的电动车故障，很容易导致人身事故。原因多为控制器的故障，也有可能是转把的故障，即转把的霍尔元件烧毁，是的转把输出电压总为高电位（如5V），双洋
14、控制器有对此的针对性保护，即使转把有这类故障，也不会发生飞车事故。20.电动车跑的快慢都和什么有关系？答：与电机的额定转速，轮径大小，电池的电压大小，控制器是否限速，路况好坏，是否顶风，车的铸造件，车的装配等等都有关。21.如何提高电动车的启动力矩？通过哪几种办法可以达到目的？分别有何优缺点？答：1.提高控制器的限流值，但降低了控制器的可靠性，对电池的寿命也存在较大的影响，而且较费电，影响续航能力2.换扭矩大的电机，甚至是高速有齿电机，但成本会增加22.一辆电动车如出现速度慢的情况，应以怎样的思路逐步判断是何原因？答：首先看控制器的限速已经解除，把转把拧到最大，测量控制器的输出电压，理论上接近电池的电压（在最高转速），如果是这样，则有可能是电机的问题，如果控制器输出低于电池电压，则可能是转把问题（调不到最高值4V）或控制器问题23.什么是“续航里程”？答：是指一次充电后，电动车能在正常状况下行驶的最长里程数。24.影响续航里程的因素答：1.电池的容量2.电池的新旧程度3.控制器参数的漂移（欠压点升高或降低）4.行驶车速的快慢及外部环境25.什么是“巡航”功能？答：“巡航”即是使电动车以一定的速度行驶，这样即使不转动转把，电动车也可以行使，一定程度上缓解了腕部，骑行更轻松该功能分手动巡航和自动巡航两种方式
