详解电动车控制器结构原理与维修控制器的结构与原理（一）控制器的组成与工作原理1 •有刷控制器的结构与工作原理电动自行车的控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动车整车中的核心部件它的主要作用是控制电动机的转速控制器和调速转把配合，控制电动机的转速，能随刹车开关的闭合使电动机断电 并通过 仪表控制线路，使仪表显示电源电压、欠压及行驶里程另外控制器还加入其他功能，例如定速巡航、零 启动、反充电（能量再生）、行车里程计算与显示、电制动和智能助力控制，以及各种状态的指示功能等控制器的工作是由脉冲信号控制功率管的开启和关闭时间，决定电动机换向的顺序和时间，从而决定电动机的转向和转速目前电动自行车的控制器，无论是有刷的还是无刷的，普遍采用脉宽调速（ PWM ）方式，控制器内部必须具有PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制部件（转把、闸把、电动机霍尔等）信号的采集与处理电路、过电流与欠电压等保护电路1）有刷控制器的结构 有刷控制器的外形如图1所示有刷控制器的内部主要由集成电路和外围元 器件组成有刷控制器的内部结构如图 2所示图1 有刷控制器外形（2）控制器的工作原理有刷控制器的工作原理如图 3所示不电池T转把、闸把有刷电动机图3 有刷控制器的丁-作原理1）放电电路 该电路的主要功能是把 蓄电池电压经限流电阻器，由稳压集成电路稳压后向控制器输出其内部电路所需要的正常工作电压， 如12 V、15V和18V 等,然后12V电压再经三端稳压集成电路 7805 或主芯片内部5V稳压电路输出5V电压，供给外接元器件（转把和闸把）作为电源电压。
在实际电路中, 转把有5V或6. 25V供电电压，而闸把有 5V、12V、15V、18V等几种供电电压xi2）欠电压保护电路 当蓄电池电压降低到设定值以下时，控制器保护电路检测到此信号并反馈到主芯 片，主芯片切断输出控制信号， 使电动机得不到供电电压而停转， 从而保护蓄电池不出现低电压过放电现 象3） 限电流保护电路 当电动机异常或其他原因造成场效应晶体管电流增大时，限电流保护电阻上的电压相应升高，该升高电压加到主芯片控制电路而使主芯片内部逻辑电路动作， 切断输出驱动信号，场效应晶体管因无驱动电压而截止，电路得到保护4） 驱动电路 驱动电路是把主芯片输出的微弱驱动脉冲电压加以放大，加到场效应晶体管的栅极，使 其达到良好的饱和状态而导通5） 输出电路 控制器的输出功率管一般使用场效应晶体管，它的栅极得到驱动后，场效应晶体管饱和 导通它相当于一个电子开关，导通时相当于开关闭合，接通电动机的工作电源，电动机得到电而转动 场效应晶体管截止时，相当于切断电动机工作电源，电动机失电而停转6） 集成电路 集成电路的主要功能是把转把、闸把及欠电压保护电路、过电流保护电路的信号，经内 部电路放大、转换处理后输出相应的信号，控制场效应晶体管的导通或截止。
3）有刷控制器的外部连接线 普通型有刷控制器与外部件的连接线一般有 9根引线，分别是电源正 负极引线2根、转把引线3根、闸把引线2根和电动机引线2根智能型有刷控制器还有 3根助力器引1貲在无雨力诚（黑* H）Hi j *llArmi.4 f * 7j4m A包动机负极-Zk Ml"7J 方!fitmr乞开r dK、JLL十亠 I1 * 1 （Mr '*』UU Jjt*'图4晋通1■ 3ill gljfiL Iin yHlF卜npix i5C 曰s36V有刷控制器与外部连接，如图 5所示2 •无刷控制器的结构与工作原理无刷控制器的工作原理如图6所示图6 无刷控制器的工作原理（1）稳压电路 控制器内部稳压电路将 蓄电池电压经限流电阻器、三端稳压集成电路稳定成12V、15V和18V,根据电路所需电压，分别供主芯片、三相驱动电路及欠电压保护电路作为正常时的工作电压2） 主芯片集成电路 该电路的主要功能如下1. 输出5V电压供外接转把、闸把作为电源电压2. 根据无刷电动机的状态，霍尔检测元件检测到的信号对三相驱动电路产生相应驱动电压，使三 相驱动电路轮换工作3. 集成电路还将转把、闸把及欠电压保护电路、限流保护电路的输入控制信号经内部相关电路输 出不同的控制信号。
3） 驱动电路 无刷控制器根据电动机的需要设置 3个相同的驱动电路驱动电路将主芯片输 出的脉冲信号加以整形、 放大后提供给输出级的功率管 除此之外，由于驱动电压高于电源电压， 因此驱 动电路应包含升压电路4） 输出电路 输出电路由6个相同的大电流功率管组成 它的导通和截止在时间和相位上是有先后顺 序的，否则电动机不能转动5） 欠电压保护电路 该电路主要是为防止 蓄电池在低压下出现过放电现象而设计的 当蓄电池端电压下降到控制器设定值时，保护电路工作，并且将检测信号加到主芯片内部， 当主芯片内部电路检测不到保护 信号时，主芯片切断驱动信号，输出功率管因得不到驱动励磁电压而不工作， 从而保护蓄电池不在低电压下放电6） 限流保护 该电路主要对控制器输出大电流时进行控制， 即保护蓄电池、控制器、电动机在安全范围内工作当电动机负载加重时，功率管的输出电流增大，此时限流电阻器上的电压随功率管的电流增大 而升高，当该电压加到主芯片时， 主芯片检测到该电压，控制功率管的导通时间，使功率管不在大电流下 工作小提示无刷无霍尔控制器与无刷自学习控制器］（1） 无刷无霍尔控制器 现在有一种改良的无刷控制器不需要霍尔元件也可以感受到线包在磁场中的位置信号。
这样控制器到电动机的线只有三根主相位线 如果电动机反转，把任意两根线调换一下就可正转目前这种控制器在自行车起步时的控制还不完美， 一般起步时有噪声，电机会抖动，电机起步后运行平稳正常2） 无刷自学习控制器 目前市场还有一种称为万能自学习的无刷控制器，不分 60°和120°相位角，把电动机和控制器连线对颜色插好， 把刹车断电线接好，按照说明书的方法让控制器自学习， 不需要调线就可使控制器和电动机连接线接好有的控制器电源线有三根，除了粗红和粗黑线外还有一根细红线这种控制器的粗红和粗黑线直 接接到电池上，不经过电门锁，但是控制器还不能工作，而要让细红线经过电门锁， 打开电门锁后细红线 给控制器内的继电器（电子开关）一个电压信号，继电器打开后控制器才能工作3 •无刷控制器的外部引线无刷控制器的外部引线较多，其内部电路与有刷控制器相比较复杂无刷控制器的外部引线如图7所示1）电源线 无刷控制器的电源线有3根，通常使用三芯插件，其中粗红线为电源正极线，粗 黑线是电源负极线，细红色（或橙色）线是电门锁线2）转把线 无刷控制器的转把线有3根，通常使用三芯白色插件，其中红线是电源5V供电线， 黑线是负极线，细绿线是信号线。
3）电动机线 无刷控制器的电动机线有 8根引线，其中3根蓝（A相）、绿（B相）、黄（C相）粗线是电动机相线，采用弹头形插件另外 5根引线是电动机的霍尔元件引线，采用 5芯插件，分别是霍尔元件的公共电源正极红线、公共负极黑线、 A相霍尔输出蓝线、B相霍尔输出绿线和C相霍尔输出黄线4） 1 : 1助力线 无刷控制器的1:1助力线有三根，通常采用三芯小黑色插件（这样与转 把插件才有区分），其中红线是电源 5V供电线，黑线是负极线，绿线是信号线5） 低刹线 无刷控制器的低刹线有两根，通常采用二芯白色插件，其中红（或白）线是 5V刹车信号线，黑线是负极线6） 高刹线 无刷控制器的高刹线只有一根，通常采用绿白线，二芯白色插件7） 仪表线 无刷控制器的仪表线只有一根，通常采用绿线，弹头插件小提示：般情况下，无刷电动机控制器输出引线颜色与所接器件的对应关系见表 1寰1无刷电动机控制器輸出引线颜色总所接器件的对应关系引线制色和类型所搖祸佇引线珮色印戈整斯接掘件红电源正械 |红线｛细｝僞捕虫EM电諒负扱（地线）&2调整转把跑源电功机b ffl |竦纯［细》俯捕头B-3囑祜转把侑号线电动机财A W-J'.： |\l媒经（粗〉电动机线C桥 |1|[WOI > .#»白钱屉遼开关红堀傑播先A 1电动电止撷 11 绑箭馥制渤佶号K线人细［伯蛹头A-2电4rn*尔■出1 址黑线制动怕号煉线c址》傭捕1 A 3细如线理度命不筒号iS线（堆［硯綺虫A 1电动机畫尔■出黒线1緡｝倔桶头A 5电功机廉站拱电负栅无刷控制器与外部电路连接 48V无刷控制器与外部电路连接如图 8所示。
红*禺红+红十聽V无刷 控制器48VU &制¥允狀裁输出 电 FE56VKV番电池442 〜54V刹把刹车倍号5〜0¥（低电平刹车）电惋锁(A;红转把it丈灯秆关o- 38V5ci/tL电IE蓝线电动机人相 麻线电动机B相 黄瑰电屈机＜?利红线+2*尔供电 唄线-霍乐0［极细蓝细绿霍尔B相细黄霍尔C相48V无刷电幼机雪尔电圧0--5V变化4HV前大灯仪去灯O后电灯图8 4呂¥无刷控制器与外部电路连接允电器输岀电圧0刹把红5V电源锁如暮电池粗红+36V有刷 控制器黄线0〜40V36V有刷 电动机r r~蓝蛭31 5'40V5V红36V有刷控制器与外部连接图ov [黒I转把躲 经 /一 匚一I 灯幵关36¥仪表36V前大灯(4) 有刷控制器电路的工作过程 当打开电源锁后仪表上得到供电，电源指示灯亮显示 蓄电池电量同时控制器也得到供电此时，电动机不转，但是控制器输出 5V电压给转把内的霍尔元件供电当旋转转把时，转把信号线输出 1〜4. 2V电压，此电压传递给控制器，控制器的电动机引线输出 0〜40V由低到高的直流电压给电动机线圈，电动机开始由慢到快旋转当手捏闸把时，控制器得到 5〜0V (低电平刹车)的刹车信号电压，断开电动机供电，电动机停止运 转，起刹车断电的作用4 •无刷控制器电路的工作过程当打开电源锁后，仪表上得到供电，电源指示灯亮，显示蓄电池电量。
同时控制器也得到供电 此时,电动机不转，但是控制器输出 5V电压给转把内的霍尔元件供电当旋转转把时，转把信号线输出 1〜4.2V电压，此电压传递给控制器，控制器的零启动功能使电动机启动，电动机启动后，其内部的磁钢转动，使霍尔传感器产生对应的位置信号，使霍尔元件输出的开关信号电压，此信号传递给控制器，控制器的三相引线输出 0〜38V的由低到高的交流电压，此电压给电动机线圈，电动机开始由慢到快旋转当手捏闸把时，控制器得到 5〜0V （低电平刹车）的刹车信号电压，断开电动机供电，电动机停止运 转，起刹车断电的作用。