什么是電動車控制器

動靜態(tài)缺相保護(hù)：指在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時，電動車電機(jī)任意一相發(fā)生斷相故障時，控制器實行保護(hù)，避免造成電機(jī)燒毀，同時保護(hù)電動車電池、延長電池壽命。

功率管動態(tài)保護(hù)功能：控制器在動態(tài)運(yùn)行時，實時監(jiān)測功率管的工作情況，一旦出現(xiàn)功率管損壞的情況，控制器馬上實施保護(hù)，以防止由于連鎖反應(yīng)損壞其他的功率管后，出現(xiàn)推車比較費(fèi)力的現(xiàn)象。

防飛車功能：解決了無刷電動車控制器由于轉(zhuǎn)把或線路故障引起的飛車現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的安全性。

1+1助力功能：用戶可自行調(diào)整采用自向助力或反向助力，實現(xiàn)了在騎行中輔以動力，讓騎行者感覺更輕松。

巡航功能：自動/手動巡航功能一體化，用戶可根據(jù)需要自行選擇，8秒進(jìn)入巡航，穩(wěn)定行駛速度，無須手柄控制。

模式切換功能：用戶可切換電動模式或助力模式。

防盜報警功能：超靜音設(shè)計，引入汽車級的遙控防盜理念，防盜的穩(wěn)定性更高，在報警狀態(tài)下可鎖死電機(jī)，報警喇叭音效高達(dá)125dB以上，具有極強(qiáng)的威懾力。并具有自學(xué)習(xí)功能，遙控距離長達(dá)150米不會有誤碼產(chǎn)生。

倒車功能：控制器增加了倒車功能，當(dāng)用戶在正常騎行時，倒車功能失效；當(dāng)用戶停車時，按下倒車功能鍵，可進(jìn)行輔助倒車，并且倒車速度最高不超過10km/h。

遙控功能：采用先進(jìn)的遙控技術(shù)，長達(dá)256的加密算法，靈敏度多級可調(diào)，加密性能更好，并且絕無重碼現(xiàn)象發(fā)生，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并具有自學(xué)習(xí)功能，遙控距離長達(dá)150米不會有誤碼產(chǎn)生。

高速控制：采用最新的為馬達(dá)控制設(shè)計專用的單片機(jī)，加入全新的BLDC控制算法，適用于低于6000rpm高速、中速或低速電機(jī)控制。

電動車控制器應(yīng)該是兼顧蓄電池及電機(jī)的實際使用情況進(jìn)行綜合設(shè)計，應(yīng)充分考慮蓄電池、控制器、電機(jī)三者之間的關(guān)系，將它們作為一個綜合的系統(tǒng)來設(shè)計，從而得到更為理想的電動車控制器。而不應(yīng)該是市售的只要具有無級調(diào)速，剎車斷電、軟啟動……等功能的電動車調(diào)速器。針對電動自行車實際使用情況，我們對無刷電動自行車控制器的設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)，增設(shè)了如下的功能：

一、使電動車控制器具有輸出端短路保護(hù)功能

本控制器可以實現(xiàn)輸出端直接短路保護(hù)，即使在電機(jī)處于最高轉(zhuǎn)速行動時(此時往往輸出最高電壓)直接短路控制器輸出端，控制器也能很可靠的保護(hù)。在保護(hù)時電路自動降低了輸出電流，以保護(hù)蓄電池的安全，此時電流約為0.3A，并隨時檢測輸出端狀態(tài)，當(dāng)輸出端故障排除后，控制器能自動恢復(fù)正?？刂?，具有自恢復(fù)功能，從而控制器具有自保護(hù)能力，提高了控制器和蓄電池的安全程度，也提高了對電機(jī)本身故障的耐受程度。針對電動自行車使用實際情況，出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)是可能出現(xiàn)的工況之一，如控制器能對輸出端短路進(jìn)行可靠保護(hù)，那么在電機(jī)堵轉(zhuǎn)條件下，控制器同樣可以進(jìn)行保護(hù)，并可保護(hù)電機(jī)及蓄電池的安全。如果只具有限流功能的控制器，此時將輸出大電流(如限流14A)，這些使蓄電池(容量為12AH)處于大電流放電狀態(tài)下(14A)，將影響蓄電池的使用壽命。另外，大電流流經(jīng)電機(jī)繞組，時間一長，將使電機(jī)溫升上升，導(dǎo)致繞組絕緣老化，輕則影響電機(jī)壽命，重則燒毀電機(jī)。

二、采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)

控制器采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)(無刷：轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)，有刷：電壓/電流雙閉環(huán))，由于電流環(huán)存在，可以實現(xiàn)對電流的限幅，即可以保護(hù)電動車在處于各種正常運(yùn)行情況下最大電流輸出值不會超出設(shè)定的電流限幅值，實現(xiàn)自動限流，這樣在任何運(yùn)行情況下，蓄電池均不會出現(xiàn)超過設(shè)定值電流的放電過程，保證了蓄電池的安全。另外由于雙閉環(huán)的配合作用，可以使電機(jī)實現(xiàn)最理想的啟動過程和加速過程，使蓄電池的電流得到有效的利用，從而可以增加電動自行車的行駛里程。而市售控制器由于是單閉環(huán)控制系統(tǒng)，并依靠MC33035(MC33033)芯片的限流作用，所以在啟動和加速時經(jīng)常會出現(xiàn)控制器大電流輸出至限流保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)。

三、欠壓比較設(shè)計成電壓滯環(huán)自鎖比較

市面上有的控制器只具有欠壓保護(hù)功能，即當(dāng)蓄電池電壓低于某一電壓值后(如32V)封鎖控制器不工作，這容易使用戶利用蓄電池的回升電壓工作(即蓄電池停止放電后，蓄電池電壓會回升2～3v)，從而造成蓄電池過放電。本控制器欠壓比較設(shè)計成電壓滯環(huán)自鎖比較，這樣可以有效地避免了蓄電池回升電壓的使用。

按上述改進(jìn)設(shè)計的有刷、無刷電動車控制器，經(jīng)各種負(fù)載情況，各種路況實際行駛考驗，證明其具有很高的可靠性。在堵轉(zhuǎn)運(yùn)行和輸出端直接短路情況下均可實現(xiàn)可靠的保護(hù)，提高了無刷電動自行車控制器在實際運(yùn)行時的可靠程度，改進(jìn)后的控制器完全可以實現(xiàn)減少控制器的故障率，降低車輛返修率的目的。另外，由于電流環(huán)的作用，并可相對于一般市面上用的控制器可延長續(xù)駛距離近10%，行駛過程中有頻繁加減速、反復(fù)上下坡時，電流環(huán)作用的效果更加明顯。

在傳統(tǒng)的控制單元開發(fā)流程中，通常采用串行開發(fā)模式，即首先根據(jù)應(yīng)用需要，提出系統(tǒng)需求并進(jìn)行相應(yīng)的功能定義，然后進(jìn)行硬件設(shè)計，使用匯編語言或C語言進(jìn)行面向硬件的代碼編寫，隨后完成軟硬件和外部接口集成，最后對系統(tǒng)進(jìn)行測試標(biāo)定。

整車控制器，尤其是純電動車控制器，其整車控制器研發(fā)多采用V模式開發(fā)流程。軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，為并行開發(fā)提供了強(qiáng)有力的工具。

第一步，功能定義和離線仿真。首先根據(jù)應(yīng)用需要明確控制器應(yīng)該具有的功能，為硬件設(shè)計提供基礎(chǔ)；然后基礎(chǔ)Matlab建立整個控制系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行離線仿真，運(yùn)用軟件仿真的方法設(shè)計和驗證控制策略。

第二步，快速控制器原型和硬件開發(fā)。從控制系統(tǒng)的Matlab仿真模型中取出控制器模型，并且結(jié)合dSPACE的物理接口模塊來實現(xiàn)與被控對象的物理連接，然后運(yùn)用dSPACE提供編譯工具生成可執(zhí)行程序，并下載到dSPACE中。dSPACE此時作為目標(biāo)控制器的替代物，可以方便地實現(xiàn)控制參數(shù)在線調(diào)試和控制邏輯調(diào)節(jié)。

在進(jìn)行離線仿真和快速控制其原型的同時，根據(jù)控制器的功能設(shè)計，同步完成硬件的功能分析并進(jìn)行相應(yīng)的硬件設(shè)計、制作，并且根據(jù)軟件仿真的結(jié)果對硬件進(jìn)行完善和修改。

第三步，目標(biāo)代碼生成。前述的快速控制原型基本生成了滿意的控制策略，硬件設(shè)計也形成了最終物理載體ECU的底層驅(qū)動軟件，兩者集成后生成目標(biāo)代碼下載到ECU中。

第四步，純電動汽車的硬件在環(huán)仿真，目的是驗證其電動車控制器電控單元ECU的功能。在這個環(huán)節(jié)中，除了電控單元是真實的部件，部分被控對象也可以是真實的零部件。

第五步，調(diào)試和標(biāo)定。把經(jīng)過硬件再換仿真驗證的ECU鏈接到完全真實的被控對象中，進(jìn)行實際運(yùn)行試驗和調(diào)試。

電動車控制器從結(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。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(jī)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(yīng)位置設(shè)有發(fā)光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。

簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機(jī)）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(guān)電路，以及輔助單片機(jī)或?qū)Ｓ眉呻娐吠瓿煽刂七^程的器件；單片機(jī)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(guān)電路功率管導(dǎo)通或截止、通過方波控制功率管的的導(dǎo)通時間以控制電機(jī)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(jī)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(shù)產(chǎn)品。

控制器的設(shè)計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關(guān)器件電路及周邊器件布局等，直接關(guān)系到整車的性能和運(yùn)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。