電(dian)動自行車專用控制器(qi)原理(li)及其保護功能

　　一、控制器原理

　　簡略地(di)講控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)是(shi)由周邊器(qi)(qi)件和(he)主芯片(或單(dan)片機(ji)(ji))組(zu)成(cheng)。周邊器(qi)(qi)件是(shi)一些功(gong)能器(qi)(qi)件，如執(zhi)行(xing)、采樣等(deng)，它們是(shi)電(dian)(dian)阻(zu)、傳感器(qi)(qi)、橋式開關(guan)電(dian)(dian)路，以及輔助單(dan)片機(ji)(ji)或專用(yong)集成(cheng)電(dian)(dian)路完成(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)過程(cheng)的(de)器(qi)(qi)件; 單(dan)片機(ji)(ji)也(ye)稱微控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)，是(shi)在(zai)一塊(kuai)集成(cheng)片上把存貯器(qi)(qi)、有變換信號語言(yan)的(de)譯碼器(qi)(qi)、鋸齒波(bo)發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)和(he)脈寬調制(zhi)(zhi)功(gong)能電(dian)(dian)路以及能使開關(guan)電(dian)(dian)路功(gong)率(lv)管導通或截止、通過方波(bo)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)功(gong)率(lv)管的(de)導通時間以控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉速的(de)驅(qu)動電(dian)(dian)路、輸入輸出端口(kou)等(deng)集成(cheng)在(zai)一起(qi)，而構成(cheng)的(de)計算機(ji)(ji)片。這就(jiu)是(shi)電(dian)(dian)動自行(xing)車的(de)智能控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)，它是(shi)以“傻瓜(gua)”面目出現的(de)高技術產品。

　　控制器的(de)設(she)計品(pin)質、特性(xing)、所采用的(de)微處理器的(de)功(gong)能(neng)、功(gong)率開關器件電路及周邊器件布局等(deng)，直接關系到整車(che)的(de)性(xing)能(neng)和運行狀態，也影響控制器本(ben)身性(xing)能(neng)和效率。不(bu)同(tong)品(pin)質的(de)控制器，用在(zai)同(tong)一輛車(che)上，配用同(tong)一組相同(tong)充放電狀態的(de)電池，有時也會(hui)在(zai)續(xu)駛能(neng)力上顯示出較大(da)差別。

　　二、控制器(qi)的型式(shi)

　　目前，電動自(zi)行車所(suo)采用(yong)的(de)控制器電路原(yuan)理基本(ben)相同或接近(jin)。

　　有刷和(he)無刷直流電(dian)機大(da)(da)都采(cai)用(yong)脈寬調制(zhi)的(de)(de)PWM控(kong)制(zhi)方法(fa)調速，只是選(xuan)用(yong)驅動電(dian)路(lu)、集成電(dian)路(lu)、開關(guan)電(dian)路(lu)功(gong)率晶體管和(he)某些(xie)相關(guan)功(gong)能上(shang)的(de)(de)差別(bie)。元器(qi)件和(he)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)(de)差異(yi)，構(gou)成了控(kong)制(zhi)器(qi)性能上(shang)的(de)(de)不大(da)(da)相同。控(kong)制(zhi)器(qi)從結構(gou)上(shang)分兩種，分別(bie)為分離式和(he)整體式。

　　1、分離式

　　所謂分離(li)，是(shi)指控(kong)制器主體(ti)和顯示部分分離(li)。后(hou)者安裝(zhuang)在(zai)車把上，控(kong)制器主體(ti)則隱藏在(zai)車體(ti)包廂或電(dian)動箱內(nei)，不(bu)露在(zai)外面。這(zhe)種方式(shi)使(shi)控(kong)制器與電(dian)源、電(dian)機間連線(xian)距離(li)縮(suo)短，車體(ti)外觀顯得(de)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量不等的小孔，孔徑4-5mm，外敷透明防水膜。孔內相應位置設有發光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。
　　三(san)、控(kong)制(zhi)器的(de)保護(hu)功能

　　保(bao)護(hu)功能是對控制器中換(huan)相功率管、電(dian)源免過放(fang)電(dian)，以及(ji)電(dian)動(dong)機在運行中因(yin)某種故障或誤操作而導(dao)致(zhi)的(de)(de)可能引起(qi)的(de)(de)損傷等故障出現時，電(dian)路根據反饋信號采取的(de)(de)保(bao)護(hu)措(cuo)施。電(dian)動(dong)自行車控制器基(ji)本的(de)(de)保(bao)護(hu)功能和擴展(zhan)功能如下(xia)：

　　1、制動斷電

　　電(dian)動(dong)自行車車把(ba)上兩(liang)個鉗形(xing)制(zhi)(zhi)動(dong)手把(ba)均(jun)安(an)裝有接點開關(guan)。當制(zhi)(zhi)動(dong)時，開關(guan)被(bei)推押閉合或被(bei)斷(duan)開，而改變了(le)原來的開關(guan)狀(zhuang)態。這個變化形(xing)成信(xin)號傳(chuan)送(song)到控制(zhi)(zhi)電(dian)路中(zhong)，電(dian)路根據(ju)預設(she)程序(xu)發出指令，立即切斷(duan)基極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)流，使功(gong)(gong)率截止(zhi)(zhi)，停止(zhi)(zhi)供(gong)電(dian)。因而，既保護了(le)功(gong)(gong)率管本身，又(you)保護了(le)電(dian)動(dong)機，也防止(zhi)(zhi)了(le)電(dian)源的浪費。

　　2、欠壓保護

　　這里(li)指(zhi)的是(shi)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)的電(dian)壓。當(dang)放電(dian)最后階(jie)段，在負載狀態下(xia)，電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)壓已經(jing)接近“放電(dian)終(zhong)(zhong)止電(dian)壓”，控制器(qi)面板(ban)（或儀表顯示(shi)盤(pan)）即(ji)顯示(shi)電(dian)量不足，引起騎行(xing)者的注意(yi)，計劃(hua)自己的行(xing)程(cheng)。當(dang)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)壓已經(jing)達到(dao)放終(zhong)(zhong)時，電(dian)壓取樣電(dian)阻將分(fen)流信息饋入比較器(qi)，保(bao)護電(dian)路即(ji)按預先設定的程(cheng)序發(fa)出指(zhi)令，切斷(duan)電(dian)流以(yi)保(bao)護電(dian)子器(qi)件和電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)。

　　3、過流保護

　　電(dian)流(liu)(liu)超限對電(dian)機和(he)電(dian)路一系(xi)列元器件都(dou)可能造成損傷(shang)，甚至(zhi)燒毀，這(zhe)是絕對應(ying)當避免的(de)。控制電(dian)路中，必須具備(bei)這(zhe)種過電(dian)流(liu)(liu)的(de)保(bao)護功能，在過流(liu)(liu)時經過一定的(de)延(yan)時即(ji)切斷電(dian)流(liu)(liu)。

　　4、過載保護

　　過(guo)載保(bao)護(hu)和過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)護(hu)是相同(tong)的(de)，載重(zhong)超限(xian)必然引起(qi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)超限(xian)。電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)車說明(ming)書上都(dou)特(te)別注(zhu)明(ming)載重(zhong)能力，但有(you)的(de)騎行(xing)者或未注(zhu)意(yi)這一點，或抱著(zhu)試(shi)一下的(de)心理故意(yi)超載。如(ru)果沒有(you)這種保(bao)護(hu)功(gong)能，不一定在哪個環節上引起(qi)損傷(shang)，但首當(dang)其沖的(de)就(jiu)是開關功(gong)率管，只要無(wu)刷控制(zhi)器功(gong)率管燒毀(hui)1只，變成兩相供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)后(hou)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)運(yun)轉即(ji)變得無(wu)力，騎行(xing)者立即(ji)可以感覺(jue)到脈動(dong)異(yi)常(chang)；若繼續騎行(xing)，接著(zhu)就(jiu)燒毀(hui)第2個、第3個功(gong)率管。有(you)兩相功(gong)率管不工作(zuo)，電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)即(ji)停止運(yun)行(xing)，有(you)刷電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)則失(shi)去控制(zhi)功(gong)能。因(yin)此，由過(guo)載引起(qi)的(de)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)是很危險(xian)的(de)。但只要有(you)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)護(hu)，載重(zhong)超限(xian)后(hou)電(dian)(dian)(dian)(dian)路自(zi)動(dong)切斷電(dian)(dian)(dian)(dian)源，因(yin)超載而引起(qi)的(de)一系列(lie)后(hou)果都(dou)可以避免(mian)。

　　5、欠速保護

　　仍然(ran)屬于過流保護范疇，是為不具備零(ling)速起步功能的(de)無(wu)刷控制(zhi)系統而設置(zhi)。

　　6、限速保護

　　是(shi)助(zhu)力型(xing)電動(dong)自行車獨有的設計控制(zhi)程(cheng)序。車速超(chao)過(guo)某一(yi)預(yu)定(ding)(ding)(ding)值時(shi)，電路(lu)停止供電不(bu)予助(zhu)力。對電動(dong)型(xing)電動(dong)自行車而言，統一(yi)規定(ding)(ding)(ding)車速為(wei)20km/h，車用電動(dong)機在(zai)設計時(shi)，額(e)定(ding)(ding)(ding)轉速就已(yi)經(jing)(jing)設定(ding)(ding)(ding)好(hao)了，控制(zhi)電路(lu)也已(yi)經(jing)(jing)設好(hao)，動(dong)自行車只能在(zai)不(bu)超(chao)過(guo)這個速度狀態下運(yun)行。

　　控制器的位置(zhi)不會(hui)影(ying)響到性(xing)能，主要(yao)視設計者的意(yi)圖(tu)，但(dan)有幾項原則：①、在運行操作允許時(shi)；②、在整(zheng)體布置(zhi)允許時(shi)；③、在線路(lu)布設要(yao)求(qiu)時(shi)；④、在配套(tao)設施要(yao)求(qiu)時(shi)。