一、控制器的結構與原理
（一）控制器的組成與工作原理
    1．有刷控制器的結構與工作原理
    電動自行車的控制器是電動自行車的驅動系統(tǒng)，它是電動車整車中的核心部件。它的主要作用是控制電動機的轉速。控制器和調速轉把配合，控制電動機的轉速，能隨剎車開關的閉合使電動機斷電。并通過儀表控制線路，使儀表顯示電源電壓、欠壓及行駛里程。另外控制器還加入其他功能，例如定速巡航、零啟動、反充電（能量再生）、行車里程計算與顯示、電制動和智能助力控制，以及各種狀態(tài)的指示功能等。
    控制器的工作是由脈沖信號控制功率管的開啟和關閉時間，決定電動機換向的順序和時間，從而決定電動機的轉向和轉速。
    目前電動自行車的控制器，無論是有刷的還是無刷的，普遍采用脈寬調速（PWM）方式，控制器內部必須具有PWM發(fā)生器電路、電源電路、功率器件、功率器件驅動電路、控制部件（轉把、閘把、電動機霍爾等）信號的采集與處理電路、過電流與欠電壓等保護電路。
    （1）有刷控制器的結構  有刷控制器的外形如圖1所示。有刷控制器的內部主要由集成電路和外圍元器件組成。有刷控制器的內部結構如圖2所示。



    （2）控制器的工作原理有刷控制器的工作原理如圖3所示。

    1）放電電路  該電路的主要功能是把蓄電池電壓經(jīng)限流電阻器，由穩(wěn)壓集成電路穩(wěn)壓后向控制器輸出其內部電路所需要的正常工作電壓，如12 V、15V和18V等，然后12V電壓再經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路7805或主芯片內部5V穩(wěn)壓電路輸出5V電壓，供給外接元器件（轉把和閘把）作為電源電壓。在實際電路中，轉把有5V或6. 25V供電電壓，而閘把有5V、12V、15V、18V等幾種供電電壓。
    2）欠電壓保護電路  當蓄電池電壓降低到設定值以下時，控制器保護電路檢測到此信號并反饋到主芯片，主芯片切斷輸出控制信號，使電動機得不到供電電壓而停轉，從而保護蓄電池不出現(xiàn)低電壓過放電現(xiàn)象。
    3）限電流保護電路  當電動機異常或其他原因造成場效應晶體管電流增大時，限電流保護電阻上的電壓相應升高，該升高電壓加到主芯片控制電路而使主芯片內部邏輯電路動作，切斷輸出驅動信號，場效應晶體管因無驅動電壓而截止，電路得到保護。
    4）驅動電路  驅動電路是把主芯片輸出的微弱驅動脈沖電壓加以放大，加到場效應晶體管的柵極，使其達到良好的飽和狀態(tài)而導通。
    5）輸出電路  控制器的輸出功率管一般使用場效應晶體管，它的柵極得到驅動后，場效應晶體管飽和導通。它相當于一個電子開關，導通時相當于開關閉合，接通電動機的工作電源，電動機得到電而轉動。場效應晶體管截止時，相當于切斷電動機工作電源，電動機失電而停轉。
    6）集成電路  集成電路的主要功能是把轉把、閘把及欠電壓保護電路、過電流保護電路的信號，經(jīng)內部電路放大、轉換處理后輸出相應的信號，控制場效應晶體管的導通或截止。
    （3）有刷控制器的外部連接線  普通型有刷控制器與外部件的連接線一般有9根引線，分別是電源正負極引線2根、轉把引線3根、閘把引線2根和電動機引線2根。智能型有刷控制器還有3根助力器引線。普通型有刷控制器的外部連接線如圖4所示。

    36V有刷控制器與外部連接，如圖5所示。

    （4）有刷控制器電路的工作過程  當打開電源鎖后儀表上得到供電，電源指示燈亮顯示蓄電池電量。同時控制器也得到供電。此時，電動機不轉，但是控制器輸出5V電壓給轉把內的霍爾元件供電。
    當旋轉轉把時，轉把信號線輸出1～4. 2V電壓，此電壓傳遞給控制器，控制器的電動機引線輸出0～40V由低到高的直流電壓給電動機線圈，電動機開始由慢到快旋轉。
    當手捏閘把時，控制器得到5～0V（低電平剎車）的剎車信號電壓，斷開電動機供電，電動機停止運轉，起剎車斷電的作用。

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