简述电动自行车控制器的使用和保养，故障与检修

梦想之旅

一、影响[url=http://www.wode-car.org/]电动自行车控制器可靠性的因素影响控制器可靠性的因素：控制器的失效，从表现形式来看，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； uz.--p-M
3、控制器工作时断时续；
连接线磨损及接插件不良或脱落引起控制信号丢失。针对上换效形式的起因分析如下： l----{-6
A、 功率器件的损坏，一般有以下几种可能：电机损坏引起的；功率器本身的质量差或选用等级不够引起的；器件安装或振动松动引起的；电机过载引起的；功率器件驱动电路损坏或参数设计不合理引起的。 '--S]-p;
B、 控制器内部电源的损坏，一般有以下几种可能：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。
连接线磨损及接触插件接触不良或脱落，一般有以下几种可能：线材选择不合理；对线材的保护不完备；接插件压接不牢。
二、电动自行车控制器故障与检修通过测量控制器连接部件或引线的电源电压或信号电压，可分析判断出控制器的故障所在。以下是控制器常见故障的检测与排除方式。
1、 有刷控制器没有输出将万用表设置在+20V（DC）档位，先测量闸把输出信号的高、低电位。如果捏闸把时，闸把信号有超过4V的电位变化，则可排除闸把故障。之后，按照有刷控制器常用芯片引脚功能表，测量出的主控芯片与逻辑芯片的电压值进行电路分析，并检查各芯片外围器件（电阻、电容、二极管）的数值是否和元件表面的标识相一致，检查出是外围器件或是集成电路出现故障。我们可以通过更换同型号的器件来排除故障。 9-lbiC:4
2、 无刷控制器没有输出无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障排除方式予以排除。
飞车飞车故障一般是由MOS管击穿引起的。判断MOS管好坏的方式，可用万用表的二极管档位测量MOS管二个引脚，应该没有短路现象。如果MOS管损坏，则可以通过更换同型号的器件来排除故障。
有刷控制器部件的电源不正常控制器内部电源一般采用三端稳压集成电器，一般用7805、7806、7812、7815规格的稳压集成电路，它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。将万用表设置在直流电压+20V（DC）档位，将万黑表表笔与红表笔分别靠在转把的黑涎?红线上，观察万用表读数是否与标称电压相符，它们的上下电压差不应超过0.2V，否则说明控制器内部电源出现故障了。一般有刷控制器可以通过更换三端稳压集成电路排除故障。 'o?a70?-
5、 无刷控制器完全没有输出参照无刷控制器主相位检查测量图，用万用表直流电压+50V档，检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动角呈对应关系。如果没有对应关系，表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。参照无刷控制器主相位检查图，测量芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系，可以判断出是哪些芯片有故障。更换同型号芯片即可排除故障。
电路元件的更换方式与注意事项在检测出集成电路、MOS管损坏的情况下，就需要更换集成电路、MOS管，下面介绍一下常用的操作方式。A、拆卸集成电路拆卸时，用酒精灯火焰外焰加热印刷电路板焊接成电路引脚焊盘，快速均匀地移动印刷电路板，直至所有焊盘的焊锡融化，用镊子将集成电路从印刷电路板上取下。焊接时，将焊孔里的焊锡清除干净，将集成电路插装好，用接地良好的电烙铁迅速焊接好各引脚。注意速度要快，以免因焊接时间长，引起局部温度过高，损坏电路或焊盘。
拆卸功率器件拆卸时，将MOS管或三端稳压的管脚剪断，然后分别焊下它们的引脚，这样可以避免拆卸大管脚元件时损坏印刷电路板焊盘。 U&f/3-[0
C、焊接集成电路、功率器件焊接的窍门在于是否能一次性焊接好。因为电烙铁是有一定热量的，如果将电烙铁长时间停留在焊接处，很可能会使电烙铁上的热量传递到非焊接的部件止，损坏高精密度的部件。这就是电动车电元件焊接时，特别值得注意的地方，以此却避免损坏元件内部的电路。焊接集成电路、功率器件，首先要除去多余的焊锡，使焊锡清洁，要让焊盘孔清晰可见。然后用小于等于30W的电烙铁将集成电路和功率器件焊锡在相应的位置上。
三、电动自行车控制器的结构
（一）控制器的命名、特点控制器的功能主要是控制电机旋转速度，并对整车的电气系统进行有效的保护。根据所要驱动的电机的形式，参数的不同，要选择的控制器的参数也不同。国标对电动车控制器的命名标准如下：1、控制器的命名产品名称代号ZK：有刷电机用普通型驱动控制器ZKC：有刷电机用智能型驱动控制器WZK：无刷电机用普通型驱动控制器WZKC：无刷电机用智能型驱动控制器命名举例ZK3610A：普通有刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家A类产品。ZK3610C：普通有刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家C类产品。ZKC2410KA：智能有刷控制器，额定电压24V，额定电流10A，厂家KA类产品。WZK3610C：普通无刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家C类产品WZKC3610E：智能无刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家E类产品。2、控制器的特点电动自行车各种型号的控制器特点如下表：控制器名称 代表型号 电路结构 功率管数 骑行模式 功能描述 -f2],-)F
普通有刷 ZK3610A 简朴 1—2 单一“电动”骑行功能 欠压、限流/过流
智能 ZKC3610E 简朴 1—2 “助力”“电动”“定速” 欠压、限流/过流、故障自检/显示欠压、限流/过流 J-|-l-m@
普通无刷 WZK3610A 复杂 6 单一“电动”骑行功能 w--`XFG"
智能无刷 WZKC3610E 复杂 6 “助力”“电动”“定速” 欠压、限流、电机堵转保护、缺相保护、故障自检/显示
（二）典型模块电路结构与通用参数各种控制器的特点不一样，其内部的工作原理也不一样，下面我们分别介绍各种控制器的结构与典型的电路图。
  有刷控制器的模块电路与电路图的原理，其中：内部稳压电源用以提供控制器内部电子元件的工作电压。PWM芯片根据转把的输入电压，输出相应脉冲宽度的方波给MOS管驱动电路。MOS管驱动电路将PWM信号整形提供给MOS管。MPS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间，受PWM信号的控制。欠压保护电路在电池电压降低到控制器设定值以下时，停止PWM芯片信号的输出，以保护电池不至于在低电压情况下放电。限流保护（或过流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保持电池、控制器、电机等不会出现允许范围以上的大电流。有刷控制器的代表型是ZK3610A，其典型电路图如下：PWM：是Pules Width Modulation的缩写，意思是脉冲宽度调制。是直流调压或直流调速中能量利用率较高的一种方式。对有刷控制器来讲，一般有以下通用参数：标称项目 使用参考
额定电压 匹配使用贮电压
额定电流 允许长时间放电的最大电流
欠压保护 电池电压在保护数值以电机供电
限流/过流保护 允许短时间放电的最大电流
使用温度 控制器内部元器件能正常工作的温度范围
转把信号 可以正常调速的转把信号电压数值
刹车信号 刹车时，闸把信号的高低电位
维修时，应根据电动车实际使用的环境（如温度等），和匹配的要求（如电池电压、转把信号、闸把信号、电机功率等参数），选择合适的控制器。
2、无刷控制器的模块电路与电路图的原理，其中：内部稳压电源提供控制器内部电子元件的工作电压。主处理芯片根据无刷电机的霍耳信号对上三路和下三路的MOS管驱动电路，给出有选择性的打开与关闭信息，以完成对电机的换向。同时，根据转把的输入电压大小，将相应脉冲宽度的载波信号，与下三路MOS管导通信号混合，以到达控制电机速度的目的。MOS管驱动电路将PWM信号整形放大，提供给MOS管。另外，对于上三路的三个MOS管来说，它们的驱动电平要求高于电池供电电压，因此MOS管驱动电路还要具有升压功能，将上三路的MOS管导通信号变成高于电池电压的超高方波信号。霍耳元件：霍尔效应是取名于物理学家的名字爱得文·霍耳。1879年霍耳发现：在与通电的导体或半导体的电流方向垂直的方向上施加磁场时，会在既与电流垂直又与磁场垂直的方向上出现感应电压。这一效应叫霍耳效应。利用霍耳效应制成的磁感应元件叫霍耳元件。MOS管：金属氧化物半导体的英文缩写。这里指控制器里面的大功率开关管。MOS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间，受导通信号与PWM信号合成的混合信号。欠压保护电路在电池电压降低到控制器设定值以下时，停止PWM芯片信号的输出，以保护电池不至于在低电压情况下放电。限流保护（或过流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护电池、控制器、电机等不会出现允许范围以上的大电流。需要强调的是，无刷控制器相角必须和无刷电机相角一致，这样的电机才能转动。

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电动车控制器应该是兼顾蓄电池及电机的实际使用情况进行综合设计，应充分考虑蓄电池、控制器、电机三者之间的关系，将它们作为一个综合的系统来设计，从而得到更为理想的电动车控制器。而不应该是目前市售的只要具有无级调速，刹车断电、软启动……等功能的电动车调速器。针对电动自行车实际使用情况，我们对无刷电动自行车控制器的设计进行了改进，增设了如下的功能：

　　使电动车控制器具有输出端短路保护功能

　　本控制器可以实现输出端直接短路保护，即使在电机处于最高转速行动时（此时往往输出最高电压）直接短路控制器输出端，控制器也能很可靠的保护。在保护时电路自动降低了输出电流，以保护蓄电池的安全，此时电流约为0.3A，并随时检测输出端状态，当输出端故障排除后，控制器能自动恢复正常控制，具有自恢复功能，从而控制器具有自保护能力，提高了控制器和蓄电池的安全程度，也提高了对电机本身故障的耐受程度。针对电动自行车使用实际情况，出现堵转是可能出现的工况之一，如控制器能对输出端短路进行可靠保护，那么在电机堵转条件下，控制器同样可以进行保护，并可保护电机及蓄电池的安全。如果只具有限流功能的控制器，此时将输出大电流（如限流14A），这些使蓄电池（容量为12AH）处于大电流放电状态下（14A），将影响蓄电池的使用寿命。另外，大电流流经电机绕组，时间一长，将使电机温升上升，导致绕组绝缘老化，轻则影响电机寿命，重则烧毁电机。

　　采用双闭环控制系统

　　控制器采用双闭环控制系统（无刷：转速/电流双闭环，有刷：电压/电流双闭环），由于电流环存在，可以实现对电流的限幅，即可以保护电动车在处于各种正常运行情况下最大电流输出值不会超出设定的电流限幅值，实现自动限流，这样在任何运行情况下，蓄电池均不会出现超过设定值电流的放电过程，保证了蓄电池的安全。另外由于双闭环的配合作用，可以使电机实现最理想的启动过程和加速过程，使蓄电池的电流得到有效的利用，从而可以增加电动自行车的行驶里程。而目前市售控制器由于是单闭环控制系统，并依靠MC33035（MC33033）芯片的限流作用，所以在启动和加速时经常会出现控制器大电流输出至限流保护的运行状态。

　　欠压比较设计成电压滞环自锁比较

　　市面上有的控制器只具有欠压保护功能，即当蓄电池电压低于某一电压值后（如32V）封锁控制器不工作，这容易使用户利用蓄电池的回升电压工作（即蓄电池停止放电后，蓄电池电压会回升2～3v），从而造成蓄电池过放电。本控制器欠压比较设计成电压滞环自锁比较，这样可以有效地避免了蓄电池回升电压的使用。

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小宝贝

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紫色小平

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平瑶

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