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纵论双模电动车控制器的现状和发展方向


发布时间:2011/5/6 17:44:07 作者: 军迪科贸 浏览次数:

 

 
一、双模电动控制器简介
双模电动车控制器是当前市场上最常用的控制器,这个产品是专门针对二级市场开发的,它将自学习及无霍尔控制器二者融为一体,极大的方便了二级市场的维修,代表了当今电动车控制器发展方向及潮流。2008年第一次出现双模概念的双模控制器,标志着电动车控制器进入了双模时代。经过了四年多的市场考验,双模控制器得到了市场的极大认可和发展。
二、目前采用的主要技术
  1、有、无霍尔自动切换   不论电机处于运动还是静止状态,根据电机霍尔的好坏在有无霍尔驱动模式间均可自动切换。   2、同步整流技术   利用同步整流技术可以大大降低控制器的发热量,保证控制器安全运行。   3、同步续流技术   同步续流技术可以大大降低电机启动及运行时的噪音。   4、恒流控制技术   采用恒流控制技术可以提高启动扭矩及爬坡能力。
三、目前双模控制器的主要功能
1、有、无霍尔自适应   有霍尔驱动与无霍尔驱动之间自动切换,同时具备自学习功能,特别适合于维修市场。它不管是用120度电机还是60度电机,也不管霍尔线和相线怎么接,只要正确地把功能线接好,所有的事情控制器就会自动做好。   2、防盗功能   (1)非外接防盗器 关闭电门锁,系统会自动进入防盗状态控制器检测到电机往前转,控制器就往后加力,反之亦然。   (2)外接防盗器 控制器在接收到有效防盗信号后,进入防盗状态,控制器检测到电机往前转,控制器就往后加力,反之亦然。   3、欠过压保护功能 当电池电压低于设定的欠压点电压时,并保持1.5秒后,欠压功能开启,自动关闭电机。当电池电压高于设定的过压点电压时,过压保护功能立即开启,自动关闭电机直到电池电压回落到安全电压为止。 4、普通刹车和电磁刹车以及刹车反充电功能   5、各种保护功能相线短路保护,堵转保护  ,过流保护 ,缺相保护 ,MOS短路保护,上电转把不为零保护(防飞车),刹车故障保护等。   6、手动,自动巡航功能   7、助力功能   8、调速与限速功能   9、倒车功能   10、语音自检功能。
具有以上技术特点和功能的双模控制器我们统称为“传统双模控制器”,随着使用时间的延长和使用范围的不断扩大,第一代“传统双模控制器”的一些弊病也逐渐暴露出来。譬如:装配时无法判断霍尔好坏,骑行效果大打折扣;欠压保护冲击较大影响续行,对电池缺乏有效保护;无霍尔外挂电路不稳定,容易引起自激振荡造成控制器损毁;电机霍尔、转把、助力等+5V对地一旦发生短路,即可造成控制器稳压部分烧毁等等.....
四、“精细数码双模控制器”的技术和功能演进
基于第一代“传统双模控制器 ”的理论和实践,第二代“精细数码双模控制器”在全面继承“传统双模控制器”的技术和功能特点基础上,又做了如下的技术演进:
1、在相序识别过程中,设置了一个进入有霍尔状态的门槛:用学习线进行自学习(或其他方法不用学习线进行自动学习)时,“电机转动2秒后停止”设定为已进入有霍尔状态,“一直转动不停”设定为在无霍尔状态。这样控制器装配时,可以准确判断是电机霍尔问题还是其他问题引起的骑行效果不佳,大大减少误判。
2、引入欠压降流技术:当电池电压不足又没到欠压保护时,如果持续用大电流输出,电池内阻以及线阻会产生比较大的压降,导致控制器马上欠压保护。针对这种情况,我们的控制器在电池电压小于某个时,限流值会随着电池电压降低而减小,因此控制器能够继续以小电流形式运行,有效的提升了电动车的续行里程。当电池电压小于欠压保护点后,就关断输出,保护电池。
 3数字化的无霍尔位置采集电路:目前的“传统双模控制器”普遍采用4比较器处理电机无霍尔状态(通过反电动势的频率来实现硬件移相功能),外置Lm339硬件移相存在电路复杂、对维修人员的要求较高、很难降低生产与维修成本等缺点。而且Lm339是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡。在设计PCB时,由于受电动车控制器PCB板有效面积的限制,不可能完全消除寄生电容耦合,所以用Lm339做无霍尔换相识别的电动车控制器很容易产生自激震荡。一旦发生,轻则控制器进入过流保护状态,重则功率管全部损坏,所以采用Lm339进行换相识别的控制器无论是在生产环节还是应用环节都存在很大的风险。第二代“精细数码双模控制器”在处理电机无霍尔状态时利用其内部强大的AD功能,根据采样电机反电势信号,并通过除法取得中点信号,最后软件模拟出外部比较器的输出信号,实现电路的大大简化,由原先常规的几十个器件减少到9件器件(三个电容,六个电阻)。通过模拟电路数字化改造,降低了返修率、提高了生产、维修效率。
4、数字化的稳压电源电路:第一代“传统双模控制器”普遍采用以Lm317为核心部件的稳压电源,当电机霍尔、转把、助力等+5V对地发生短路时,由于没有过载关断电路,时间一长常常会引起稳压线路中的功率电阻过热脱落、造成控制器故障。第二代“精细数码双模控制器”稳压电源部分采用了数字开关电路,具有过载关断功能,转把、助力+5V短路时自动保护不会引起功率电阻过热脱落,排除+5V短路故障后控制器功能恢复正常。电机霍尔+5V出现短路时,MCU自动切断稳压电源与电机霍尔+5V之间的联系,电机转入无霍尔运行,不会引起停转和损坏。
    还有其他细节改进,在此不再一一赘述。“精细数码双模控制器”经过技术、功能的精细处理,已经成为二级维修市场的经典范本。
五、"一拨修复双模控制器”的技术特点和优势
   “精细数码双模控制器”虽然已经非常成熟、完美,但对于对骑行效果要求极佳的一级整车市场来说还有诸多遗憾存在,为此我们又开发了专利产品“一拨修复双模控制器”。该控制器的主要技术特征就是“控制器的有霍尔运行模式和无霍尔运行模式由一个拨档开关截然分开,该拨档开关同时具备对刹车、转把故障的应急自救功能”。
一级整车市场作为新车出厂无法接受无霍尔启动的不舒适感,无论是“传统双模控制器”还是“精细数码双模控制器”都无法有效杜绝电动车以无霍尔运行模式出厂或自动转入。“一拨修复双模控制器”在“正常”档位运行时,电机霍尔、转把、刹车发生故障都会引起控制器、电机不工作。只有将“一拨修复”开关拨到“修复”档位时,(1)如果是电机霍尔故障,控制器则自动转入无霍尔运行。(2)如果是刹车故障,控制器则将刹车信号屏蔽、给转把电动车恢复运行。(3)如果是转把故障,则电动车以一个较安全的、固定的低速度运行,将“一拨修复”开关拨回“正常”档,电动车停止工作;为了安全起见也可以在把“一拨修复”开关拨到“修复”档位后电动车先不运行,再由按下和松开巡航按钮控制电动车以一个较安全的、固定的低速度运行。(4)以上故障同时出现两或三种,控制器可以实现综合修复;哪项功能恢复正常,即使“一拨修复”开关仍在“修复”档位,该项功能也能恢复正常运行。与以前出现过的“一键通(修复)控制器”相比较,“一拨修复双模控制器”具有更直观、简单,容易为普通消费者所掌握的优势。
“一拨修复双模控制器”与带“一拨修复”拨档开关的转把配套使用,也可以用于二级维修市场。它既可以满足多山坡路地区消费者对骑行效果的高要求,又不失双模控制器的电机霍尔故障应急运行特点,还增加了对转把、刹车的应急自救处理。同时全新的控制器、转把配套使用,避免了因旧的转把及线束故障引起的对控制器好坏的误判,大大降低误退率。“一拨修复双模控制器”是一款一级整车市场和二级维修市场通用的高端产品。
六、结束语
    综上所述,双模控制器经过从粗放的“传统双模控制器”到“精细数码双模控制器”再到“一拨修复双模控制器”的三代演进,已经完全克服了控制器原来固有的一些弊病、也克服了双模本身的一些缺限。双模技术日臻完美,双模控制器不仅风行二级维修市场,而且必将为一级整车市场所接受,成为电动车行业的主流配置,双模控制器的春天即将到来!
         石家庄高新区远洋科技有限公司(刘卫东)上海军迪科贸有限公司(贺赢)撰稿
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