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電動車控制器原理圖解
來源：zexc.cn 發(fā)布時間：2017年11月14日
單片機PICl6F72是目前電瓶車控制器主流控制芯片，配合2只74HC27(3輸入或非門電路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(雙輸入與門)和一片LM358(雙運放)，組成一款比較典型的無刷電瓶車控制器，具有60°和120°驅(qū)動模式自動切換功能，其基本組成框圖見圖l。實物測繪原理圖見圖2(圖中數(shù)據(jù)除注明外，均為開鎖停車狀態(tài)數(shù)據(jù))一、 電路簡介與自檢
給IC和末級驅(qū)動供電。單片機PICl6F72的⑨、⑩腳外接16MHz晶體，①腳外接R13、C25組成復(fù)位電路，電門鎖開鎖，單片機得電工作后即進入初始化自檢狀態(tài)，它主要檢測：
1．由R3、R73、R4、R11、C2l等組成的電池欠壓檢測電路(典型值U6的③腳輸入3.8V)。
2．由R5、R6、U1等組成的末級電流檢測和過流保護電路(正常值Ul的⑦腳輸出0V，①腳輸出約3.6V)。
3．轉(zhuǎn)把復(fù)位信號(正常值U6的⑥腳輸入約0.8V的低電平)。
4．剎車復(fù)位信號(正常值U6的⑦腳輸入4.8V高電平)。
5．電機霍爾元件檢測到的無刷電機相位信號(正常時至少有一根霍爾線輸入為4.1V，其他為0V)。
自檢后的狀態(tài)由LED2顯示結(jié)果，以下是參照值(具體顯示與單片機的程序設(shè)計有關(guān))。
閃l停l--自檢正常通過
閃2停l--欠壓
閃3停l--LM358故障
閃4停1--電機霍爾信號故障
閃5停l--下管故障
閃6停l--上管故障
閃7停1--過流保護
閃8停l--剎車保護
閃9停1--手把地線斷開
閃10停1--手把信號和手把電源線短路
閃l停11--上電時手把信號未復(fù)位
若自檢正常通過，當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把時，U6根據(jù)轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小，將相應(yīng)脈沖寬度的載波信號與三路驅(qū)動上下管的換相導(dǎo)通信號混合，從而達到控制無刷電機速度的目的，不同的速度對應(yīng)不同的電機電流，同時行駛速度與電機換相頻率成正比。
電路中，末級功率管V1和V2，V3和V4分別為無刷電機U相的上、下路驅(qū)動管；V5和V6，V7和V8分別為無刷電機V相的上、下路驅(qū)動管；V9和V10，Vll和V12分別為無刷電機W相的上、下路驅(qū)動管。U2為下管驅(qū)動IC，U4為上管驅(qū)動IC；U3、U5為上、下管R55、R56(康銅絲)串接在末級功率管的地線上，因而末級功率管的電流變化會在R55、R56上產(chǎn)生壓降，所以由R5、R6和Ul等組成的電流檢測電路可以隨時檢測無刷電機電流的大小，避免過流損壞電機。由R3、R73、R4、R11、C21、U6等組成欠壓保護電路，當蓄電池電壓下降到設(shè)定值時，U6即停止輸出，避免電池過度放電。此外U6分別為模擬三相交流電的6組上下功率管輸入預(yù)先設(shè)定的換相信號，這6組上、下功率管必須按嚴格順序依次導(dǎo)通和關(guān)閉，其次U6處理轉(zhuǎn)把的調(diào)速電壓并輸出PWM(即脈沖寬度調(diào)制)信號和U6輸出的換相信號在后級電路中混合疊加輸出控制電壓，去分別控制3路上、下功率管的導(dǎo)通和截止。
二、 故障檢修
在檢修時，首先要排除短路故障，特別是末級功率管。在電門鎖一側(cè)，可以斷開電門鎖插接件測電流，若為正常的約65mA則說明控制器前級無短路。
其次當無短路而電機不轉(zhuǎn)時，要先檢查初始化自檢條件是否正常(如前面所述)。
檢查電機霍爾元件好壞的一種簡單方法：打開電門鎖，用不帶阻尼的指針式(下同)萬用表交流10V擋分別測U6的?、?和?腳即電機霍爾的w、V和u相的輸入端，用手慢慢轉(zhuǎn)動電機輪，如果看見表上的指針在0～4V左右擺動，則說明電機霍爾元件基本正常。
檢查控制器前級是否正常的方法，先要控制器自檢通過，觀察LED2即自檢燈看出正常與否，若LED2閃一次停一次，說明自檢通過，否則應(yīng)檢查自檢燈指示的相關(guān)故障電路，自檢正常通過后，月萬用表交流10V擋測試U6的○26、○27和○28腳(即下管換相信號)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把使電機輪盡量旋轉(zhuǎn)慢一點，若表針在O～4V左右擺動，再測U6的23、24和⑤腳(即上管換相信號)，表針應(yīng)在O～2V左右擺動。然后測U6的13腳(即PWM輸出腳)，此點電壓隨轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動而變化若為0V～4.8V，說明單片機U6輸出基本正常 。
電機電流檢測和保護電路由電流取樣電咀R5、R6和U1等組成，當無刷電機電流增大到使Ul的②腳電壓大于③腳約O.23V時，U1的①腳電壓跳變至低電平，U6的21腳變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C進入過流保護狀態(tài)。
影響控制器可靠性的因素:
一.控制器的失效,從表現(xiàn)形式來看,有以下幾種:
1、功率器件損壞;
2、控制器內(nèi)部供電電源損壞;
3、控制器工作時斷時續(xù);
4、連接線磨損及接插件不良或脫落引起控制信號丟失.
二.針對以上失效形式起因分析如下:
A、功率器件的損壞,一般有以下幾種可能:電機損壞引起的;功率器件本身的質(zhì)量差或選用等級不夠引起的;器件安裝或振動松動引起的;電機過載引起的;功率器件驅(qū)動電路損壞或參數(shù)設(shè)計不合理引起的.
B、控制器內(nèi)部電源的損壞,一般有以下幾種可能:控制器內(nèi)部電路短路;外圍控制部件短路;外部引線短路.
C,控制器工作起來時斷時續(xù),一般有以下幾種可能:器件本身在高溫或低溫環(huán)境下參數(shù)漂移;控制器總體設(shè)計功耗大導(dǎo)致某些器件局部溫度過高而使器件本身進入保護狀態(tài);接觸不良.
D、連接線磨損及接觸插件接觸不良或脫落,一般有以下幾種可能:線材選擇不合理;對線材的保護不完備;接插件的選型不好;線束與接插件的壓接不牢
▲控制器故障與檢修
通過測量控制器連接部件或引線的電源電壓或信號電壓,可分析判斷出控制器的故障所在.以下是控制器常見故障的檢查與排除方法.
一、有刷控制器沒有輸出 先檢查閘把輸出信號的高、低電位.如果捏閘把時,閘把信號有超過4V的電位變化,則可排除閘把故障.之后,按照有刷控制器常用芯片引腳功能表,與測量出的主控芯片與邏輯芯片的電壓值進行電路分析,并檢查各芯片外圍器件(電阻、電容、二極管)的數(shù)值是否和元件表面的表識相一致,檢查出是外圍器件或是集成電路出現(xiàn)故障.我們可以通過更換同型號的器件來排除故障. 二、無刷控制器沒有輸出無刷控制器電源與閘把的故障可以參考有刷控制器的故障排除方法予以排除.
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