電動車的無刷電機控制器基本原理詳細(xì)說明

　　電動車采用的電機分有刷電機和無刷電機兩種，由于無刷電機具有噪聲低、壽命長的特點，因而在電動車中獲得比較廣泛應(yīng)用。無刷電機的控制器要比有刷電機控制器復(fù)雜得多，在維修上有一定的難度，因此，本文從無刷控制器的原理入手介紹維修要點，以期對廣大維修愛好者有所幫助。

　　電動車無刷控制器主要由單片機主控電路、功率管前級驅(qū)動電路、電子換向器、霍爾信號檢測電路、轉(zhuǎn)把信號電路、欠電檢測電路、限流/過流檢測電路、剎車信號電路、限速電路、電源電路等部分組成，其原理框圖如圖1所示，下面介紹主要電路的工作原理。

　　1. 電子換向器

　　無刷電機與有刷電機的根本區(qū)別就在于無刷電機用電子換向器代替了有刷電機的機械換向器，因而控制方法也就大不相同，復(fù)雜程度明顯提高。在無刷電機控制器中，用6個功率 MOSFET管組成電子換向器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中MOSFET管VT1、VT4構(gòu)成無刷電機A相繞組的橋臂，VT3、VT6 構(gòu)成無刷電機B相繞組的橋臂，VT5、 VT2構(gòu)成無刷電機C相繞組的橋臂，在任何情況，同一橋臂的上下兩管不能 同時導(dǎo)通，否則要燒壞管子。

　　6只功率MOSFET管按一定要求順次導(dǎo)通，就可實現(xiàn)無刷電機A、B、C三相繞組的輪流通電，完成換相要求，電機正常運轉(zhuǎn)。在電動車無刷電機控制器中，這 6只功率管有二二通電方式和三三通電方式的運用，二二通電方式即每一瞬間有兩只功率管同時通電，三三通電方式即每一瞬間有三只功率管同時通電。對于二二通電方式，功率管須按 VT1、VT2；VT2、VT3；VT3、VT4； VT4、VT5；VT5、VT6；VT6、VT1； VT1、VT2??的通電順序，電機才能 正常運轉(zhuǎn)。對于三三通電方式，功率管須按VT1、VT2、VT3；VT2、VT3、 VT4；VT3、VT4、VT5；VT4、VT5、 VT6；VT5、VT6、VT1；VT6、 VT1、 VT2；VT1、VT2 、VT3??的次序通 電，電機才能正常運轉(zhuǎn)。

　　2. 功率管前級驅(qū)動電路

　　功率管前級驅(qū)動電路用來驅(qū)動 電子換向器的 6 個 MOSFET管，由于6 個MOSFET管組成了 3個相同的橋臂， 對這3個相同的橋臂 的驅(qū)動電路是相同的，因而功率管前級驅(qū)動電路是由3組相同結(jié)構(gòu)的電路組成，圖3所示的是一典型的功率管前級驅(qū)動電路，對于一無刷控制器，有3個這樣的電路，分別驅(qū)動3個橋臂。

　　3. 單片機主控電路

　　單片機主控電路是無刷電機控制器的核心部分，電機的霍爾信號、轉(zhuǎn)把信號、過流檢測信號、剎車信號等都直接輸入給單片機，由單片機進行處理，并由單片機輸出電子換向器三個橋臂的前級驅(qū)動信號，以控制電機的運轉(zhuǎn)，因而單片機主控電路是無刷電機控制器的心臟部分。單片機PIC16F72是目前電動車無刷電機控制器的主流控制芯片，圖4所示的是用PIC16F72構(gòu)成的無刷控制器的典型應(yīng)用電路，它包括了無刷電機控制器的各主要輸入、輸出信號，如圖 4中的SPSIG端信號，該信號經(jīng)過電阻R69和R68組成的網(wǎng)絡(luò)送入單片機的第5腳，單片機根據(jù)該腳的電壓信號變化，決定輸出驅(qū)動信號的脈寬，從而決定電機的轉(zhuǎn)速。目前市面上電動車的轉(zhuǎn)把輸出信號電壓一般在1~4.2V，

　　它內(nèi)部是由一個線性霍爾元件和一個磁 體組成，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把、磁體移動，霍爾元 件感應(yīng)變化的磁場而輸出變化的電壓。