技術園地：論電動自行車控制器可靠性

www.diaoyou.cc 來源：電動車商情網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2007-12-27

　　1、電動車控制器的實現方式與組成部分：目前電動自行車用控制器，不管有刷無刷，普遍采用PWM調速方式。控制器內部必須要有PWM發生器電路，還要有電源電路，功率器件，功率器件驅動電路，控制器件驅動電路，控制部件（轉把、閘把、電機霍耳等）信號采集單元與處理電路，過流與欠壓等保護電路。

2、影響控制器可靠性的因素：控制器的失效，從表現形式來看，一般有以下幾種：

1）、功率器件損壞；
2）、控制器內部供電電源損壞；
3）、控制器工作時斷時續；
4）、連接線磨損及接插件接觸不良或脫落引起控制信號丟失。

針對以上失效形式的起因分析如下：

　　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；功率器件驅動電路損壞或參數設計不合理引起的。

　　B、控制器內部電源的損壞，一般有以下幾種可能：控制器內部電路短路；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，一般有以下幾種可能：器件本身在高溫或低溫環境下參數漂移；控制器總體設計功耗大導致某些器件局部溫度過高而使器件本身進入保護狀態；接觸不良。

　　D、連接線磨損及接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。

3、提高控制器的可靠性的方案：了解電動車控制系統可能發生故障點以后，有針對性的可靠性設計就有了目標。

　　A、首先是功率器件的型號，品牌，產地與供應商的選擇，然后對功率器件的篩選，以上兩點是提高功率器件可靠性前提。在此基礎上，對功率器件安裝工藝的設計和對功率器件驅動電路的設計才有意義。對無刷電機控制器而言，一般上三路功率管的驅動比較復雜，目前大多數廠家采用專用驅動芯片驅動。專用驅動芯片的不足之處是價格較高，內部的變電路采用了有源電路，轉換效率偏低，其主要的應用場合是在周圍電路完全沒有交流電存在情況下，利用其內部電路完成變頻、升壓與整流。

　　B、對于控制器的內部電源，為了防止控制器內部或外部短路對電源的損壞，同時也是出于對電源自身的保護，可以把電源設計成獨立供電方式，這樣既可以防止局部電路（轉把，閘把、電機傳感器等）發生短路而燒壞控制器，又可以防止電源電壓異常升高而擊穿外部器件。基于以上考慮，可以采用DC——DC模塊的負載能力強，自身的功率損耗相當低（不到0.1W），這在提高控制器的整體效率，降低控制器的運行溫度方面有著線形穩壓器無可比擬的優點。

　　C、要克服控制器對溫度的敏感，第一是選擇溫度系數好的元器件，第二是從設計上降低各模塊電路的功率消耗，第三是盡量減少無用功消耗，第四是充分考慮到控制器的散熱。如果采用無功率消耗的功率管驅動方案，加上高效率的DC—DC電源模塊，可以將控制器工作電流降低到30mA以下。在這里需要解釋一下的是，在電動車控制器里，用于采樣電流信號的阻值大功率電阻器件屬于控制的功率器件之一，電流采樣電阻的功率消耗屬于無用消耗，應該算控制器功率損耗的一部分，要減小控制器的功耗，降低控制器的運行溫度，可以利用電機的轉整與電機電流的絕對對應關系，通過檢測電機轉動轉速來檢測電機電流，從而達到控制電流的目的。

　　D、由于電動車電氣系統信號的傳輸是用連接線束來完成的，出于提高電動車整車的可靠性和提高控制器本身的可靠性出發，對電動車連接線束與接插件的要求是：邊接可靠，防水，防塵，抗震，防氧化，防磨損。基于以上要求，電動車邊接線束與接插件要有完備的防護套，接插件一定要達到汽車級的接插要求，因為電動車的使用環境從某種意義上講，比汽車的使用環境還要惡劣。

4、對于無刷電機控制器，由于輸入控制變量與控制器使用功率器件比較多，控制器可以利用各種輸入信號對控制系統完成相當完善的與想當靈活的保護，這些保護功能可以有：過流保護、減流保護、低電流過載保護，電機換相信號錯誤保護以及在沒有過流的情況下電機堵轉直接保護等。無刷控制器通過直接讀取各種控制信號，進行實時處理或保護，這種方法就可以大大提高無刷控制器的設計可靠性。