电动车控制器范文精选

电动自行车自从20世纪80年明以来经历了一个漫长的发展过程，在20世纪90年代北京的道路上曾经出现过电动自行车，但由于很多技术并没有过关以及交通管理上的一些问题，逐渐在马路上消失了。当时主要的问题是电源没过关，那时的电动自行车使用的电源是汽车用的铅酸蓄电池，维护非常麻烦，除了要及时充电外，还要经常换蒸馏水，而且电池体积重量都很大。到了最近，电源问题得到较好的解决，于是电动自行车就得到了迅速的发展。电动自行车有很多的优点，它不像汽车、摩托车那样有废气及噪音污染，速度低、易于驾驶，一般只要会骑自行车，用不了一个小时就能掌握电动自行车的操作，因此特别适合妇女及老人的使用。当然不用讳言，电动自行车虽然对环境没有直接污染。但若对废旧电池处理不好，和汽车的蓄电池一样对环境也会造成很大的污染，因此在我国有些城市对电动自行车的发展进行了限制。但我想，随着电池行业的发展以及找到对废旧电池的更好处理方法，电动自行车还会继续得到发展。

电动自行车由车架、电机、电源、控制器四部分组成（见图1）。

1.车架 电动自行车的车架虽然与普通自行车相似，但由于电动自行车的车速较快（虽然规定的电动自行车的最快速度为20公里，但大多电动自行车可达25～30公里）、自重较大（主要是增加了电机及电池的重量，一般电动自行车的自重在25～40公斤左右）。因此电动自行车的车架要比普通自行车结实，选用较粗的钢管作为结构件，制动器（刹车）的制动力也比普通自行车大。为了增加骑行的舒适度，前后叉通常都加有减震器，并且为了安全，装有转把锁、电池锁等锁具，并且与摩托车一样，装有仪表板、前大灯、转向灯以及加速手把（“油门”）、控制按钮、带电开关的制动手把等控制设备。此外车架上还要考虑安放电池及控制器等舱体。

2.电机 电动自行车大都使用轮毂电机，即把电机做成轮毂的样子，直接驱动后轮，从而降低了成本，又提高了驱动效率。部分电动自行车采用高速电机加减速器的方案，这种方案由于使用了减速器，牵引力较大，所以爬坡的能力较大。同时电机运行的效率较高。当然，这种结构增加了成本。

在电动自行车中使用的电机有三种类型：高效低速稀土永磁直流无刷电机、高效低速稀土永磁直流有刷电机、高效高速稀土永磁直流有刷电机。轮毂电机都是低速电机，高速电机都带减速器。而有刷与无刷是指电机的换向的方法。我们知道直流电机在转动的过程中绕组中的电流要不断地改变方向以使转子向一个方向转动。普通的直流电机是用电刷与换向器通过机械接触进行换向，这就是我们前面所说的有刷电机，而无刷电机则是通过传感器（通常用霍尔磁传感器）检测出绕组的位置，并通过单片机或专用的集成电路接通相应的功率器件给绕组供电。这种电机由于没有电刷与换向器的机械接触与磨损，不需要经常换电刷等易损件，从而提高了电机的寿命，减少了维修的费用。这在电动自行车上是非常重要的，因为在电动自行车上要打开轮毂电机是非常困难的。此外，无刷电机在运行时不会像有刷电机那样产生火花，干扰车上的电器设备（仪表、控制器）。但是，无刷电机需要比较复杂的控制器，因此控制器的成本要比有刷电机的高，但考虑到整车性能以及维护方面的方便，目前绝大多数的电动自行车都使用高效低速稀土永磁无刷电机作为动力。

图2是一种高效低速稀土永磁无刷电机的结构，电机的转动部分是转子，与普通电机不同，这种电机的绕组在定子上，而转子上嵌有三组稀土制成的高磁强永磁体，一般为24块，它的磁场强度决定了电机的效率和驱动力的大小，所以用户不要随意打开电机，不仅由于定子与转子之间的磁力很大卸开后没有专用工具很难装好，而且定子卸走后会使磁钢退磁，从而降低了电机的性能。定子上绕有绕组的铁芯及用于固定到车架的空心轴，在定子的边缘装有三个霍尔器件作为转子的位置传感器。所有接线都从固定轴的中孔中引出。引出线分两组，比较粗的一组是电机的驱动线，用来驱动电机。要求能持续通上10A并在瞬时有通过30A电流的能力。这一组三条线A、B、C分别连接到星形连接的三相电机绕组的接线端。另一组接线通常连在一个5线插头上（虽然目前还没有一个标准，但为了能使各种电机与不同厂家的控制器相接或者说为了使各种控制器能与不同厂家的电机相连接，这些连接器的规格、定义都在靠拢。），该组接线用于检测绕组的位置，其中1为检测器电源，通常为12V或5V，5为地，2、3、4为绕组相应的霍尔位置检测器的输出a、b、c，它们与绕组的响应关系用颜色标记（例如2（a）是红色，则红色的粗线为A），在控制电路中通常采用三相全波式供电，对a、b、c三种信号的组合进行译码后向六个功率管提供驱动信号来驱动无刷电机。为了让大家对电动自行车的电机有一个概念，附表给出一些电动自行车的电机数据。

3.电源 电动自行车几乎都用能多次充电的蓄电池作为能源，目前使用的有全封闭免维护铅酸蓄电池、镉镍电池、镍氢电池、锂电池、燃料电池等。由于全封闭免维护铅酸蓄电池在价格上有较大的优势，所以绝大多数电动自行车使用这种电池。电动自行车上将电池串联成电池组安装在专用的电池盒中，每个电池的容量通常为12安时（大的有18安时）。 这种电池的寿命约为500次放电（寿命与电池质量与使用方法有很大关系），因此使用电动自行车时的日常费用决不能只考虑使用的电费，而要把一年要换一次的蓄电池的费用考虑进去（约400元）。

4.电动自行车的控制器 电动自行车的控制器用于控制电动自行车的运行，从功能上来看，它单单只是使电动自行车能够起停，总的要求有：

摘 要：电动自行车控制器作为管理和控制电动自行车的核心，在电动自行车领域内已经得到广泛的应用，随着其相关技术不断发展，电动自行车控制器成为领域内研究的热点，因此迫切需要紧跟发展方向研究此类技术。

关键词：自行车；控制器；研究

0引言

能源问题造就了电动车的时代，特别是家用电动自行车发展迅猛，俨然成为当今最主要的交通工具之一。时至今日，电动自行车的一些关键技术如电力电子、计算机控制、微电子及电机等技术的迅速发展，为其研制开发提供了良好的条件。电动自行车控制器作为管理和控制电动自行车的核心，具有平滑的电机控制、稳定可靠的电池管理、人性化及合理的人机交互等优点。随着电动自行车的迅速普及，电动自行车控制器在电动自行车领域内已经得到广泛的应用。无刷直流电机以控制简单、高可靠性及输出转矩大等优点，被大量地用作电动自行车驱动电机。以至于相关技术的不断发展使电动自行车控制器及驱动电机等成为研究的热点。

1、电动自行车控制器涉及的相关技术

控制系统就是控制器，概括地说就是一个中枢系统，它将监督电机及电路的运行状态等各种有用的信号进行采样及分析，然后转变为控制指令或者保护指令。

对电动自行车控制器而言，便是将给定的电机速度信号、转子位置信号及定子的电压、电流反馈信号转变为控制信号或者保护指令，进而监督电机控制电路的运行状态；采样及对比分析并将信号转变为控制指令，从而控制电机的启动或停止、加速或减速等运行状态。

2、控制结构

[摘要] 本文简单介绍纯电动汽车整车控制系统结构、整车控制器组成；并结合dSPACE开发平台说明VCU开发流程；最后对实际开发的VCU的系统构架及功能进行说明。

[关键词] 纯电动汽车；VCU；开发；功能

众所周知，纯电动汽车是由车载储能装置获得电力，以电机驱动的车辆。作为纯电动汽车的核心部件――整车控制器（VCU，vehicle control unit）对于纯电动车的作用犹如大脑对人的作用的关系一样至关重要。

1 整车控制系统结构

纯电动汽车整车控制系统可分为组织层、中间层、执行层，其系统分层结构如图1所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，并且有一定的自适应和极限保护作用；中间层是协调层，其核心就是VCU，VCU一方面对驾驶员的各种操作以及车辆当前所处的状态解释出驾驶员的意图，另一方面，根据执行层当前的状态，做出最佳的协调控制；最高层是组织层，为驾驶员或自动驾驶仪。组织层、中间层、执行层三者形成闭环控制系统，来实现车辆控制。

图1 纯电动汽车分层结构控制系统

2 整车控制器组成

VCU作为纯电动汽车控制系统最核心的部件，其承担了数据交换、安全管理、驾驶员意图解释、能量流管理的任务。根据重要程度和实现次序，VCU的功能划分如图2所示。

电源模块负责为整车控制器提供稳定、可靠的电源。它的主要功能包括：电源变换和自保持。整车控制器由车载蓄电池和DC-DC电源供电。当驾驶员把钥匙打到一档后，车载蓄电池向整车控制器提供电压为12V或24V的直流，整车控制器开始工作。当钥匙被打到二档后，DC-DC电源开始工作，此时，整车控制器将启动电源自保持功能，同时使用蓄电池和DCDC电源供电，从而有效防止因为驾驶员误操作（通过钥匙将蓄电池电源切除），造成整车控制器失去电力，进而整车失控的危险情况。

单片机具有两路支持CAN2.0B技术规范的CAN通讯接口，但是必须通过接口电路才能挂接在CAN网络上。电机、电机控制器均是电（下转56页）

应用层时间驱动的应用模块有限状态机模块

不会因用户需求的不同而发生改变。

协议层主要是完成了硬件接口到应用层的映射。

CAN协议部分主要负责CAN网络上数据的解析，这一部分的软件需要根据其他部件供应商提供的协议格式进行编写。主要包括：电机控制器的协议解析、配电箱的协议解析、电池管理单元的协议解析和仪表单元的协议解析。CAN网络上的数据经过解析后，提供给状态机，作为状态机的输入参数。

IO协议和AD采样协议主要完成了硬件接口到应用层数据的映射，使每个硬件输入通道的状态具有具体的应用含义。这两部分协议使得整车厂可以根据具体情况，灵活调整硬件通道的使用方式和接线端子的位置。

应用层主要分为两个模块：一个是靠时间驱动的应用模块，一个是有限状态机。

摘 要：随着社会科学技术的不断进步，现代汽车技术已经为人类创造了太多的生活便利，汽车电子技术顺应时代的需求而进入快速发展的阶段，电动车窗控制器的防夹技术也逐渐进入人们的视野，取得了卓越的成就。但是由于我国对汽车技术领域的研究起步较晚，在国际市场上没有占据有利优势，因此，技术上的空白至今仍有待于进一步填补。本文通过对国内车窗控制器防夹技术研究现状的阐述，进一步明确传动系统结构和主要参数的计算方法，并对防夹车窗控制系统的设计提出科学建议。

关键词：车窗控制器；车窗升降；防夹测控

0 引言

现代社会中，汽车越来越成为人们不可缺少的代步工具，汽车市场也异常火爆，每一个人都会与汽车产生极为紧密的联系，汽车工业逐渐成为各个国家的支柱型产业，对于推动国民经济发展提高人民生活水平起到重要的推动作用。而电动车窗控制器防夹测控系统作为汽车技术发展上的一项成功，具有高可靠性、高抗环境变化能力、低成本一体化等方面的特点和优势。本文对于电动车窗控制器的防夹测控算法进行一定研究，有益于为该类系统的设计与研发提供一定的借鉴，并为我国汽车工业的发展提供一份推动力量。

1 国内外车窗控制器防夹技术研究现状

我国针对电动车窗控制器的技术研究起始于21世纪初，一些大型整车制造企业在这一技术上通常会采用中外合资开发，同时一些国产汽车品牌所运用的车窗控制防夹技术是通过引进德国、美国以及日本的一些较为完善的产品[1]。而我国全权自主研发的车窗控制器防夹技术始终处于研究阶段。

与此同时，欧美日韩等国家对于该项技术的研究时间已经长达数十年，相关技术已经达到十分成熟的阶段。随着电子技术越来越发达，针对其安全性能以及各项指标方面都提出了进一步的完善提高，世界范围的经济市场内逐渐涌现出越来越多的车窗控制器防夹技术应用开发者，各大研发机构都对该项技术投入了相当程度的人力物力，车窗防夹技术的应用范围也日渐扩大。主要包括以下技术应用：车窗升降电机传动系统、防夹力测控算法和安全可靠性硬件软件技术、环境和汽车运行工况改变的误防夹的避免技术以及整个装置成本的降低技术等等。这些技术现已成功在某些车型当中获得应用。

2 车窗防夹系统关键参数计算

摘要：电动车在上坡时速度会减小而电流会增大，在由上坡驶入平路或下坡的情况下由于阻力突然减小甚至消失，而驱动电流仍然较大，使得速度会快速增大，出现所谓的“过冲”现象。这给操作者带来不适且有一定的危险性。为了减轻或消除“过冲”现象，从硬件和软件两方面做出改进。对于非“过冲”时使用“调速控制”，通过调整驱动电流，力求使速度达到操作者通过转把设定的速度，并进行双闭环控制以克服复杂的路况变化。在“过冲”时采用“定速控制”，依据速度信号来调整驱动电流，在设定的时间内使速度保持不变。

关键词：电动车；控制器；过冲；改进；定速控制；调速控制

中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)24-6020-02

An Electric Vehicle Controller Circuit Analysis and Improvement

ZHOU Ju-qing

(Automation Department, Guangzhou Kangda Vocational Technical College, Guangzhou 511363, China)

Abstract: Electric vehicles in the uphill speed will be reduced and the current will increase. Under the circumstance that from up slope drive into level or go down slope due to resistance suddenly reduce or even disappear, and the drive current is still large, the speed will increase quickly, the so-called "overshoot" phenomenon. This gives the operator discomfort and a certain risk. For ease or cancellation "overshoot" phenomenon, did the improvement from the hardware and the software both side. For a "overshoot" with "The adjusting speed control", by adjusting the driving current, and strive to make speed to the set speed by the operator using crank, and to be double closed loop control to overcome the complex road conditions. In "overshoot" used "fixed speed control", according to the speed signal to adjust the drive current, at a set time strive to make speed constant.

Key words: electric vehicles; controller; overshoot; improvement; the fix the speed control

摘 要:伴随着城市化进程,人们生活的交通距离不断扩大,代替燃油汽车和自行车的电动车已经走进了千家万户,本设计以STC12C5410AD单片机为核心,对电动车无刷电机控制器进行检测。阐述了系统硬件设计原理并对软件框图进行设计,实验表明,该系统基本可以实现电动车无刷电机控制器的各种检测功能,包括x把转把的检测、相角相序的检测。

关键词:STC12C5410AD; 电动车; 无刷控制器; 检测

中图分类号:TP23 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)07-0208-03

Detection of Brushless Motor Controller in Electric Bicycles Based on STC12C5410AD

LI Bo, DENG Xiao-yan

(Department of Electrical and Electronics Engineering, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang 050043, China)

Abstract: Along with the progress of urbanization, the traffic distance of people′s life is expanding. Instead of fuel vehicles and bicycles, electric bicycles have entered into households. The design is based on STC12C5410AD, which can test brushless motor controller of electric bicycles. The principles of system hardware are described and the diagram of software is designed. The experiments show that the system can basically achieve various detections of brushless motor controller of electric bicycles, including detections of brake systems, phase angle and phase sequence.

收稿日期：2013-06-20

作者简介：刘 杰（1988―），男，湖北公安人，助理实验师,学士，研究方向：汽车电子技术。

文章编号：1003-6199(2014)02-0081-04

摘 要：他励直流电动机驱动系统结构简单、性能可靠、成本低，适合在小型电动车上运行，有效的降低了电动汽车的价格，有利于电动汽车的普及。本文在分析电动车用他励直流电机工作原理的基础上，论述电机驱动系统的整体方案，并设计3KW/36V他励有刷直流电机控制器。该控制器主要通过TL494控制，包括36V铅酸蓄电池欠压保护，控制器的过热保护等功能。经实验证实该控制器达到设计指标，工作稳定可靠，满足电动车的各种运行情况，保护功能完善并具有能量回馈等功能。

关键词：直流电机；电动车；控制器；TL494

中图分类号：TM921.5文献标识码：A

お

A Electric Vehicle Motor Controller Based on TL494

摘要：本文提出的电动自行车用无位置传感器直流无刷永磁电动机来驱动，用PIC16C74单片机作为主控芯片，它不仅克服了有刷直流电机的噪音、换向火花等缺点，而且避免了有位置传感器直流无刷电机因位置传感器带来的不足；同时，它降低了制造和使用过程中的成本，提高了使用和维护的方便性，具有效率高、环保、经济和方便的特点以及具有良好运行性能和巨大的市场潜力。

关键词：电动自行车；位置传感器；直流无刷电动机；单片机控制

中图分类号：U266文献标识码： A

目前，我国市场上国产电动自行车的品种规格较多，驱动多数用有刷或无刷的轮式直流电机，工作电压为24V、36V或48V，功率在150W~400W之间；蓄电池一般用的是免维护铅酸蓄电池，容量为12Ah，充电时间在3~8小时左右，充电一次行驶里程约50Km左右；车速低于20Km/h，爬坡能力在4度上下；车型有普通型和豪华型，车重约35Kg，载重量约75Kg，百公里耗电量1Kwh左右。

一、无位置传感器的直流无刷电机原理

有位置传感器的直流无刷电机的换向主要靠位置传感器检测转子的位置，确定功率开关器件的导通顺序来实现的，由于安装位置传感器增大了电机的体积，同时安装位置传感器的位置精度要求比较高，带来安装的难度；因此人们在研究过程中发现，利用电子线路替代位置传感器检测电机在运行过程中产生的反电势来确定电机转子的位置，实现换向。从而出现了无位置传感器的直流无刷电机，其原理框图如图1.1所示。

当电机在运行过程中，总有一相绕组没有导通，此时可以在该相绕组的端口检测到该绕组产生的反电势，该反电势在60°的电角度是连续的，由于电难度极大，因此必须找到该反电势与转子位置的关系，才能确定转子的位置。从图1.2中可以看出，反电势在60°的电角度过程中总有一次经过坐标轴（过零点），而此点的电角度和下一次换向点的电角度正好相差30°，故可以通过检测反电势过零点，再延时30°换向。

图1.1 无位置传感器的直流无刷电机原理框图

【摘 要】 随着电动汽车的推广使用，电动汽车电机控制器的电磁兼容问题直接影响了电动汽车的安全性和可靠性，成为一个亟待解决的问题，备受业界关注。本文基于电磁兼容辐射发射标准要求和对电动汽车电机控制器的磁场辐射发射检测结果进行分析、验证，提出对电机控制器电磁干扰抑制的具体措施，试验证明这些措施是有效的。

【关键词】 电机控制器 电磁干扰 干扰抑制

1 前言

近年来，在能源和环境双重危机的压力下，各国陆续开始了电动汽车的研发，在有限的车内空间里高频率开关使用以及大量电子部件的集成都给电动汽车带来很多电磁兼容问题。

2 电机控制器的电磁干扰问题

2.1 问题情况描述

本研究对一辆典型的国产电动汽车电机控制器进行了试验。电机控制器的功率为12kw，控制方法为矢量控制。电机控制器主要包括功率电子系统和控制电子系统，其控制对象为永磁同步电动机。功率电子系统包括PWM逆变器主电路及其驱动模块等；控制电子系统主要包括PWM逆变器的控制系统和电机控制模块。电机控制系统与电动机之间存在电源供电电缆和旋变测速电缆。

根据“GB/T 18387-2008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法，宽带，9kHz～30MHz”辐射发射标准对选取的电机控制器进行磁场辐射发射试验（环天线），其检测结果如图1所示，系统在高频范围向外辐射的磁场很大，超出限值，不满足标准要求。