电动车控制器是电动自行车、电动摩托车的核心部件,主要负责调节直流电机的速度。控制器的工作原理基于脉宽调制(PWM),通过改变PWM信号的占空比来调整电机的转速。此外,一个完整的控制器还需要具备电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电以及电量显示等基本功能,以确保电动车的安全运行和电池寿命。
控制器按照功率大小分为大功率、中功率和小功率三类。电动自行车通常使用小功率控制器,而货运三轮车和电摩托则需要中功率或大功率的。控制器又可以分为有刷和无刷两种类型。无刷控制器因为技术限制和成本问题,损坏率相对较高,一般建议由生产厂商进行维修。而有刷控制器则相对更易于维修和替换。
本文重点介绍了有刷控制器的一个实例,即某品牌带有电量显示功能的控制器。这个控制器的电路包括以下几个关键部分:
1. 稳压电源电路:采用TL431和Q3等元件,从36V蓄电池获取电压,经过稳压后提供+12V电源,调节VR6可校准电源电压。
2. PWM产生电路:以TL494为核心,R3和C4与内部电路产生约12kHz的振荡,霍尔速度控制转把H的输出电压与TL494的②脚比较,决定电机转速。
3. 电机驱动电路:Q1、Q2、Q4等元件构成,TL494的⑧脚输出的PWM信号通过Q1反相放大,驱动VDMOS管Q2,控制电机MOTOR的转速。D1作为电机的续流二极管,防止Q2击穿。
4. 蓄电池放电指示电路:利用LM324的四个比较器,通过分压电路监测电池电压,点亮不同LED指示电池电量状态。当电压低于特定阈值时,LED熄灭,提示用户充电。
5. 蓄电池过放电保护:当电池电压降至31.5V时,LM324的①脚输出低电平,Q5导通,使得电机停止运转,进入电池保护状态,LED5亮起作为指示。
6. 电机过流保护:R30作为电流取样电阻,当检测到过流时,TL494的⑩脚电位升高,电机停止运转,保护电机不被损坏。
7. 制动保护:刹车时,KEY2接通,5V电压加到TL494的死区控制端,电机立即停止,实现制动保护。
在调试过程中,需要分别调整调速电路零速、制动、过流保护以及电池放电指示电路,确保各项功能正常工作。例如,零速调试时,需调节VR2使电机停转;制动调试时,闭合刹车开关,电机应能迅速停止;过流保护调试时,模拟过流状态,观察栅极是否能快速变为低电平;电量指示调试时,调节VR1使LED3在38V时熄灭,以准确反映电池状态。
电动车控制器的电路设计和工作原理涉及多个方面,包括电源管理、电机控制、安全保护等,这些都直接影响到电动车的性能和安全性。了解控制器的工作方式对于故障排查和维护至关重要。