1、2005/1/1,电动车-电气控制系统,江苏省中天电动车科技发展有限公司 技术研讨会地点:苏州市和平实业有限公司,中天科技是您在电动车领域的真诚技术合作伙伴,2005/1/1,电动车-电气控制系统,内容: 电动车电气控制的主要任务及典型构架 电机的基本工作原理 控制器的主要任务/基本要求/及工作原理 无刷控制器和电机的匹配 电动车控制器的典型故障分析及排除方法控制器性能的测量和性能评估 有刷系统和无刷系统的性能对比,2005/1/1,电动车电气控制的主要任务,电动车电气控制的主要任务,电动车电气控制的主要任务,动力控制、管理(电池/控制器/电机/调速装置)照明/指示灯(转向灯/刹车灯)控制、管
2、理仪表控制、管理,2005/1/1,系统图片,2005/1/1,Position signal/位置信号,Position signal/位置信号,2005/1/1,电机的种类及控制方法,Brushed DC motor/有刷电机,Hall sensor brushless DC motor/无刷电机 （带霍尔位置传感器）,Sensorless brushless DC motor/无刷电机 （无位置传感器）,AC induction motor (V/ f control)/交流电机,M,M,M,M,Stator: Winding Rotor: Magnet Brush and commut
3、ator,Rotor: Magnet Stator: Winding Hall sensor,Rotor: Magnet Stator: Winding,Rotor: Winding Stator: Winding,功率驱动,控制电路,No position signal feedback/无位置信号反馈,2001/6/14,功率驱动,功率驱动,Sine wave,Rectangular wave,Rectangular wave,控制电路,控制电路,.,控制电路,功率驱动,有刷直流电机的工作原理1,电机转动的要素： 1、正交磁场 2、旋转磁场 3、换相机构（机械换相）,2005/1/1,f,
4、N,S,a,T,Ia,有刷直流电机的工作原理2,2005/1/1,Rotor (Armature)Windings,有刷直流电机的工作原理3,2005/1/1,2005/1/1,有刷直流电机的工作原理4,Commutator,N,S,N,S,(1),Brush,2001/5/25,有电刷和换向器，机械方式换相,无刷直流电机的工作原理1,电机转动的要素： 1、正交磁场 2、旋转磁场 3、换相机构（电子换相）,2005/1/1,无刷直流电机的工作原理2,2005/1/1,A,A,B,B,C,C,T,无刷直流电机的工作原理3,2005/1/1,无刷直流电机工作原理4,a,b,c,2005/1/1,无
5、 换 向 器 电 机 的 直 流 电 动 机 模 型,2005/1/1,无刷直流电机工作原理5,有转子位置检测，电子开关换相,2001/8/1,无刷电机的电气连接,2005/1/1,a,b,c,a,b,c,Y形连接,形连接,电动车控制器的主要任务/基本要求/工作原理,主要任务： 驱动电机(向电机提供动力) 控制电机的转速(调速) 提供辅助性功能：速度信号/电量信号/过流信号巡航控制/指示/ 基本要求: 额定工作电压(24V/36V/48V) 过流控制(限流保护电机/电池/控制器) 限速控制(安全要求) 电池低电压保护(保护电池)_ 刹车断电(安全要求),2005/1/1,调速的基本原理1,霍尔
6、的基本工作原理,逻辑霍尔,线性霍尔,2005/1/1,调速的基本原理2,2005/1/1,调压调速模式,有刷控制器系统框图,霍尔转把,调速把手,供电电路,预驱动电路,电流采样,PWM生成/调制电路,功率输出电路,直流有刷电机,电池组,2005/1/1,有刷控制器典型应用图1,2005/1/1,1+1智能有刷控制器典型应用图2,2005/1/1,无刷控制器系统框图,霍尔转把,调速把手,供电电路,预驱动电路,电流采样,PWM生成/调制电路,三相桥电路,译码电路,三相直流无刷电机,位置信号反馈,电池组,2005/1/1,2005/1/1,转子位置检测1,V,U,W,* : Connected ins
7、ide the motor,150,330,PDV,PDU,PDW,: Hall sensor,V,*,*,*,W,U,PDU,PDV,PDW,30,90,210,270,PDV ,PDU ,PDW ,Hall sensor output,2001/8/20,Vdc Off Gnd,: Driving voltage of U, V, W,: Terminal voltage of U, V, W by Induced electromotive force,Position signal from U, V, W,2005/1/1,转子位置检测 2 - Sensorless BLDC,Vdc
8、,V,OFF,(1),(2),(3),U,W,Gnd,V,(1),(2),(3),*,* : Connected inside the motor,*,*,Vdc Off Gnd,0,180,360,W,N,S,U,Vdc,OFF,Gnd,*,*,*,N,S,Vdc,OFF,Gnd,*,*,*,N,S,120,240,60,300,: Driving voltage of U, V, W,2001/8/10,: Terminal voltage of U, V, W by Induced electromotive force,2005/1/1,无刷控制器的译码及驱动,无刷电机控制器的译码及驱
9、动Hall sensor brushless DC motor/无刷电机 （带霍尔位置传感器） Sensorless brushless DC motor/无刷电机 （无位置传感器）,2000/11/21,U1, V1, W1, _U1, _V1, _W1,U, V, W,PDU, PDV, PDW,M,功率驱动,控制电路,DC,2005/1/1,无刷电机的译码/驱动时序图1（带位置传感器/120度相位）,2001/6/15,转子位置信号反馈,电机相线端电压,功率管驱动电压,电机霍尔输出电压,位置信号采样点,2005/1/1,无刷电机的译码/驱动时序图2（ 无位置传感器）,Position s
10、ignal circuit,U1, V1, W1, _U1, _V1, _W1,DC,+ -,Ref. V,U, V, W,PDU, PDV, PDW,M,功率驱动,控制电路,Rx,Ry,2001/6/14,电机相线端电压,功率管驱动电压,电机反电动势输出电压,位置信号采样点,位置信号生成电路,无刷控制器典型应用图1,2005/1/1,General BLDC Motor Controller for Electronic Bicycle,1+1智能无刷控制器典型应用图2-1,2005/1/1,Intelligent BLDC Motor Controller for Electronic B
11、icycle,1+1智能无刷控制器典型应用图2-2,2005/1/1,Intelligent BLDC Motor Controller for Electronic Bicycle,无刷控制器和无刷电机的匹配1,电机的电角度:-(60/300; 120/240) 相序的匹配,正向运行,逆向运行,Truth Table,2005/1/1,无刷控制器和无刷电机的匹配2,霍尔为60度相差的输入信号,霍尔为120度相差的输入信号,2005/1/1,无刷控制器和无刷电机的匹配3,三相上桥驱动信号,三相下桥驱动信号,三相电机的相电流波形,2005/1/1,控制器的主要技术指标/测量方法(测量条件),电源
12、适应性(V) 静态功耗(mA) 限流值(A) 电池低电压保护(欠压保护)(V) 接插件要求 外观要求 堵转保护(仅对无刷控制器而言)(S) 防水要求 1:1助力功能(速度传感器/力矩传感器) 防飞车功能 电机短路保护功能 辅助功能,2005/1/1,电机的输入输出特性曲线,2005/1/1,有刷系统和无刷系统的性能对比1,2005/1/1,有刷电机模型,直流无刷电机模型,交流电机模型,有刷系统和无刷系统的性能对比2,2005/1/1,直流无刷系统的特点: 有刷控制器电路简单/性能相对稳定/成本低/装配和维修方便 有刷电机的换向器、电刷的工作寿命相对较低；有刷电机使用时的维护工作量及维护成本相对
13、较高 有刷电机的工作效率较无刷电机略低 有刷电机的工作特性较无刷电机略软（影响起步和爬坡特性）,低速直流有刷系统的特点: 有刷控制器电路简单/性能相对稳定/成本低/装配和维修方便 低速有刷无齿电机的换向器、电刷的工作寿命相对较低；有刷电机使用时的维护工作量及维护成本相对较高 有刷电机的工作效率较无刷电机略低（影响续航里程） 有刷电机的工作特性较无刷电机略软（影响起步和爬坡特性）有刷有齿高速电机基本上能解决工作特性软的问题，但是代价是成本上升、结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速有刷电机的要高（特别是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前业内尚无理想的解决方案）,有刷系统和无
14、刷系统的性能对比3,2005/1/1,低速直流无刷系统的特点: 低速无刷无齿电机无换向器、电刷机构，工作寿命相对较高；使用时的维护工作量及维护成本相对较低 无刷电机的工作效率较有刷电机略高（额定工作电流小、续航里程长） 无刷电机的工作特性较有刷电机略硬（起步和爬坡特性好） 无刷控制器电路较有刷控制器复杂/成本高/对装配和维修人员要求高/故障率较有刷控制器高无刷有齿高速电机能进一步降低额定工作电流、提高续航里程，但是代价是成本上升、结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速无刷电机的要高（特别是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前业内尚无理想的解决方案）,有刷系统和无刷系统的性能
15、对比4,2005/1/1,控制器常见故障的判断(整车维修),控制器能否正常接入系统 给控制器供电的电池是否正常(用万用表检测) 控制器是否功率管损坏(用万用表检测) 控制器向其它部件的供电电源是否正常(用万用表检测) 调速把手/刹把是否工作正常(用万用表检测) 电机霍尔信号是否正常(60/120度的判断方法)(用万用表检测) 1+1助力传感器是否工作正常(用万用表检测) ,2005/1/1,MOSFET的驱动波形图1,2005/1/1,MOSFET的驱动波形图2,2005/1/1,中天科技控制器内部视图1,2005/1/1,Model:263/264,中天科技控制器内部视图2,2005/1/1
16、,Model:802,中天科技控制器内部视图3,2005/1/1,Model:463,中天科技控制器内部视图4,2005/1/1,Model:463,中天科技控制器内部视图5,2005/1/1,Model:263/264,中天科技控制器内部视图6,2005/1/1,Model:263/264,中天科技控制器内部视图7,2005/1/1,Model:802,产品外形1,Model 801,产品外形2,Model 463,产品外形3,Model 802,中天科技主要合作伙伴(原材料供应商),2005/1/1,控制器用主要原材料,2005/1/1,Added Value Service,增值服务：,
17、可根据客户的特殊要求更改设计/或重新定制（包括硬件和软件）,可为客户提供整车匹配试验服务（以使控制器和电机达到最佳匹配、优化整车的性能）,可为客户定制各种智能显示面板,提供现场技术服务和技术咨询,快速准时的交货,真诚的质量/服务承诺,2005/1/1,供应商/制造商/用户: Win-Win-Win,赢-赢-赢 （Win-Win-Win）,中天科技,电机厂 / 电动车厂,市场 / 客户,完善的市场信息 / 质量信息反馈体系（Information）、强大的技术梯队、快速应变的能力（Human resource）、三方的紧密协作（Term Work）、认真的工作态度（Responsibility）
18、,2005/1/1,Strategic Partner,2005/1/1,策略联盟 （Strategic Partnership）,强强联手、优势互补,We will try our best to support you!,2005/1/1,ZhongTian deals you winning cards.,Dont Gamble with Success!,质量是企业的生命！,Together, We will Succeed!,Have Confidence in Our Cooperation,2005/1/1,Success,非常感谢 大家一年中给予我们 的帮助和支持， 并期待新的一年与您更多的合作、 并享受更愉快的经历。,New Year,Thank you Very Much! Happy New Year!,2005/1/1,再见!,江苏省中天电动车科技发展有限公司,2005/1/1,
