一、智能型控制器能提供电动车整车的主要功能

智能型电动车具有“1:1助力”、“电动”、“定速”三种骑行模式：

A、“1:1助力”：当脚蹬车速大于2Km／h时，跟随骑行脚蹬力矩的大小，控制器按1:1电动力矩提供电机电流。

B、“电动”：电动车随转把转动角度的变化，可在0-20Km／h范围内无级调速。

C、“定速”：电动车可在0-20Km／h范围内锁定车速，定速行驶。

二、智能型电动车的电气部件故障自检功能

智能型电动车具有整车电气故障自检功能，操作如下：先按住模式转换按钮或捏住电动车刹把，再打开整车电源，此时电动车处于整车电气部件检测状态，首先各指示灯闪3次，检测指示灯是否能正常工作，在此状态下，除电源指示灯外，其余各指示灯指示各电气部件的电路信号情况，具体检测方法为：

A、测指示电机的三个霍尔元件：缓慢转动电机，电量指示灯顺序指示三个霍尔元件的通电情况与电机磁钢的位置关系。转动电机时，三个指示灯应该是顺序变化，如果有的指示灯没有灭和亮的变化，则证明某霍耳元件损坏或接触不良。

B、判断无刷电机的相位代数角：在自检状态下，如果检测霍耳元件的指示灯点亮的顺序是：

100，110，111，011，001，000（其中1代表亮，0代表灭），则说明无刷电机的相角是60度；如果检测霍耳元件的指示灯点亮的顺序是：100，110，010，011，001，101（其中1代表亮，0代表灭），则说明该无刷电机的相角是120度。也可以这样理解：如果三个霍耳元件没有同时全部是高电位和全部是低电位的状态，则说明该无刷电机是120度电机，反之是60度的电机（智能有刷控制器没有此项）。

C、检测指示：缓慢转动转把，“欠压”指示灯的闪烁频率与转把的转动角度呈对应关系。

转把在原始位置，指示灯不闪，转动角度越大，指示灯闪的越快，表示转把信号正常，如果没有此对应关系，可能转把损坏或引线接触不良。

D、模式转换按钮检测指示：按住模式转换按钮，“助力”指示灯亮，松开则不亮。

E、断电刹把检测与指示：分别捏左右刹把，“电动”指示灯亮，表示断电刹把有效。

F、助力传感器检测与指示：缓慢转动脚蹬轮盘一圈，“定速”指示灯闪烁5次，表示传感器与感应磁钢工作正常，否则可能有以下几种可能发生：传感器接触不良、磁钢丢失、磁钢极性反向、磁钢与传感器距离太远。

三、智能型电动车整车操作说明

A、打开电源开关，控制器内部微电脑芯片进行程序自检，电动车进入“电动”骑行模式，此时电动车行驶速度xx受转把控制。

B、一下模式转换按钮，电动车进入“1:1助力”骑行模式，电动车行驶速度取决于脚蹬力和电助力，电机的运行速度不受转把的控制，但一旦刹车，控制器立即停止对电机供电。此骑行模式适合道路情况比较复杂，电动车速度较低但又需要频繁改变速度的环境下使用，但是电动车骑行特别轻快，比一般自行车骑行还要省力，此时电动车的耗电很少，在“1:1助力”状态下行驶，电动车可以骑行130公里以上。在“1:1助力”骑行模式时，按一下模式转换按钮，可以切换到“电动”骑行模式。

C、当电动车在“电动”模式下行驶时，按住模式转换按钮，不要松开，1秒钟后，进入“定速”行驶模式，电动车以刚按下按钮时的车速锁定行驶速度，此时可以松开按钮和转把。当需要解除“定速”行驶，可以按一下模式转换按钮，或捏刹把，电动车可回到“电动”骑行模式。

智能型电动自行车在行驶过程中，随着续行里程的增加，电池电压慢慢下降，控制器设有两级电压保护。一级电压保护时，欠压灯亮，连续欠压10秒钟以上，电动车跳到“1:1助力”状态，用户只可以“1:1助力”骑行。在“1:1助力”状态长时间骑行到二级电压保护时，“欠压”灯与“助力”灯将同时闪烁，此时控制器将停止对电机的供电，以免电池深放电，此时“1:1助力”灯与“欠压”灯保持闪烁状态，以警示欠压。如果电池电压回升，控制器也能识别此时的电压是回升电压，同样不能给电机供电。

四、过流减流保护功能

装有智能型控制器的电动自行车整车在骑行时，控制器能根据转把转动角度，电机运行速度，电池电压数值，电机运行电流等参数判别电动车是处于何种负载（正常负载、轻微过载、严重过载）情况下运行，能针对不同的负载情况，运行{zy}化的驱动程序，可以始终使电机与电池处于良好的匹配状态。在驱动电机运行的过程中，控制器对电机进行“速度——电流”相关控制，控制器判断电机电流与电动车车速是否在相关范围内，如果在相关范围内，控制器以不超过限流设定值为依据控制电动车车速；当电机电流与电动车车速严重不相关时，即使电机电流没有达到限流设定值，如果电机电流大于10A，控制器首先减流到10A供电，然后再次判断车速与电机电流的相关性，在相关范围内，进入正常供电模式；如果没有相关性，控制器进一步减流供电。控制器每否定一次相关判断，电机电流减小一半，直到控制器停止对电机的供电，让电动车进入“助力”骑行模式。如果电机堵转，控制器也能立即发现，同时停止对电机供电。这样，确保在各种负载情况下，用户都可以放心使用智能型电动车。

第三节 控制器可靠性及质量判断

1、电动车控制器的实现方式与组成部分

目前电动自行车用有刷无刷控制器普遍采用PWM调速方式，控制器内部必需要PWM发生器电路，另外还有电源电路，功率器件，功率器件驱动电路，控制部件（转把、刹把、电机霍耳等）信号采集与处理电路，过流与欠压等保护电路。

2、影响控制器可靠性的因素

控制器的失效，从表现形式来看，一般有以下几种，1）功率器件损坏；2）控制器内部供电电源损坏；3）控制器工作时断时续。4）连接线磨损及接插件接触不良或脱落引起控制信号丢失。针对以上失效形式的起因分析如下：

A、功率器件的损坏，一般有以下几种可能：电机损坏引起的，功率器件本身的质量差或选用等级不够引起的，器件安装或振动松动引起的，电机过载引起的，功率器件驱动电路损坏或参数设计不合理引起的。

B、控制器内部电源损坏，一般有以下几种可能：控制器内部电路短路，外围控制部件短路，外部引线短路。

C、控制器工作起来时断时续，一般有以下几种可能：器件本身在高温或低温环境下参数漂移，控制器总体设计功耗大导致某些器件局部温度过高而使器件本身进入保护状态，接触不良。

D、连接线磨损及接插件接触不良或脱落，一般有以下几种可能：线材选择不合理，对线材的保护不完备，接插件的选型不好，线束与接插件的压接不牢。

3、提高控制器可靠性的方案

了解电动车控制系统可能发生故障点以后，有针对性的可靠性设计就有了目标。

A、首先是功率器件的型号，品牌，产地与供应商的选择，然后对功率器件的筛选老化，以上两点是提高功率器件可靠性前提。在此基础上，对功率器件安装工艺的设计和对功率器件驱动电路的设计才有意义。对无刷电机控制器而言，一般上三路功率管的驱动比较复杂，目前大多数厂家采用专用驱动芯片驱动。专用驱动芯片的不足之处是价格较高，内部的变频电路采用了有源电路，转换效率偏低，其主要的应用场合是在周围电路xx没有交流电存在情况下，利用其内部电路完成变频、升压与整流。在电动自行车无刷控制器中由于有了PWM信号，就可以直接从电机换相的交流信号中取出频率信号进行倍压整流，用于无刷控制器的上三路功率管的驱动，这样从电路原理上分析，有以下几点好处：1、降低驱动功率损耗，2、简化驱动电路，3、使用无源电路直接有效的提高驱动电路的可靠性。4、可以根据用户需要，很灵活地实现刹车对电机的电制动功能。

B、对于控制器内部电源，为了防止控制器内部或外部短路对电源的损坏，同时也是出于对电源自身的保护，可以把电源设计成多路独立供电方式，这样既可以防止局部电路（转把、刹把、电机传感器等）发生短路而烧坏控制器，又可以防止电源电压异常升高而击穿外部器件。基于以上考虑，并降低电源自身的功耗，提高电源的转换效率，可以采用DC-DC模块（直流变换器）来实现。由于DC-DC模块的负载能力强，自身的功率损耗相当低（不到0.1W），这样在提高控制器的整体效率，降低控制器的运行温度方面有着线性稳压器无可比拟的优点。总之，在有刷或无刷控制器的电路中，由于控制器内部电源担负着模块电路与电动车外围控制器件的供电，因此控制器内部电源的可靠性就相当重要了，这样不但能提高整个控制系统的可靠性，同时也避免了在整车装配过程中由于误操作而损坏控制器。

C、要克服控制器对温度的敏感，{dy}是选择温度系数好的元器件，第二是从设计上降低各模块电路的功率消耗，第三是尽量减少无用功消耗，第四是充分考虑到控制器的散热。如果采用无功消耗的功率管驱动方案，加上高效率的DC-DC电源模块，可以将控制器的工作电流降低到30mA以下。在这里需要解释一下的是，在电动车控制器里，用于采样电流信号的小阻值大功率电阻器件属于控制器的功率器件之一，电流采样电阻的功率消耗属于无用功消耗，应该算控制器功率损耗的一部分，要减小控制器的功耗，降低控制器的运行温度，可以利用电机的转速与电机电流的{jd1}对应关系，通过检测电机转动转速来监测电机电流，从而达到控制电流的目的。其中涉及的关键技术点是，一定要有电机堵转和换相信号丢失或错相监测，以免控制器功率管击穿或电机短路时，电流得不到控制。由于控制器直接读取转速电流，不但可以对过流保护或减流保护控制的非常xx，还可以利用转速信号与转把信号和电池电压信号的对应关系，判断出电机是出于什么样的负载情况下运行。如果是无刷电机，控制器可以针对不同的负载情况与不同的转速信号，选择{zy}化的驱动方案，这在优化了无刷控制器与电机负载的全功率匹配的同时也提高了无刷控制器的可靠性。

D、由于电动车电气系统信号的传输是用连接线束来完成的，出于提高电动车整车的可靠性和提高控制器本身的可靠性出发，对电动车连接线束与接插件的要求是：连接可靠，防水，防尘，抗震，防氧化，防磨损。基于以上要求，电动车连接线束与接插件要有完备的防护套，接插件一定要达到汽车级的接插标准，因为电动车的使用环境从某种意义上讲，比汽车的使用环境还要恶劣。

4、控制器实时保护功能对控制器可靠性的作用

对于控制器的欠压保护功能，保护的是电池，过流保护功能不但保护了电机，还保护了控制器本身，这是控制器最基本的保护功能。如果控制器只具有欠压与过流（或限流）保护功能，实际上是把对电机的所有保护功能全部转化成过流（或限流）保护功能，这样对在复杂工况下使用的电动车电气系统来说，其设计可靠性就很低了。对于无刷电机控制器，由于输入控制变量与控制器使用的功率器件比较多，控制器可以利用各种输入信号对控制系统完成相当完善与相当灵活的保护，这些保护功能可以有：过流保护、减流保护、低电流过载保护、电机换相信号错误保护，在没有过流的情况下电机堵转直接保护等。无刷控制器通过直接读取各种控制信号，进行实时处理或保护，这种就可以大大提高无刷控制器的设计可靠性。从批量使用的效果来看，采用实时控制与保护技术的无刷控制器返修率可以控制在千分之二以内