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電動(dòng)車控制器原理圖解
來(lái)源：www.d-j.net.cn 發(fā)布時(shí)間：2017年11月14日
單片機(jī)PICl6F72是目前電瓶車控制器主流控制芯片，配合2只74HC27(3輸入或非門電路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(雙輸入與門)和一片LM358(雙運(yùn)放)，組成一款比較典型的無(wú)刷電瓶車控制器，具有60°和120°驅(qū)動(dòng)模式自動(dòng)切換功能，其基本組成框圖見(jiàn)圖l。實(shí)物測(cè)繪原理圖見(jiàn)圖2(圖中數(shù)據(jù)除注明外，均為開(kāi)鎖停車狀態(tài)數(shù)據(jù))一、 電路簡(jiǎn)介與自檢
給IC和末級(jí)驅(qū)動(dòng)供電。單片機(jī)PICl6F72的⑨、⑩腳外接16MHz晶體，①腳外接R13、C25組成復(fù)位電路，電門鎖開(kāi)鎖，單片機(jī)得電工作后即進(jìn)入初始化自檢狀態(tài)，它主要檢測(cè)：
1．由R3、R73、R4、R11、C2l等組成的電池欠壓檢測(cè)電路(典型值U6的③腳輸入3.8V)。
2．由R5、R6、U1等組成的末級(jí)電流檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)電路(正常值Ul的⑦腳輸出0V，①腳輸出約3.6V)。
3．轉(zhuǎn)把復(fù)位信號(hào)(正常值U6的⑥腳輸入約0.8V的低電平)。
4．剎車復(fù)位信號(hào)(正常值U6的⑦腳輸入4.8V高電平)。
5．電機(jī)霍爾元件檢測(cè)到的無(wú)刷電機(jī)相位信號(hào)(正常時(shí)至少有一根霍爾線輸入為4.1V，其他為0V)。
自檢后的狀態(tài)由LED2顯示結(jié)果，以下是參照值(具體顯示與單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有關(guān))。
閃l停l--自檢正常通過(guò)
閃2停l--欠壓
閃3停l--LM358故障
閃4停1--電機(jī)霍爾信號(hào)故障
閃5停l--下管故障
閃6停l--上管故障
閃7停1--過(guò)流保護(hù)
閃8停l--剎車保護(hù)
閃9停1--手把地線斷開(kāi)
閃10停1--手把信號(hào)和手把電源線短路
閃l停11--上電時(shí)手把信號(hào)未復(fù)位
若自檢正常通過(guò)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把時(shí)，U6根據(jù)轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小，將相應(yīng)脈沖寬度的載波信號(hào)與三路驅(qū)動(dòng)上下管的換相導(dǎo)通信號(hào)混合，從而達(dá)到控制無(wú)刷電機(jī)速度的目的，不同的速度對(duì)應(yīng)不同的電機(jī)電流，同時(shí)行駛速度與電機(jī)換相頻率成正比。
電路中，末級(jí)功率管V1和V2，V3和V4分別為無(wú)刷電機(jī)U相的上、下路驅(qū)動(dòng)管；V5和V6，V7和V8分別為無(wú)刷電機(jī)V相的上、下路驅(qū)動(dòng)管；V9和V10，Vll和V12分別為無(wú)刷電機(jī)W相的上、下路驅(qū)動(dòng)管。U2為下管驅(qū)動(dòng)IC，U4為上管驅(qū)動(dòng)IC；U3、U5為上、下管R55、R56(康銅絲)串接在末級(jí)功率管的地線上，因而末級(jí)功率管的電流變化會(huì)在R55、R56上產(chǎn)生壓降，所以由R5、R6和Ul等組成的電流檢測(cè)電路可以隨時(shí)檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)電流的大小，避免過(guò)流損壞電機(jī)。由R3、R73、R4、R11、C21、U6等組成欠壓保護(hù)電路，當(dāng)蓄電池電壓下降到設(shè)定值時(shí)，U6即停止輸出，避免電池過(guò)度放電。此外U6分別為模擬三相交流電的6組上下功率管輸入預(yù)先設(shè)定的換相信號(hào)，這6組上、下功率管必須按嚴(yán)格順序依次導(dǎo)通和關(guān)閉，其次U6處理轉(zhuǎn)把的調(diào)速電壓并輸出PWM(即脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)和U6輸出的換相信號(hào)在后級(jí)電路中混合疊加輸出控制電壓，去分別控制3路上、下功率管的導(dǎo)通和截止。
二、 故障檢修
在檢修時(shí)，首先要排除短路故障，特別是末級(jí)功率管。在電門鎖一側(cè)，可以斷開(kāi)電門鎖插接件測(cè)電流，若為正常的約65mA則說(shuō)明控制器前級(jí)無(wú)短路。
其次當(dāng)無(wú)短路而電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，要先檢查初始化自檢條件是否正常(如前面所述)。
檢查電機(jī)霍爾元件好壞的一種簡(jiǎn)單方法：打開(kāi)電門鎖，用不帶阻尼的指針式(下同)萬(wàn)用表交流10V擋分別測(cè)U6的?、?和?腳即電機(jī)霍爾的w、V和u相的輸入端，用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輪，如果看見(jiàn)表上的指針在0～4V左右擺動(dòng)，則說(shuō)明電機(jī)霍爾元件基本正常。
檢查控制器前級(jí)是否正常的方法，先要控制器自檢通過(guò)，觀察LED2即自檢燈看出正常與否，若LED2閃一次停一次，說(shuō)明自檢通過(guò)，否則應(yīng)檢查自檢燈指示的相關(guān)故障電路，自檢正常通過(guò)后，月萬(wàn)用表交流10V擋測(cè)試U6的○26、○27和○28腳(即下管換相信號(hào))，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把使電機(jī)輪盡量旋轉(zhuǎn)慢一點(diǎn)，若表針在O～4V左右擺動(dòng)，再測(cè)U6的23、24和⑤腳(即上管換相信號(hào))，表針應(yīng)在O～2V左右擺動(dòng)。然后測(cè)U6的13腳(即PWM輸出腳)，此點(diǎn)電壓隨轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化若為0V～4.8V，說(shuō)明單片機(jī)U6輸出基本正常 。
電機(jī)電流檢測(cè)和保護(hù)電路由電流取樣電咀R(shí)5、R6和U1等組成，當(dāng)無(wú)刷電機(jī)電流增大到使Ul的②腳電壓大于③腳約O.23V時(shí)，U1的①腳電壓跳變至低電平，U6的21腳變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C(jī)進(jìn)入過(guò)流保護(hù)狀態(tài)。
影響控制器可靠性的因素:
一.控制器的失效,從表現(xiàn)形式來(lái)看,有以下幾種:
1、功率器件損壞;
2、控制器內(nèi)部供電電源損壞;
3、控制器工作時(shí)斷時(shí)續(xù);
4、連接線磨損及接插件不良或脫落引起控制信號(hào)丟失.
二.針對(duì)以上失效形式起因分析如下:
A、功率器件的損壞,一般有以下幾種可能:電機(jī)損壞引起的;功率器件本身的質(zhì)量差或選用等級(jí)不夠引起的;器件安裝或振動(dòng)松動(dòng)引起的;電機(jī)過(guò)載引起的;功率器件驅(qū)動(dòng)電路損壞或參數(shù)設(shè)計(jì)不合理引起的.
B、控制器內(nèi)部電源的損壞,一般有以下幾種可能:控制器內(nèi)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(lái)時(shí)斷時(shí)續(xù),一般有以下幾種可能:器件本身在高溫或低溫環(huán)境下參數(shù)漂移;控制器總體設(shè)計(jì)功耗大導(dǎo)致某些器件局部溫度過(guò)高而使器件本身進(jìn)入保護(hù)狀態(tài);接觸不良.
D、連接線磨損及接觸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(duì)線材的保護(hù)不完備;接插件的選型不好;線束與接插件的壓接不牢
▲控制器故障與檢修
通過(guò)測(cè)量控制器連接部件或引線的電源電壓或信號(hào)電壓,可分析判斷出控制器的故障所在.以下是控制器常見(jiàn)故障的檢查與排除方法.
一、有刷控制器沒(méi)有輸出 先檢查閘把輸出信號(hào)的高、低電位.如果捏閘把時(shí),閘把信號(hào)有超過(guò)4V的電位變化,則可排除閘把故障.之后,按照有刷控制器常用芯片引腳功能表,與測(cè)量出的主控芯片與邏輯芯片的電壓值進(jìn)行電路分析,并檢查各芯片外圍器件(電阻、電容、二極管)的數(shù)值是否和元件表面的表識(shí)相一致,檢查出是外圍器件或是集成電路出現(xiàn)故障.我們可以通過(guò)更換同型號(hào)的器件來(lái)排除故障. 二、無(wú)刷控制器沒(méi)有輸出無(wú)刷控制器電源與閘把的故障可以參考有刷控制器的故障排除方法予以排除.
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