基本介紹
- 中文名：控制器
- 外文名：controller
- 特點：根據車型會有所不同
- 本質：電動車部件
- 作用：車輛運行及電子器件的核心控制器
- 防水方法：採用蒲微防水透氣閥
主要功能,相關企業,改進方法,技術開發,分類,控制器電路圖,系統組成,失效原因,控制器識別,維修方法,發展新格局,
主要功能
超靜音設計技術：獨特的電流控制算法，能適用於任何一款無刷電動車電機，並且具有相當的控制效果，提高了電動車控制器的普遍適應性，使電動車電機和控制器不再需要匹配。
控制器
控制器恆流控制技術：電動車控制器堵轉電流和動態運行電流完全一致，保證了電池的壽命，並且提高了電動車電機的啟動轉矩。
自動識別電機模式系統：自動識別電動車電機的換相角度、霍爾相位和電機輸出相位，只要控制器的電源線、轉把線和剎車線不接錯，就能自動識別電機的輸入及輸出模式，可以省去無刷電動車電機接線的麻煩，大大降低了電動車控制器的使用要求。
隨動abs系統：具有反充電/汽車EABS剎車功能，引入了汽車級的EABS防抱死技術，達到了EABS剎車靜音、柔和的效果，不管在任何車速下保證剎車的舒適性和穩定性，不會出現原來的abs在低速情況下剎車剎不住的現象，完全不損傷電機，減少機械制動力和機械剎車的壓力，降低剎車噪音，大大增加了整車制動的安全性；並且剎車、減速或下坡滑行時將EABS產生的能量反饋給電池，起到反充電的效果，從而對電池進行維護，延長電池壽命，增加續行里程，用戶可根據自己的騎行習慣自行調整EABS剎車深度。
電機鎖系統：在警戒狀態下，報警時控制器將電機自動鎖死，控制器幾乎沒有電力消耗，對電機沒有特殊要求，在電池欠壓或其他異常情況下對電動車正常推行無任何影響。
自檢功能：分動態自檢和靜態自檢，控制器只要在上電狀態，就會自動檢測與之相關的接口狀態，如轉把，剎把或其它外部開關等等，一旦出現故障，控制器自動實施保護，充分保證騎行的安全，當故障排除後控制器的保護狀態會自動恢復。
反充電功能：剎車、減速或下坡滑行時將EABS產生的能量反饋給電池，起到反充電的效果，從而對電池進行維護，延長電池壽命，增加續行里程。
堵轉保護功能：自動判斷電機在過流時是處於完全堵轉狀態還是在運行狀態或電機短路狀態，如果過流時是處於運行狀態，控制器將限流值設定在固定值，以保持整車的驅動能力；如電機處於純堵轉狀態，則控制器2秒後將限流值控制在10A以下，起到保護電機和電池，節省電能；如電機處於短路狀態，控制器則使輸出電流控制在2A以下，以確保控制器及電池的安全。
動靜態缺相保護：指在電機運行狀態時，電動車電機任意一相發生斷相故障時，控制器實行保護，避免造成電機燒毀，同時保護電動車電池、延長電池壽命。
功率管動態保護功能：控制器在動態運行時，實時監測功率管的工作情況，一旦出現功率管損壞的情況，控制器馬上實施保護，以防止由於連鎖反應損壞其他的功率管後，出現推車比較費力的現象。
防飛車功能：解決了無刷電動車控制器由於轉把或線路故障引起的飛車現象，提高了系統的安全性。
1+1助力功能：用戶可自行調整採用自向助力或反向助力，實現了在騎行中輔以動力，讓騎行者感覺更輕鬆。
巡航功能：自動/手動巡航功能一體化，用戶可根據需要自行選擇，8秒進入巡航，穩定行駛速度，無須手柄控制。
控制器
控制器模式切換功能：用戶可切換電動模式或助力模式。
防盜報警功能：超靜音設計，引入汽車級的遙控防盜理念，防盜的穩定性更高，在報警狀態下可鎖死電機，報警喇叭音效高達125dB以上，具有極強的威懾力。並具有自學習功能，遙控距離長達150米不會有誤碼產生。
倒車功能：控制器增加了倒車功能，當用戶在正常騎行時，倒車功能失效；當用戶停車時，按下倒車功能鍵，可進行輔助倒車，並且倒車速度最高不超過10km/h。
遙控功能：採用先進的遙控技術，長達256的加密算法，靈敏度多級可調，加密性能更好，並且絕無重碼現象發生，極大地提高了系統的穩定性，並具有自學習功能，遙控距離長達150米不會有誤碼產生。
高速控制：採用最新的為馬達控制設計專用的單片機，加入全新的BLDC控制算法，適用於低於6000rpm高速、中速或低速電機控制。
電機相位：60度120度電機自動兼容，不管是60度電機還是120度電機，都可以兼容，不需要修改任何設定。
相關企業
高標科技成立於2002年9月，是全球領先的電動車驅動控制器廠商，公司總部位於東莞市松山湖國家級高新技術產業開發區。
公司介紹
公司致力於向消費者提供國際一流性能和品質的高端驅動控制產品，並被授予國家高新技術企業稱號。2009年至今，高標科技憑著卓越品質、穩定性能、創新產品在電動車行業內的市場占有率遙遙領先。主要產品有電動車控制器、充電器、防盜器、電機、機車防盜及新能源驅動解決方案系列產品。十年彈指一揮間，高標已從一個單一生產機車防盜器的小公司發展為全球電動驅動控制領域的領頭羊。
高標科技以方便人們的綠色出行和生活為願景，運用電氣驅動領域專業經驗，幫助不同地區的人們更方便、自由地接入到科技、環保和未來，為應對日益嚴重的氣候變化而挑戰。
高標科技——只為高端
主營業務
高標科技擁有電動車控制器、充電器、防盜器、電機、機車防盜器及電動交通工具動力總成解決方案五大產品線。其中第三代精細控制器已在市場大範圍使用多年；新一代的DSP正弦控制器也在近兩年迅速推廣開來，將會成為電動控制市場的主流；近期推出的渦輪增壓控制器是載重三輪車優良的解決方案之一；為適應移動網際網路的時代特徵，移動行車智慧型管理系統已初具雛形，將成為未來智慧型家居的一部分；另高標科技的正負脈衝智慧型充電器、防盜器、機車防盜器均占有一定的市場份額。
研發開發
隨著綠色新能源經濟的逐漸興起，電動車以其輕便、快捷、環保節能、價格適宜的特點倍受廣大消費者喜愛。隨之而來是產品同質化日趨嚴重、價格導致的廝殺愈加慘烈。而與之相對的，高標科技每年投入巨資進行技術革新和產品研發設備更新。基於對現有市場問題的分析，為高標自身品牌及廣大消費者的利益保障負責。高標科技一直從事自主研發，推出了一系列性能穩定、品質一流的電動車驅動產品。為了促進技術創新，加速產品更新換代，高標每年投入巨資進行技術革新和產品研發，設立了研發中心，引進國內一流專業研發人才和國際先進的研發設備，打造行業領先的團隊。研發中心進行自行研製開發，並與國內外大專院校、科研院所、專業機構合作。高標已擁有近100多項專利、30多項發明技術專利。
改進方法
電動車控制器應該是兼顧蓄電池及電機的實際使用情況進行綜合設計，應充分考慮蓄電池、控制器、電機三者之間的關係，將它們作為一個綜合的系統來設計，從而得到更為理想的電動車控制器。而不應該是市售的只要具有無級調速，剎車斷電、軟啟動……等功能的電動車調速器。針對電動腳踏車實際使用情況，我們對無刷電動腳踏車控制器的設計進行了改進，增設了如下的功能：
一、使電動車控制器具有輸出端短路保護功能
本控制器可以實現輸出端直接短路保護，即使在電機處於最高轉速行動時(此時往往輸出最高電壓)直接短路控制器輸出端，控制器也能很可靠的保護。在保護時電路自動降低了輸出電流，以保護蓄電池的安全，此時電流約為0.3A，並隨時檢測輸出端狀態，當輸出端故障排除後，控制器能自動恢復正常控制，具有自恢復功能，從而控制器具有自保護能力，提高了控制器和蓄電池的安全程度，也提高了對電機本身故障的耐受程度。針對電動腳踏車使用實際情況，出現堵轉是可能出現的工況之一，如控制器能對輸出端短路進行可靠保護，那么在電機堵轉條件下，控制器同樣可以進行保護，並可保護電機及蓄電池的安全。如果只具有限流功能的控制器，此時將輸出大電流(如限流14A)，這些使蓄電池(容量為12AH)處於大電流放電狀態下(14A)，將影響蓄電池的使用壽命。另外，大電流流經電機繞組，時間一長，將使電機溫升上升，導致繞組絕緣老化，輕則影響電機壽命，重則燒毀電機。
二、採用雙閉環控制系統
控制器採用雙閉環控制系統(無刷：轉速/電流雙閉環，有刷：電壓/電流雙閉環)，由於電流環存在，可以實現對電流的限幅，即可以保護電動車在處於各種正常運行情況下最大電流輸出值不會超出設定的電流限幅值，實現自動限流，這樣在任何運行情況下，蓄電池均不會出現超過設定值電流的放電過程，保證了蓄電池的安全。另外由於雙閉環的配合作用，可以使電機實現最理想的啟動過程和加速過程，使蓄電池的電流得到有效的利用，從而可以增加電動腳踏車的行駛里程。而市售控制器由於是單閉環控制系統，並依靠MC33035(MC33033)晶片的限流作用，所以在啟動和加速時經常會出現控制器大電流輸出至限流保護的運行狀態。
三、欠壓比較設計成電壓滯環自鎖比較
市面上有的控制器只具有欠壓保護功能，即當蓄電池電壓低於某一電壓值後(如32V)封鎖控制器不工作，這容易使用戶利用蓄電池的回升電壓工作(即蓄電池停止放電後，蓄電池電壓會回升2～3v)，從而造成蓄電池過放電。本控制器欠壓比較設計成電壓滯環自鎖比較，這樣可以有效地避免了蓄電池回升電壓的使用。
按上述改進設計的有刷、無刷電動車控制器，經各種負載情況，各種路況實際行駛考驗，證明其具有很高的可靠性。在堵轉運行和輸出端直接短路情況下均可實現可靠的保護，提高了無刷電動腳踏車控制器在實際運行時的可靠程度，改進後的控制器完全可以實現減少控制器的故障率，降低車輛返修率的目的。另外，由於電流環的作用，並可相對於一般市面上用的控制器可延長續駛距離近10%，行駛過程中有頻繁加減速、反覆上下坡時，電流環作用的效果更加明顯。
技術開發
整車控制器，尤其是純電動車控制器，其整車控制器研發多採用V模式開發流程。軟硬體技術的不斷發展，為並行開發提供了強有力的工具。
第一步，功能定義和離線仿真。首先根據套用需要明確控制器應該具有的功能，為硬體設計提供基礎；然後基礎Matlab建立整個控制系統的仿真模型，並進行離線仿真，運用軟體仿真的方法設計和驗證控制策略。
第二步，快速控制器原型和硬體開發。從控制系統的Matlab仿真模型中取出控制器模型，並且結合dSPACE的物理接口模組來實現與被控對象的物理連線，然後運用dSPACE提供編譯工具生成可執行程式，並下載到dSPACE中。dSPACE此時作為目標控制器的替代物，可以方便地實現控制參數線上調試和控制邏輯調節。
在進行離線仿真和快速控制其原型的同時，根據控制器的功能設計，同步完成硬體的功能分析並進行相應的硬體設計、製作，並且根據軟體仿真的結果對硬體進行完善和修改。
第三步，目標代碼生成。前述的快速控制原型基本生成了滿意的控制策略，硬體設計也形成了最終物理載體ECU的底層驅動軟體，兩者集成後生成目標代碼下載到ECU中。
第四步，純電動汽車的硬體在環仿真，目的是驗證其電動車控制器電控單元ECU的功能。在這個環節中，除了電控單元是真實的部件，部分被控對象也可以是真實的零部件。
第五步，調試和標定。把經過硬體再換仿真驗證的ECU連結到完全真實的被控對象中，進行實際運行試驗和調試。
分類
電動車控制器從結構上分兩種，我們把它稱為分離式和整體式。
1、分離式：所謂分離，是指控制器主體和顯示部分分離。後者安裝在車把上，控制器主體則隱藏在車體包廂或電動箱內，不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機間連線距離縮短，車體外觀顯得簡潔。
2、一體式：控制部分與顯示部分合為一體，裝在一個精緻的專用塑膠盒子裡。盒子安裝在車把的正中，盒子的面板上開有數量不等的小孔，孔徑4-5mm，外敷透明防水膜。孔內相應位置設有發光二極體以指示車速、電源和電池剩餘電量。
控制器電路圖
簡略地講控制器是由周邊器件和主晶片（或單片機）組成。周邊器件是一些功能器件，如執行、採樣等，它們是電阻、感測器、橋式開關電路，以及輔助單片機或專用積體電路完成控制過程的器件；單片機也稱微控制器，是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語言的解碼器、鋸齒波發生器和脈寬調製功能電路以及能使開關電路功率管導通或截止、通過方波控制功率管的的導通時間以控制電機轉速的驅動電路、輸入輸出連線埠等集成在一起，而構成的計算機片。這就是電動腳踏車的智慧型控制器。它是以“傻瓜”面目出現的高技術產品。
控制器電路圖
控制器電路圖控制器的設計品質、特性、所採用的微處理器的功能、功率開關器件電路及周邊器件布局等，直接關係到整車的性能和運行狀態，也影響控制器本身性能和效率。不同品質的控制器，用在同一輛車上，配用同一組相同充放電狀態的電池，有時也會在續駛能力上顯示出較大差別。
系統組成
電動車電機的控制系統一般由電動機、功率變換器、感測器和電動車控制器組成。
控制器
控制器電動車電動機控制系統應根據其控制算法的複雜程度，選擇比較合適的微處理器系統。較為簡單的有選用單片機控制器，複雜的可使用DSP控制器，最新出現的電動機驅動專用晶片可以滿足一些輔助系統電機控制需求。對電動汽車電動機控制器而言，一般較為複雜宜使用DSP處理器。
控制電路主要包括以下幾部分：控制晶片及其驅動系統、AD採樣系統、功率模組及其驅動系統、硬體保護系統、位置檢測系統、母線支撐電容等。
功率主迴路採用如圖4-32所示的三相逆變全橋，其中主功率開關器件為IG-BT。在大電流、高頻開關狀態下，從電解電容到功率開關模組的雜散電感對功率迴路的能耗、模組上的尖峰電壓影響較大，因而採用層疊式母線基板使電路的雜散電感儘可能小，以適應控制系統低電壓、大電流工作的特點。
失效原因
電動腳踏車有很多不起眼，但是很重要的小部件而電動腳踏車控制器就是其中之一。別看控制器不起眼，但是你的電動腳踏車的啟動、進退、停止可全靠它了。那么是那些原因能導致電動車控制器的失效呢？
1、功率器件損壞；
功率器件的損壞，一般有以下幾種可能：電機損壞引起的；功率器本身的質量差或選用等級不夠引起的；器件安裝或振動鬆動引起的；電機過載引起的；功率器件驅動電路損壞或參數設計不合理引起的。
2、控制器內部供電電源損壞；
控制器內部電源的損壞，一般有以下幾種可能：控制器內部電路短路；外圍控制部件短路；外部引線短路。
3、控制器工作時斷時續；
控制器工作起來時斷時續，一般有以下幾種可能：器件本身在高溫或低溫環境下參數漂移；控制器總體設計功耗大導致某些器件局部溫度過高而使器件本身進入保護狀態；接觸不良。
4、連線線磨損及接外掛程式不良或脫落引起控制信號丟失。
連線線磨損及接觸外掛程式接觸不良或脫落，一般有以下幾種可能：線材選擇不合理；對線材的保護不完備；接外掛程式壓接不牢。
控制器識別
1、仔細觀察做工
一個控制器的做工體現一個公司實力，同等條件下，作坊控制器肯定不如大公司的產品；手工焊接的產品肯定不如波峰焊下來的產品；外觀精緻的控制器好過不注重外觀的產品；導線用得粗的控制器好過導線偷工減料的控制器；散熱器重的控制器好過散熱器輕的控制器等等，在用料和工藝上有所追求的公司相對可信度高，對比就能看得出來。
2、對比溫升
用新送來的控制器和原來使用的控制器進行同等條件下堵轉發熱試驗，兩個控制器都拆掉散熱器，用一輛車，撐起腳，先轉動轉把達到最高速，立即剎車，不要剎死，免得控制器進入堵轉保護，在極低速度下維持5秒鐘，鬆開剎車，迅速達到最高速，再剎車，反覆同樣的操作，比如30次，檢測散熱器最高溫度點。
拿兩個控制器的數據對比，溫度越低越好。試驗條件應該保證相同的限流，相同的電池容量，同一輛車，同樣從冷車開始測試，保持相同的剎車力度和時間。試驗結束時應檢查固定mos的螺絲鬆緊程度，松得越多標明使用的絕緣塑膠粒子耐溫性越差，在長期使用中，這將導致mos提前因發熱而損壞。再裝上散熱器，重複上述試驗，對比散熱器溫度，這可以考察控制器的散熱設計。
3、觀察反壓控制能力
選取一輛車，功率可以大一點，拔掉電池，選用充電器為電動車供電，接上e-abs使能端子，確保剎把開關接觸良好。慢慢轉動轉把，太快了充電器無法輸出很大的電流，會引起欠壓，讓電機達到最高速，快速剎車，反覆多次，不應出現mos損壞現象。
在剎車時，充電器輸出端的電壓會快速上升，考驗控制器的瞬間限壓能力，此試驗如果用電池測試基本沒有效果。此試驗也可以在快速下坡時進行，當車子達到最高速後進行剎車。
4、電流控制能力
接充滿的電池，容量越大越好，先讓電機達到最高速，任選兩根電機輸出線短路，反覆進行，30次以上，不應出現mos損壞;再讓電機達到最高速，用電池正極和任選的一根電機線短路，反覆30次，這比上述試驗更嚴酷，迴路中少了一個mos的內阻，瞬間短路電流更大，考驗控制器的電流快速控制能力。
很多控制器會在這一環節出醜，如果出現損壞，可以比較兩個控制器成功承受短路的次數，越少越差;拔掉一根電機線，轉把拉到最大，此時電機不會運轉，快速接通另一根電機線，電機應能立即轉動，電機轉動中反覆插拔其中一根電機線，控制器應正常工作。這部分實驗可以驗證控制器軟體、硬體的可靠性設計。
5、檢驗控制器效率
關閉超速功能，如果有的話，在同一輛車子空載情況下測試不同控制器達到的最高速度，最高速度越高，則效率越高，續航里程也相對高。
維修方法
一：當電動車有刷控制器沒有輸出時
1、將萬用表設定在+20發(DC)檔位，先測量閘把輸出信號的高、低電位。
2、如捏閘把時，閘把信號有超過4V的電位變化，則可排除閘把故障。
3、然後按照有刷控制器常用世道上腳功能表，與測量出的主控世道民邏輯晶片的電壓值進行電路分析，並檢查各晶片外圍器件(電阻、電容、二極體)的數值是否和元件表面的標識相一致。
4、最後檢查外圍器件或是積體電路出現故障，我們可以通過更換同型號的器件來排除故障。
二：當電動車無刷控制器完全沒有輸出時
1、參照無刷電機控制器主相位檢查測量圖，用萬用表直流電壓+50V檔，檢測6路MOS管柵極電壓是否與轉把的轉動角度呈對應關係。
2、如沒有對，表示控制器里的PWM電路或MOS管驅動電路有故障。
3、參照無刷控制器主相位檢查圖，測量晶片的輸入輸出引腳的電壓是否與轉把轉動角度有對應關係，可以判斷哪些晶片有故障，更換同型號晶片即可排除故障。
控制器
控制器三：當電動車有刷控制器控制部件的電源不正常時
1、電動車控制器內部電源一般採用三端穩壓積體電路，一般用7805、7806、7812、7815三端 穩壓積體電路，它們的輸出電壓分別是5V、6V、12V、15V。
2、將萬用表設定在直流電壓+20V(DC)檔位，將萬用表黑表筆與紅表筆分別靠在轉把的黑線和紅線上，觀察萬用表讀數是否與標稱電壓相符，它們的上下電壓差不應超過0.2V。
3、否則說明控制器內部電源出現故障了，一般有刷控制器可以通過更換三端穩壓積體電路排除故障。
四：當電動車無刷控制器缺相時
電動車無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先予排除，對無刷控制器而言，還有其特有故障現象，比如缺相。電動車無刷控制器缺相現象可以分為主相位缺相和霍耳缺相兩種情況。
1、主相位缺相的檢測方法可以參照電動車有刷控制器飛車故障排除法，檢測MOS管是否擊穿，無刷控制器MOS管擊穿一般是某一個相位的上下兩個一對MOS管同時擊穿，更換時確保同時更換。檢查測量點。
2、電動車無刷控制器的霍耳缺相表現為控制器不能識別電機霍耳信號。
發展新格局
在經歷了十年高速發展之後，電動車這一民生產品，就像柴米油鹽一樣對於老百姓不可或缺。據相關資料統計，截止2013年底，全國市場電動車保有量已高達1.5億，電動車這一行業也隨著產品壽命周期的發展規律從成長、成熟期逐步邁入拐點，衰退期的到來似乎無法避免。電動車行業行銷三板斧：廣告、促銷、價格戰也難逃邊際效用遞減這一經典經濟學原理，愈發失去效果，所有的電動車廠商一片茫然，不知所措。由於行業的特殊性質，草根這一標籤一直伴隨著電動車行業的成長。也正是由於草根這一特殊性質，才使電動車更加貼近民生需求，創造了電動車行業十年爆炸增長的神話。但是隨著行業逐步進入成熟和衰退期，顯然僅僅作為草根而要在異常殘酷的市場競爭中存活下來，是如此的不現實。
