電動車控制器在電動車運(yùn)行中扮演核心角色，其關(guān)鍵功能聚焦于精準(zhǔn)調(diào)控電機(jī)的啟動、轉(zhuǎn)速及剎車斷電等操作，確保車輛穩(wěn)定、高效且安全地運(yùn)行。
一、控制器電源電路
鑒于電動車電池電壓通常在 36V 及以上，而控制器的核心元件，如單片機(jī)、各類數(shù)字電路芯片以及功率開關(guān) MOS 管，均需適配較低的工作電壓。電源電路的設(shè)計(jì)便顯得至關(guān)重要。
該電源電路由 78L15 和 78L05 共同搭建。其中，78L05 負(fù)責(zé)為數(shù)字電路供應(yīng)穩(wěn)定的 5V 電壓，而 78L15 則承擔(dān)起為功率 MOS 管的控制極提供 15V 電壓的重任，如此一來，各核心部件便能在適配的電壓環(huán)境下高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、電池欠壓和過流保護(hù)電路
電池作為電動車的動力源泉，其狀態(tài)的優(yōu)劣直接關(guān)乎車輛的使用壽命與運(yùn)行安全。倘若電池電壓因過度放電而降至過低水平，又或是在放電過程中遭遇過大電流沖擊，都極易引發(fā)電池?fù)p壞，甚至埋下安全隱患。
電池欠壓和過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，猶如給電池配備了一層堅(jiān)固的防護(hù)盾。電池電壓 D + 經(jīng) R2、R3 并聯(lián)后再與 R4 串聯(lián)分壓，所獲取的電壓被精準(zhǔn)輸送至單片機(jī) AN1，進(jìn)行 ADC 電壓檢測。一旦電池電壓滑落至預(yù)設(shè)的欠壓閾值之下，系統(tǒng)便即刻下達(dá)指令，禁止電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，以此避免電池陷入深度放電的困境。
與此同時(shí)，電機(jī)電流回路經(jīng) R55 取樣后，一路送入運(yùn)放進(jìn)行比較，比較后的信號迅速傳遞至單片機(jī)中斷，觸發(fā)過流關(guān)斷機(jī)制；另一路則經(jīng)運(yùn)放放大后，輸入至 ANO，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測與精準(zhǔn)把控。如此雙管齊下，全方位守護(hù)電池免受過流傷害。
三、轉(zhuǎn)把調(diào)速和限速電路
在騎行過程中，車速的調(diào)節(jié)關(guān)乎騎行體驗(yàn)與安全系數(shù)。轉(zhuǎn)把調(diào)速和限速電路應(yīng)運(yùn)而生，為用戶帶來便捷且精準(zhǔn)的速度掌控。
轉(zhuǎn)把接口通常連接線性霍爾或電位器，其反饋的電壓信號被精準(zhǔn)輸送至 AN3 進(jìn)行檢測。系統(tǒng)依據(jù)該信號，精準(zhǔn)計(jì)算出轉(zhuǎn)把的扭轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動車速度的無級調(diào)控，滿足用戶在不同路況下的個(gè)性化車速需求。
而限速接口則配備了一個(gè)跳線開關(guān)，當(dāng)其處于短接狀態(tài)時(shí)，R33 被接入電路，進(jìn)而調(diào)控輸入至 AN3 的電壓值。這一巧妙設(shè)計(jì)，為電動車設(shè)置了一道速度上限的防線，有效防止車速過快帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，尤其在下坡或人群密集等特殊場景下，為騎行者筑牢安全屏障。
四、剎車斷電電路
剎車操作是騎行過程中的關(guān)鍵安全環(huán)節(jié)。當(dāng)騎行者實(shí)施剎車動作時(shí)，若電機(jī)持續(xù)供電運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅會造成電能的無端浪費(fèi)，更會使剎車阻力大打折扣，增加剎車距離，嚴(yán)重威脅騎行安全。
剎車斷電電路的設(shè)計(jì)，巧妙地解決了這一問題。在剎車瞬間，H 點(diǎn)接入電壓信號，該信號經(jīng)電阻分壓處理后，精準(zhǔn)輸送至 AN4 進(jìn)行檢測。系統(tǒng)一旦判定剎車動作發(fā)生，便迅速切斷電機(jī)供電回路，確保電機(jī)即刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)，全力輔助剎車效果，為騎行者帶來安全可靠的制動體驗(yàn)。
五、無刷電機(jī)控制電路
無刷電機(jī)憑借其高效能、低噪音以及長壽命等優(yōu)勢，在電動車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其內(nèi)部構(gòu)造包含三個(gè)線圈，需借助 6 個(gè)功率 MOS 管構(gòu)成的換流器，按照既定的順序依次導(dǎo)通，才能驅(qū)動電機(jī)順暢旋轉(zhuǎn)。
具體而言，無刷電機(jī)控制遵循獨(dú)特的導(dǎo)通順序：AH 與 BL 一組、AH 與 CL 一組、BH 與 CL 一組、BH 與 AL 一組、CH 與 AL 一組、CH 與 BL 一組，周而復(fù)始，形成完整的換流周期，推動電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在電機(jī)控制電路中，RB4、RB3、RB2 三個(gè)單片機(jī)管腳肩負(fù)重任，分別輸出控制換流器上管的 PWM 信號；而 RB6、RB5、RB4 則對應(yīng)輸出控制換流器下管的 PWM 信號，通過精準(zhǔn)調(diào)控 PWM 信號的占空比，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的精細(xì)控制。
值得一提的是，電路中還巧妙融入了 4 個(gè) 74 系列數(shù)字電路芯片，各司其職卻又緊密協(xié)作。U4（74HC08D）作為 4 路與門，當(dāng) RC2 引腳輸出低電平時(shí)，可有效禁止 PWM 信號輸出，為電機(jī)控制提供關(guān)鍵的邏輯判斷支持。U5（74HC04D）擔(dān)任反相器角色，與 U3（74HC27D）及 U2（三路與或門）協(xié)同作業(yè)，受 RB1 電平管控，一方面實(shí)現(xiàn)總開關(guān)對 PWM 輸出的精準(zhǔn)調(diào)控，另一方面巧妙防止 MOS 管同時(shí)導(dǎo)通，避免引發(fā)短路故障，為電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
然而，數(shù)字電路芯片所輸出的信號，并不能直接用于驅(qū)動 MOS 管導(dǎo)通。為此，特設(shè) MOS 管驅(qū)動電路，對數(shù)字信號進(jìn)行功率放大與電平轉(zhuǎn)換，使其滿足 MOS 管的驅(qū)動要求，保障電機(jī)控制信號的精準(zhǔn)傳遞與高效執(zhí)行。
六、霍爾傳感器電路
霍爾傳感器在無刷電機(jī)的運(yùn)行中發(fā)揮著不可或缺的作用。J1 接口連接安裝于電機(jī)上的霍爾傳感器，其核心使命在于精準(zhǔn)測定電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置信息。系統(tǒng)依據(jù)霍爾傳感器反饋的位置信號，結(jié)合電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，精確調(diào)控輸出至電機(jī)驅(qū)動的 PWM 信號的時(shí)序與占空比，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速與運(yùn)轉(zhuǎn)方向的精準(zhǔn)控制，確保電機(jī)高效、平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，為騎行者帶來流暢的駕駛體驗(yàn)。
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