电动车维修技术及原理

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1、电动车维修 技术及原理 首先要了解一下电动车的整体电路组成电动车电气原理图（无刷电机）新增电动自行车电原理图电动车转把，闸把的结构，信号特征及改制1转把的形式、信号特征及其信号改制 电动车的转把有3根引线：分别是电源（+5V），地线，转把信号线（线形连续变化信号）。电动车上使用的转把有光电转把和霍耳转把两种，目前采用霍耳转把的电动车占绝大多数。霍耳转把的内部电路如图：常见线性霍尔元件型号有3501 3503 3508 3515 3516 3517 3518霍耳转把输出电压的大小，取决于霍耳元件周围的磁场强度。转动转把，改变了霍耳元件周围的磁场强度，也就改变了霍耳转把的输出电压。在电动车上使用的

2、霍耳转把的信号有以下几种：转把的种类输出电压正把/5V供电反把5V供电单霍耳转把 1.1-4.2(最多)4.2-1.1(少量)单霍耳转把 2.6-3.7(极少)3.7-2.6单霍耳转把 1-2.52.5-1单霍耳转把 2.5-44-2.5双霍耳转把0-5 5-0光电转把0-5(少量)5-0其中最常用的是以下两种信号的转把：1-4.2V（俗称正把），4.2-1V（俗称反把）。两种信号的转把中，是1.0V4.2V的转把占绝大多数。其它输出电压的转把，目前市场中存在很少，已成为事实中的非标产品，这种非标的转把在早期的电动车上使用比较多。因此目前市场上通用的控制器绝大多数是识别1-4.2V转把信号的产

3、品。当电动车的转把或控制器需要维修更换时，一旦遇到转把信号与控制器不匹配的情况时，这就需要对转把进行改制，使其输出信号能匹配控制器。转把输出信号改制：将转把拆开，改变转把里面磁钢工作面的极性，就可以改变转把输出的电位。如果转把内有两个磁钢，分别将两个磁钢都转180，再装好；如果转把内只有1个磁钢，将磁钢取出，反转180后，装好转把，这样就改变了转把里面霍耳元件工作磁场的起始位置，从而实现了转把输出信号的改制。如图：2闸把的形式与刹车信号及其信号改制转把信号是电动车电机旋转的驱动信号，闸把信号是电机停止转动的制动信号。电动车标准要求电动车在刹车制动时，控制器应能自动切断对电机的供电。因此电动车闸

4、把上应该有闸把位置传感元件，在有捏刹车把动作时，将刹车信号传给控制器，控制器接受到刹车信号后，立即停止对电机的供电。电动车闸把的位置传感元件有机械式微动开关（分机械常开和机械常闭两种）和开关型霍耳感应元件（分刹车低电位和刹车高电位两种）两种。常见单极性开关霍尔元件型号的型号有：3122 3123 3141 3143 3144 3161 3240 3361 3362其典型内部电路如下：（开关霍耳元件电路原理图）一般机械常开的刹车信号是常高电位，当刹车时，闸把内部的微动开关闭合，其信号变成低电位。一般机械常闭的刹车信号是常低电位，当刹车时，闸把内部的微动开关打开，其信号变成高电位。一般电子低电位闸

5、把的刹车信号是常高电位，当刹车时，闸把内部的霍耳元件信号翻转，其信号变成低电位。一般电子高电位闸把的刹车信号是常低电位，当刹车时，闸把内部的霍耳元件信号翻转，其信号变成高电位。 刹车信号高低电位的变化，是控制器识别电动车是否处于刹车状态，从而判断控制器是否给电机供电。当电动车的闸把或控制器需要维修更换时，会遇到闸把信号与控制器不匹配的情况时，这就需要对闸把进行改制，使其输出信号能匹配控制器。因此在维修实践中，不论闸把的形式如何，也不论控制器识别何种刹车信号，应做到能对各种形式的刹车信号进行适当改进，以匹配成控制器能识别的信号。电动车主要由电机，控制器，电池，充电器四部分组成，人称“四大件”所以

6、接下来，从电机入手(电动车)直流无刷电机的原理与控制直流无刷电机在各个方面得到广泛的应用，处处都可以见到它们的踪影，种类也很繁多，因为本人从事的是电动车方面的行业，故在这里我们主要讲讲电动车上直流无刷电机的原理和控制它的结构图如下：（这是一个小型直流无刷电机的结构图）当然电动车上的无刷电机线圈更多，不过和下面介绍的原理是一样的。这样做的目的是为了简化，同时也是为了使大家更易于理解。其实无刷电机的原理很简单，概括的说就是：当给内置霍耳传感器接通电源时，这些霍耳传感器将信号输入到控制器，其实这些信号间接反映了转子所处的位置。控制器对这些信号经过判断之后，作出相应的输出，并给相应的线圈通电，通电产生

7、了磁场。因为同性相斥，异性想吸的原理，定子和转子就相对移动。普通无刷电机的定子是线圈（上面连有霍耳传感器），于是转子（磁钢及轮子）受迫转动。转子一转动，内置霍耳传感器的输出信号便发生改变，控制器又输出不同方向的电流而该输出产生的磁场又刚好再次和固定磁场（磁钢）同性相斥，异性相吸，结果再次迫使转子转动，接着霍耳传感器的输出信号又再次发生改变.这样周而复使，轮子就不断转动（每次霍耳信号改变，控制器产生的电流方向要与电机所要求的一致才行，也就是相序要匹配，轮子才会朝一个方向运动）。电机内部霍耳传感器的正电源线即红线一般接512v直流电。而以5V居多。霍耳的信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据

8、三个霍耳的信号控制器能知道此时应该如何给电机的线圈供电（不同的霍耳信号，应该给电机线圈提供相对应方向的电流），就是说霍耳状态不一样，线圈的电流方向不一样。二，无刷电机的运行原理霍耳信号传递给控制器，控制器通过电机相线（粗线，不是霍耳线）给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，其实霍耳一般安装在定子上）发生转动，霍耳感应出新的位置信号，控制器粗线又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转），这就是电子换相。如图所示 图1 图2 图

9、3 图4 图5电动自行车电机故障的检修 电机的故障有机械故障与电气故障两大类，机械故障比较容易发现，而电气故障就要通过测量其电压或电流进行分析判断了。我们现在介绍电机常见故障的检测与排除方法。一、 电机的空载电流大 将万用表置于直流20A挡位，将红、黑表笔串联接在控制器的电源输入端。打开电源，在电机不转动的情况下，记录下此时万用表的最大电流数值A1。 转动转把，使电机高速空载转动10s以上。等电机转速稳定以后，开始观察并记录此时万用表的最大数值A2。 电机的空载电流=A2-A1 各种电机的无故障最大极限空载电流参考表如下： 当电机的空载电流大于参考表极限数据时，表明电机出现了故障。电机空载电流

10、大的原因有： 电机内部机械摩擦大。 线圈局部短路。 磁钢退磁。 我们继续往下做有关的测试与检查项目，可以进一步判断出故障原因或故障部位。二、电机的空载/负载转速比大于1.5 打开电源，转动转把，使电机高速空载转动10s以上。等电机转速稳定以后，用手持式速度/转速测量计测量此时电机的空载最高转速N1。 在标准测试条件下，行驶200m距离以上，开始测量电机的负载最高转速N2。空载/负载转速比=N2N1 当电机的空载/负载转速比大于1.5时，说明电机的磁钢退磁已经相当厉害了，应该更换电机里面整套的磁钢,在电动车的实际维修过程中一般是更换整个电机。三、电机发热 用非接触式的红外线温度计，或万用表的温度

11、测量挡位（带温度测量的万用表），测量电机端盖的温度超过环境温度25以上时，表明电机的温升已经超出了正常范围，一般电机的温升应在20以下。 电机发热的直接原因是由于电流大引起的。电机电流I，电机的输入电动势E1，电机旋转的感生电动势（又叫反电动势）E2，与电机线圈电阻R之间的关系是： I=（E1-E2）R I增大，说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁引起的或者是线圈短路、开路引起的。 在电动车的整车的维修实践中，处理电机发热故障的方法，一般是更换电机。四、电机在运行时内部有机械碰撞或机械噪音 无论高速电机还是低速电机，在负载运行时都不应该出现机械碰撞或

12、不连续不规则的机械噪音。不同形式的电机可以参考上表运用不同的方法进行维修。五、整车行驶里程缩短，电机乏力 25环境温度时,标准试验条件下，用不同形式的电机装配的整车，其续行里程不一样，我们可以参照下表的数据下判断整车的续行里程是否正常。表格里的数据是新电池充满电时与新电机配合所跑出来的实际续行里程数的60%，如果实际行驶的里程数小于参考数，我们可以判定为整车的续行里程短。 整车乏力表现为电机上坡力量小，启动时间长，带人试车速度明显减慢。 整车续行里程短与电机乏力（俗称电机没劲）的原因比较复杂。但是当我们排除了以上4种电机故障之后，一般说来，整车续行里程短的故障就不是电机引起的了。这和电池容量的

13、衰减，充电器充不满电池，控制器参数漂移（PWM信号没有达到100%）等有关，这些问题我们在下面的相关章节中介绍。六、无刷电机缺相 无刷电机缺相一般是由于无刷电机的霍耳元件损坏引起的。我们可以通过测量霍耳元件输出引线相对霍耳地线和相对霍耳电源的引线的电阻，用比较法判断是哪只霍耳元件出现故障。 为保证电机换相位置的精确，一般建议同时更换所有的三个霍耳元件。更换霍耳元件之前，必须弄清楚电机的相位代数角是120还是60，一般60相角电机的三个霍耳元件的摆放位置是平行的。而120相角电机，三个霍耳元件中间的一个霍耳元件是呈翻转180位置摆放的。再来就是控制电路电动车控制器的分类命名及通用模块电路结构参数

14、和典型电路一、电动车控制器的分类命名控制器的功能主要是控制电机旋转速度，并对整车的电气系统进行有效的保护。根据所要驱动的电机的形式，参数的不同，要选择的控制器的参数也不同。国标对电动车用控制器的命名标准如下：1、控制器的命名生产厂家派生代号（12号）位大写字母额定电流（一般2位数字）额定电压（一般2位数字）产品名称代号ZK：有刷电机用普通型驱动控制器ZKC：有刷电机用智能型驱动控制器WZK：无刷电机用普通型驱动控制器WZKC：无刷电机用智能型驱动控制器命名举例ZK3610A：普通有刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家A类产品。ZK3610C：普通有刷控制器，额定电压36V，额定电流1

15、0A，厂家C类产品。ZKC2410KA：智能有刷控制器，额定电压24V，额定电流10A，厂家KA类产品。WZK3610C：普通无刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家C类产品。WZKC3610E：智能无刷控制器，额定电压36V，额定电流10A，厂家E类产品。2、控制器的结构一、电动自行车用各种型号的控制器特点如下表：控制器名称代表型号结构功率管数价格骑行模式功能描述普通有刷ZK3610A简单1-2低单一“电动”骑行功能欠压、限流/过流智能有刷ZKC3610E简单1-2中“助力”、“电动”、“定速”欠压、限流/过流、故障自检/显示普通无刷WZK3610A复杂6高单一“电动”骑行功能欠压、

16、限流/过流智能无刷WZKC3610E复杂6高“助力”、“电动”、“定速”欠压、限流、电机堵转保护、缺相保护、故障自检/显示 各种控制器的特点不一样，其内部的工作原理也不一样，下面我们分别介绍各种控制器的电路结构与典型的电路图。二、通用模块电路结构与通用参数1.典型有刷控制器的模块电路与电路图一般普通有刷控制器的原理框图如下：内部稳压电源提供控制器内部电子元件的工作电压。PWM发生芯片可以根据转把的输入电压输出相应脉冲宽度的方波给MOS管驱动电路。MOS管驱动电路将PWM信号整形提供给MOS。MOS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间，受PWM信号的控制。欠压保护电路是当电池电压降低到控制器

17、设定值以下时，PWM芯片停止了PWM信号的输出，以保护电池不至于在低电压情况下放电。限流保护（或过流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护电池、控制器、电机等不会出现允许范围以上的大电流。普通有刷控制器的代表型号是ZK3610A，其典型电路图如下：对普通有刷控制器来讲，一般有以下通用参数：标称项目使用参考额定电压匹配使用的电池额定电压额定电流允许长时间放电的最大电流欠压保护电池电压在保护数值以上允许给电机供电限流过流保护允许短时间放电的最大电流使用温度控制器内部元器件能正常工作的温度范围转把信号可以正常调速的转把信号电压数值刹车信号刹车时，闸把信号的高低电位根据电动车实际使用的环境

18、（如温度等）和匹配的部件（如电池电压、转把、闸把、电机功率等），选择参数合适的控制器2.典型无刷控制器的模块电路与电路图一般普通无刷控制器的原理框图如下： 内部稳压电源提供控制器内部电子元件的工作电压。主处理芯片根据无刷电机的霍耳信号对上三路和下三路的MOS管驱动电路给出有选择性的打开与关闭信号，以完成对电机的换向。同时，根据转把的输入电压大小将相应脉冲宽度的载波信号与下三路MOS管导通信号混合，以达到控制电机速度的目的。MOS管驱动电路将PWM信号整形放大，提供给MOS。另外，对于上三路的三个MOS管来说，它们的驱动电平要求高于电池供电电压，因此MOS驱动电路还要具有升压功能，将上三路的MO

19、S管导通信号变成高于电池电压的超高方波信号。MOS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间，受导通信号与PWM信号合成的混合信号控制。欠压保护电路是当电池电压降低到控制器设定值以下时，PWM芯片停止了PWM信号的输出，以保护电池不至于在低电压情况下放电。限流保护（或过流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护电池、控制器、电机等不会出现允许范围以上的大电流。 普通无刷控制器的代表型号是WZK3610A，其典型电路图如下：对普通无刷控制器来讲，一般有以下通用参数： 标称项目使用参考额定电压匹配使用的电池额定电压额定电流允许长时间放电的最大电流欠压保护电池电压在保护数值以上允许给电机供电

20、限流过流保护允许短时间放电的最大电流使用温度控制器内部元器件能正常工作的温度范围转把信号可以正常调速的转把信号电压数值刹车信号刹车时，闸把信号的高低电位电机相位允许匹配60度/120度相角的无刷电机其参数的使用可以参考有刷控制器参数的使用说明，需要强调的是无刷控制器相位必须和无刷电机相位一致，电机才能转动。最具典型的有刷控制器电路图这里介绍一款最具代表性用LM339制作的有刷控制器电路图.原理见图:这款有刷控制器采用了故障率非常低的通用元件，是非专用PWM芯片有刷控制器的典型代表。一般脉宽调功率开关管的占空比（也叫导通比）大，电机转速就高，反之，导通比小，电机转速就低。决定功率开关管导通比的就

21、是脉宽调制器（PWM），是电压比较器的一种，它的一个输入是速度转把的速度电压信号，另一个是基准电压，基准电压是一个幅度不变的锯齿波（三角波），这些就是最基本的调速电路组成。生产厂家一般还扩充一些电路，这些电路有的是增加了部分功能，有的则是完善了某些性能。 该控制器以PWM为中心，前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测，后面有驱动、功率开关等。每部分都是独立的，检查调试都比较方便。三角波发生器由IC1A、R8, R9, R14,R15, R16, C8、D6、组成施密特振荡器，C8上产生三角波。脉宽调制器是IC1B，它的输入之一6脚来自C8上的三角波；输入之二7脚是来自速度转把的速度信

22、号。1脚输出调宽脉冲，送互被推挽放大器。互补推挽驱动由Q1,Q2组成，脉冲高电平到来，上管NPN管Q1导通，12V加到功率管T1的栅极，T1导通；脉冲低电平到来，Q1截止，下管PNP管Q2导通，将T1栅极的电荷迅速放掉，T1截止。电池欠压保护由IC2C组成电压比较器，当电瓶电压低于31.5V时，它的14脚变为低电位，相当于将转把速度信号降到接近0V，通过PWM和驱动，最终使VDMOS截止。过电流保护由IC2D组成电压比较器，当过电流时，R17右端电位变低，通过R18加到IC2D11脚，比较器翻转13脚变为低电位，同样相当于将转把速度信号降到接近零状，通过PWM和驱动，最终使VDMOS截止,电机

23、慢慢停转.几款有刷电动自行车控制器伟星有刷电机控制器一款带继电器的有刷电机控制器ZKC3615MZ有刷电机控制器新旭WMB型24V280W有刷电机控制器电动自行车无刷控制器电原理图电动车无刷电机控制器专用芯片33035各管脚的作用直流无刷电机控制器MC33035的原理及应用1 概述MC33035无刷直流电机控制器采用双极性模拟工艺制造，可在任何恶劣的工业环境条件下保证高品质和高稳定性。该控制器内含可用于正确整流时序的转子位置译码器，以及可对传感器的温度进行补偿的参考电平，同时它还 具有一个频率可编程的锯齿波振荡器、一个误差信号放大器、一个脉冲调制器比较器、三个集电极开路顶端驱动输出和三个非常适

24、用于驱动功率场效应管 （MOSFET）的大电流图腾柱式底部输出器。此外，MC33035还有欠锁定功能，同时带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特 性。其典型的电机控制功能包括开环速度、正向或反向、以及运行使能等。2 管脚排列及功能定义MC33035的管脚排列如图1所示，各引脚功能定义见表1。图 1表1 MC33035的管脚功能定义输 入输 出60度SA SB SC120度SA SB SC正向/反向 使能 电流检测顶部驱协AT BT CT底部驱动AB BB CB1 0 01 0 01 1 00 1 10 0 11 1 01 1 01 1 01 0 10 0 11 1 10

25、1 01 1 01 0 11 0 00 1 10 1 11 1 01 1 01 0 00 0 10 0 11 1 01 1 00 1 00 0 01 0 11 1 00 1 10 1 01 0 01 0 00 1 01 1 01 0 01 1 01 1 00 1 01 1 00 1 01 1 10 1 00 1 00 1 10 1 00 1 10 1 10 1 00 1 10 0 10 0 10 0 10 1 01 0 10 0 10 0 01 0 10 1 01 0 11 0 01 0 11 1 1X X X1 1 10 0 00 1 00 0 0X X X1 1 10 0 0V V VV

26、V VX 0 X1 1 10 0 0V V VV V VX 1 X1 1 10 0 0表中,V表示六个有效传感器或驱动组合中的一个，X表示无关；输入逻辑0定义为小于85mV，逻辑1为于115mV表2 三相六步换向器真值表3 工作原理MC33035的内部结构框图如图2所示。MC33035 内部的转子位置译码器主要用于监控三个传感器输入，以便系统能够正确提供高端和低端驱动输入的正确时序。传感器输入可直接与集电极开路型霍尔效应开关或者 光电耦合器相连接。此外，该电路还内含上拉电阻，其输入与门限典型值为2.2V的TTL电平兼容。用MC33035系列产品控制的三相电机可在最常见的四 种传感器相位下工作。

27、MC33035所提供的60度/120度选择可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的传感器相位 电机。其三个传感器输入有八种可能的输入编码组合，其中六种是有效的转子位置，另外两种编码组合无效。通过六个有效输入编码可使译码器在使用60度电气相 位的窗口内分辨出电机转子的位置。表2所列是其真值表。MC33035直流无刷电机控制器的正向/反向输出可通过翻转定子绕组上的电压来改变电机转向。当输入状态改变时，指定的传感器输入编码将从高电平变为低电平，从而改变整流时序，以使电机改变旋转方向。电机通/断控制可由输出使能来实现，当该管脚开路时，连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶

28、部和底部驱动输出时序。而当该脚接地时，顶端驱动输出将关闭，并将底部驱动强制为低，从而使电动机停转。MC33035中的误差放大器、振荡器、脉冲宽度调制、电流限制电路、片内电压参考、欠压锁定电路、驱动输出电路以及热关断等电路的工作原理及操作方法与其它同类芯片的方法基本类似，这里不多述。4 实际控制电路4.1 三相六步电机控制电路图3所示的三相应用电路是具有全波六步驱动的一个开环电机控制器的电路连接图。其中的功率 开关三极管为达林顿PNP型，下部的功率开关三极管为N沟道功率MOSFET。由于每个器件均含有一个寄生箝位二极管，因而可以将定子电感能量返回的电 源。其输出能驱动三角型连接或星型连接的定子，

29、如果使用分离电源，也能驱动中线接地的Y型连接。在任意给定的转子位置，图3所示的电路中都仅有一个顶部和底部功率开关（属于不同的图腾柱）有效。因此，通过合理配置可使定子绕组的两端从电源切换到地，并可使电流为双向或全波。由于前沿尖峰通常在电流波形中出现，并会导致限流错误。因此， 可通过在电流检测输入处串联一个RC滤波器来抑制类峰。同时,Rs采用低感型电阻也有助于减小尖峰。4.2 有刷电机控制电路虽然MC33035是专为控制无刷直流电机而设计的，但它也可以用来控制直流有刷型电机。图4所示就是一个使用MC33035来控制直流有刷型电机的典型应用电路实例。图4中，MC33035通过驱动一个H型电四桥可用最

30、少的器件来控制一个有刷电机。该控制 的关键在于：要将输入传感器编码为100，同时，在控制器正向/反向管脚为逻辑电平1时，还应产生一个顶部到左Q1和底部到右Q3的驱动信号，而当正向/ 反向管脚的逻辑电平为时，则应产生顶部到右Q4和底部到左Q2的驱动。该编码可以保证H型驱动同时满足方向和速度控制的要求。该控制器可在大约25kHz 的脉宽调制频率下正常工作。电机速度的控制可通过调节误差放大器同相输入端的电压来输入。而电机电流的逐周限流则可由检测H型电桥电机电流并通过电阻Rs 到地之间所产生的电压（100mV门限）来实现。由于利用过流检测电路可改变电机转向，因此，在工作时，使用正常的正向/反向切换不需

31、要在变向前完全停 止。CY8C24423构成的电动车无刷控制器系统 电动车作为一种新型的代步工具，已经实实在在地被人民群众所接受。尤其是在当前油价飞涨、摩托车牌照发放受限，汽车的梦想可望而不可即的情况下，电动车越来越受到老百姓的青睐。在中国这样一个“自行车王国”，电动车的市场空间是值得期待的。业内人士预测，未来几年内，电动车的容量几乎相当于自行车的市场容量，全国4.5亿辆自行车用户中至少有3亿的用户将成为电动车的用户。随着电动车市场趋向成熟，无刷电机电动车逐渐占据了80%以上的市场份额，无刷电机控制器也在不断的技术进步中被广大用户所喜爱，并且将会不断地推陈出新，以丰富的功能来适应市场的变化。

32、PSoC微处理器是美国赛普拉斯半导体公司推出的一种现场可编程片上系统。片内备有通用模拟和数字模块，用户可根据开发需要，随意调用模块，实现混合信号阵列的动态配置。文中以CY8C24423为例，介绍PSoC在电动车无刷电机控制器上的应用，它将对电压电流信号的放大、处理、模数转换功能，以及PWM信号输出功能全部集成到微处理器的内部完成，减少了芯片的外围器件，提高了系统整体的集成性能和可靠性。 可编程片上系统 由美国赛普拉斯半导体公司倡导并推出的完全基于通用IP模块，由可编程选择来构成产品SoC的设想，并把单片机的发展从MCU推动到SoC的新阶段。这种可编程的SoC取名为可编程片上系统(PSoC)，由

33、基本的CPU内核和预设外围器件组成，就是在一个专有MCU内和周围集成了PSoC模块(可配置的模拟和数字外围器件阵列)，利用芯片内部可编程互联阵列，可以有效地配置芯片的模拟和数字电路资源，达到可编程片上系统的目的。 与传统的MCU相较，从根本意义上讲PSoC系列是一种微控制器，而且是一种可编程片上系统微控制器，它的出现使设计者逐步摆脱了板级电子系统设计方法层次而进入芯片级电子系统设计，减少了单片机的品种和规格，同时更有利于新品开发和升级换代。与同种价位的普通单片机比较，其丰富的内部资源、新颖的设计界面、灵活的设计方式、简单的编程技巧都使其极具特点。PSoC完全不同于以往的传统的微处理器。PSoC

34、开发者不需要自己构建ADC、DAC和其它外围设备，可以通过PSoC的配置性进行资源调配，而且PSoC为控制器成功的引入动态可重新配置功能，真正实现在线可编程，由此可见，一个PSoC微控制器就能代替多种类型的单片机。 PSoC的内部框图结构及资源 赛普拉斯CY8C2129系列的内部结构如图1所示。其资源包括： 图1：CY8C24423内部系统资源框图 1. 处理器内核 PSoC微处理器CY8C2129系列器件使用强大的8位哈佛结构处理器内核(M8C CPU)，它具有独立的程序存储器和数据存储器总线，处理器速度可达24MHz。拥有丰富的M8C架构指令，并可进行I/O和内存上的操作。此外系统提供便捷

35、的寻址方式。 CPU内核具有完善的快速乘加能力，PSoC系列所有处理器中都有一个乘法器/加法器(MAC)。MAC系统中作为一个独立的组件，并映射到特定的寄存器地址空间，由输入寄存器和输出寄存器，能执行带符号的88乘法运算和32位的加法运算。只要把数据传送到输入寄存器在下一个指令周期，在输出寄存器就能得到运算结果。寄存器加速内存数据交换，大大提高了处理数据的速度。 2. 内存储器 PSoC系列器件拥有灵活的片内存储器，包括416KB的快速程序存储器(Flash Program Memory)以及256字节的片内SRAM数据存储器，速内存可擦写100,000次，并可分块实时修改，不同的型号芯片闪存

36、的容量不同。此外，系统具有串行编程功能(ISSP)，即在程序头(Programme Pod)或者用户板上的闪存可通过串行的方式，把程序固化到内部程序闪存存储器中。PSoC对片内存储器提供多种保护加密方式。以保证用户敏感信息的安全。这个功能允许用户有选择性的对内存模块的读写操作加锁和写操作保护。这允许对部分代码进行升级，而不会泄漏重要数据。 3. PSoC模块 在每一个PSoC芯片中共有若干个PSoC数字模块。PSoC片内的数字模块减少了多种微控制器类型和外设元件的需求。数字PSoC模块可以配置成各种各样的用户模块，比如时间定时器、实时时钟、脉宽调制(PWM)和死区脉宽调制(DB PWM)、循环

37、冗余核对模块、全双工(UARTS)、串行主从通信(SPI)功能。PSoC软件开发包提供了PSoC模块自动配置，用户只需简单地选择需要功能块，PSoC软件开发包就能产生正确的配制信息和器件数据手册。 在每一个PSoC芯片中还有若干个模拟PSoC模块，芯片内的模拟PSoC模块可以减少CPU复杂的系列编号以及对外设的需求。模拟PSoC模块可以配置许多外设功能，譬如12个PSoC模块可以提供11位-模数转换、8位逐次逼近式模数转换、8位直接模数转换、12增量式模数转换、可编程增益放大器、采样和保持功能、可编程滤波器、差分比较器和片内温度传感器等。PSoC系统包含三种类型的模拟模块：连续时钟模块(CT)

38、，A类和B类开关电容(SC)模块。 4. 通用I/O PSoC微控制器的通用I/O数量从6到44位不等，具体根据不同型号来确定。每个I/O功能可编程选择。在输出模式中可选择输出驱动方式，模拟输出驱动可达40mA。通过内部上拉或者下拉电阻输出，强输出，可设置输出最大的驱动电流达25mA。所有引脚都能作为中断电源，通过引脚信号变化产生中断。并可选择位上升沿触发终端、下降沿触发。引脚能与模拟模块相连。此外，还有用作斯密特触发器的TTL、I/O。 5. 振荡器 PSoC系列器件有多种振荡器可供选择，总能为CPU时钟、模拟PSoC模块和数字PSoC模块的时钟，找到合适的振荡器。主要有内部达到24/48M

39、Hz的主振荡器、一个32.768MHz外部晶体振荡器和内部低速振荡器。主振荡器误差为2.5%，且没有外部补偿，外部晶体振荡器可对PLL选定精度，内部低速振荡器一般作为PSoC模块和看门狗/睡眠定时器的时钟。可使用时钟分频器，从而优化代码执行速度和减少功耗。 6. 专用外设 PSoC系列器件还提供一些专用外设，包括看门狗/睡眠模式时钟(Watchdog/Sleep Timer)、可设定电压阀值的电源低电压检测(LVD/POR)、中断控制器、采样抽取器(Decimator)、片内温度传感器和片内电压参考等。 7. 静态COMS器件 PSoC微处理器系列运用了先进Flash工艺的全静态CMOS器件，

40、实现高度低电压功能。通常电压保持在3.0到5.5V DC，使用片内开关式电压汞可使工作电压降低到1.0V DC，工作于-4085。 电动车无刷控制器系统 由CY8C24423构成的电动车无刷控制器系统原理框图如图2所示。 图2：电动车无刷控制器系统原理框图 要让图中所示的电机转动起来，首先控制部就必须根据电机霍尔感应到的电机转子目前所在位置，然后决定开启(或关闭)MOSFET的顺序，如上图中之A上、B上、C上(这些称为上桥功率晶体管)及A下、B下、C下(这些称为下桥功率晶体管)，使电流依序流经电机绕组线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转

41、子转动到霍尔传感器感应出另一组信号的位置时，控制器又再开启下一组MOSFET，如此循环电机就可以按同一方向继续转动，直到控制器决定要电机转子停止，此时则关闭MOSFET，要电机转子反向则MOSFET开启顺序相反。 一个最基本的电动车用无刷电机控制器所需要实现的功能包括除了转把调速外，还应该包括欠压保护，过流保护，刹车断电等。另外近年来还有一些实用且流行的功能如定速巡航、ABS刹车再生制动、1:1助力等等。从上面的原理框图可以很清楚地看出，整个系统只用了一个PSoC芯片便实现了上述的所有控制功能。图3为本文设计的无刷控制器半成品实物图。 图3：电动车无刷电机控制器半成品实物外形图 除了上述功能外

42、，本系统借助PSoC芯片强大而灵活的配置资源，还具有普通控制器所不具备的以下优点： 1. 超静音：启动及全程行驶过程中噪声极低，大大超越了传统的无刷控制器，减小电机振动，大大延长电机的寿命； 2. 低发热：采用国际先进的同步整流技术，大幅度降低控制器的热损耗，提高了整车的能量使用效率，延长了续驶里程； 3. 多重限流保护：既做到平均值限流，又做到峰值限流。峰值限流在每个PWM周期中都对电流波形进行检测，防止超过MOSFET的最大允许电流，在任何情况下不会烧毁； 4. 平均值：限流使控制器能够在各种不同的电机上保持相同的限流值，而且轻、重负载，甚至堵转情况下限流值都不变。这样大大便于生产调试和整

43、车厂检验； 5. 防飞车功能：解决了无刷控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象，提高了系统的安全性； 6. 堵转保护功能：电机堵转3秒以上控制器自动保护，防止烧毁电机； 7. 短路保护功能：电机三根相线输出端任意两端短路或三端全短路，控制器不会烧毁。 以上功能均不增加硬件成本，采用PSoC可编程片上系将外围器件减到最少，大部分功能由芯片内部来完成，大大降低了硬件成本，并且减少了故障点。本系统中所用SoC芯片引脚及功能如图4所示。 图4 CY8C24423在本系统中的引脚定义说明图 而芯片内部模块结构如图5所示。 图5：本系统所用PSoC内部模块说明图 由图5可以看出，本系统共采用了7种类型的P

44、SoC内部模块，其中模拟模块包括AD转换器ADCINC_1、可编程放大器PGA_1、比较器CMPPRG_1、四路模拟开关AMUX4_1、数模转换器DAC6_1。数字模块包括AD转换器ADCINC_1、8位带死区的PWM模块PWMDB8_1、8位定时器模块Timer8_1。这样很好地利用了CY8C24423的内部资源，也节省了很多原本要在芯片外部使用的外设芯片。 本系统的控制软件流程如图6所示。 图6：控制软件基本流程 由于PSoC的开发系统PSoC Designer支持C语言编程，配有功能强大的C语言编译器，所以主程序采用C语言编写，这样简单、直观、可移植性好。 本文小结 通过本文介绍的电动车

45、无刷电机控制器系统，可以略略窥见PSoC芯片的强大的可配置功能，在芯片内部配置连接就好像在设计一款新的芯片一样。整个系统用的元器件极少，比其他的无刷控制器方案具有巨大的成本优势。 PSoC方便、快捷的设计界面，面向对象的设计开发系统，混合信号阵列的模块化及动态可配置功能使其在嵌入式系统应用中拥有更为灵活的设计方式，使设计人员能够随意创建新的系统功能。利用PSoC可以快速、便捷地完成相应程序的开发工作，缩短产品的研发周期，降低开发成本和生产成本。通过片上系统的可编程混合信号阵列的集成应用及动态配置，极大提高了工作效率，使开发成本降低了1/2、PCB的板级空间缩减了l/3、生产成本降低了1/5。一

46、款电动自行车无刷控制器电原理图(pic16f72+74hcXX)松正48V350W无刷电机控制器电路图关于电池如何使电动车电池寿命更长（原理篇）对于骑行电动车的朋友，特别像配置大功率电机的朋友，一般半年到一年左右就要更换电池，如何让电池的使用寿命延长以延长更换电池的周期是每个购车的朋友都十分关心的问题。 在这一期里我们先介绍一下铅酸电池的工作原理。首先看下它们的反应方程式：铅酸电池它是以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，我们把这二种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与了化学反应。从上述反应原理可以看到，在放电时，正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅。在正常情况下，所

47、生成的硫酸铅结构疏松，并且其晶体非常细小，电化学活性很高。在充电时这种活性很高的硫酸铅可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通过这种稳定的可逆过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。如何使电动车电池寿命更长（注意事项篇）对于电池和充电的注意事项，我们分成两类：绝对不允许（禁止）和最好不要（建议）：禁止：1，严禁将电池的正负极短路2，禁止经常使用到欠压保护电路起作用的时候才充电3，禁止经常在未充满电的情况下拔下充电器的电源来使用电动车4，禁止闲置时间过长（不得超过三天，且所剩电量应大于40%），禁止亏电存放5，如果发现连续充电10小时后还没有转灯，应马上停止充电，检查电池的温

48、度是否发烫。会的话应该尽早送修，无法立即送修者，应控制充电总时间不超过8小时，否则电池将会因膨胀变形而损坏。不转灯原因有三：一，充电器参数不匹配，产生漂移;二，线路问题;三，是电池因素：失水，电池内部有单格短路，硫化较为严重。排查方法： 1,检查充电器是否损坏，充电参数是否符合要求（有的人用48V的充电器来充36V的电池组），看是否电压偏高（14.8V/个以上的）或涓流转换电流偏低2,检查充电回路保险丝是否接触良好，保险丝座有无烧焦痕迹，检查连线插接头接触是否良好，包含充电器的插头的车上的插座。3,查看电池内部是否有干涸现象，即电池是否缺液严重。干涸的电池应补加纯水或1.05g/cm3的稀硫酸

49、，进行维护充放电进行修复，同时测量单格电压，看是否有单格短路的存在。4,还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。硫化严重的话，内阻增大，充电就会引起严重发热。极板的不可逆硫酸盐化，可通过充放电测量其端电压的变化来判定。在充电时，电池的电压上升特别快，某些单格电压特别高，放电时电压下降特别快。出现上述情况，可判断电池出现不可逆硫酸盐化。如果发现有不可逆硫酸盐化，应进行均衡充电法进行修复。6，禁止电池的最大放电电流超过额定容量150%，也就是如果是6-DZM-10（常说的那种12AH的电池）的电池，它的最大放电电流为10150%15A,如果是6-DZM-17的电池它的放电电流大为17150%约为25A

50、,如果是20AH的的电池最大放电电流为30A。这样也同样的限制了控制器限流值的大小建议：1，最好不要在未充满电的情况下拔下充电器的电源来使用电动车。还有应注意的是：转灯并不表示此时的电池已经充满电，差不多只有95%99%，需要继续浮充23个小时来把它充满。2，做到及时充电，闲置时间最好不超过12个小时，同时应增加相应浮充的时间。3，使用量较少者，最好使用到50%80%后再充电，有利于延长电池使用寿命。4，在电池使用一年后，每间隔2个月，最好恒流充电一次，电流大小为C15，时间20小时。5，少拉重物，速度不要开得太快，减小电池的放电电流。6，缓慢加速，减小大电流对电池，控制器及电机的冲击。如何使

51、电动车电池寿命更长（方法之总结篇）首先由电池本身引起的和电池生产的原因，这是我们所不能控制的，我们所能做的，那就只有挑选了。现在的电池厂家琳琅满目，质量又各不一样，如何挑选电池成为一个难题。 第一，我们考虑的是品牌（我是指电池品牌，而不是电动车品牌。为什么有的电动车品牌信不过呢？因为，即便有的是名牌！现在很多经销商为了利益和退货方便，往往不是使用原厂配套的品牌电池，而是本地生厂质次的电池。所以，大家在买车的时候留一下心，可以问问是什么牌子的电池。）如果金钱方面允许的话，尽量选择品牌电池，如超威，天能，松下，贵是贵了，可质量比较信得过，如果价格上无法承受，那就选择一些（各个地方都有）口碑好，价格

52、适中的电池。千万不要贪图便宜。 其次，考虑的是售后服务。售后服务要有保障。弄清楚电池的真实保修期。有的维修组织，会人为缩短电池的保修期，尤其是更换全新电池的时间，一般的对于新购电动自行车，一般为一年保修，半年内容量不足60%，可以更换全新，半年至一年内更换经厂家重新配组后的电池；而电摩，一般为半年至八个月保修，三个月内容量不足60%可以更换全新，三个月至保修期结束更换经厂家重新配组后的电池。 曾经有一个人问我为什么14AH的电池比10AH的电池轻！我们同样额定电压的电池，容量越大的电池质量（重量）越大，那么那个14AH的电池就是假14AH的电池，其实它就是10AH的，这是商家的一种促销手段（说

53、它骗人也不完全是，因为可能是用20小时率（20HR)放电得出来的结果，而按国家标准是按2小时率(2HR)，得出来的结果，就应该是10AH的了），因为容量越大的电池，价格越贵，而且路程跑得更远。对于电池，我就只讲以上那些，因为和我们关系最大的是使用的问题，接下来我们着重讲怎么使用才能使电动车电池寿命更长。 对于铅酸电池，它的寿命终结最主要的原因是什么？硫化。对就是硫化，在前面我们已经说过只要是铅酸蓄电池，在使用的过程中都会硫化，我们根本无法解决，但是我们有办法减小硫化的产生，这是我们所能控制的，而且我们在前面也说过了产生硫化的原因：大电流放电，无法及时充电，深度放电，频繁充电，充电时间过短，充电

54、器本身引起的因素等。要减小电池的硫化，延长电池的使用寿命，首先就要改善电动自行车的使用环境：1.少搭载重物，控制好车速和刹车，避免大电流放电。加速的时候，特别是起步的时候，应缓慢转动转把，有时可以停顿一下，待速度上来的时候才继续加速。车子行驶过程中，不宜频繁地启动、刹车，如遇需要刹车的时候，可提前放开转把，尽量让车子靠惯性行驶。这样子的话，不但可以避免大电流放电对电池的损害，而且还可以增加续行里程。2.及时充电。使用后应及时充电，最好不超过半个小时，如果还需要再使用就不用了如果一天之内，要骑好几趟，而且间隔时间又比较长，那可以选择晚上一次性充电，而且应适当延长充电时间12小时，也就是转灯后（因

55、为各充电器充满指示方法不尽相同，所以我在此统称转灯，就不说跳绿灯不跳绿灯了，还是其它，下同）35个钟头。如果一天的骑行的里程大于或等于50%，那就得天天充电（确定不再使用后）如果你骑行的路程小于续行里程的30%，你可以选择两天充一次电，如果更少，可以适当延长，但不能超过3天。同样应适当延长充电时间。总的来说要注意：最好不要在未充满电的情况下就拔下电源来使用使用的时候坐到额定里程的50%80%再充电。 不宜频繁地给电池充电，因为电池的充放电循环数次是一定的，一般在300次左右，频繁给电池充电会加重电池正极板上地活性物质软化脱落，还会导致板栅腐蚀加快。定期深放电。定期深放电也是对维持电池容量的一种

56、好办法，这是为什么呢？不是说铅酸电池没有记忆效应，为什么要深放电呢？具体原因大家可以在结尾处发表一下评论探讨一下，各抒已见嘛。这一点，我想等大家发表完意见之后再说出我的看法，请不要见怪！至于周期嘛，一般新购三四个月的电池不用，从四个月至八个月开始，每两到三个月一次，一年以上的每月一次。其实这种方法比较适合那些日使用量较小的人，因为，很多人使用时都是很不规律的，谁能保证不会有一次半次的坐到欠压保护的时候。所以你们也不必完全效仿，知道一下有这么回事就好了。 或许有人会问，使用后不是要及时充电吗，否则容易造成硫化。没错，但是：浅放电时，里面的硫酸铅浓度不会很大，结晶比较慢，比较少，还没成为大结晶，比

57、较可以用方法来去除硫化。比如充电时彩用正负脉冲，过充电法等。而且我们增长的浮充的时间，可以对硫化的电池有一定的防止作用。3.做好欠压保护，避免深度放电12V铅酸电池的最低保护电压为10.5V，如果是36V电池组，最低保护电压就是31.5V，目前大多数车厂采用的控制器欠压保护电压也都是31.5V。表面上看这是可行的，但是，实际当36V电池组只剩下31.5V电压时，由于电池存在差异，肯定就会有一个电池电压已经低于10.5V ，该电池就处于过放电状态。这时候，过放电的电池容量急剧下降，硫酸铅浓度增加，盐化加快，这时对电池的损伤很大，其实影响不仅仅是该单只电池，而是影响整组电池的寿命。实际中当电池电压低于32V以后一直到27V，所增加的续行里程也就两三公里，而对电池的损伤却非常大。因此，虽然控制器有欠压保护，但是最好不要使用到那个时候的时候才来充电。建议：为防止电池过放电，欠压保护最好设置比标准高0.5V2V之间，这个值