电动车控制器工作原理详解

电动车控制器是通过改变占空比来实现加速功能。

控制器根据车型分不同的功率(也就是控制器外观大小),不同的电压控制器主要是接受用户的 *** 控指令的。

电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就像是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等，电动车控制器也因为不同的车型而有不同。

电动车控制器内部有管理芯片，写有软件程序，根据不同的客户体验，很方便随时调整，启动力度，启动速度，电子刹车，智能延时，定时休眠，故障修复，效率匹配，降噪调节可以延展的功能会越来越多，使得电动车设计用户体验更趋人性化。

电动车控制器原理其实主要为电流控制电路，负责驱动电机转动，并能随时进行调控。

主电源48V进去分成两部分电路分别为16V和5V

16V至MOS管开关电路

5V至MCU

由MCU产生PWM信号给6路开关电路即驱动电机工作

MCU的其它I/O端口分别设计有电池欠压检测

MOS管保护

高/低电平刹车

ABS刹车

手把输入

霍尔信号等等

1、主电源引脚Vss和Vcc① Vss接地② Vcc正常 *** 作时为+5伏电源2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2① XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 ② XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/ ， 和 /Vpp① RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接 图2-9 8051引脚排列图上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。② ALE/ 正常 *** 作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的 ）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。 对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（ 功能）③ 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间， 在每个机器周期内两次有效。 同样可以驱动八LSTTL输入。④ /Vpp 、 /Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当 /Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当 /Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。4、输入/输出引脚P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。① P0口（P0.0 - P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。② P1口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。。③ P2口（P2.0 - P2.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。④ P3口（P3.0 - P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载 回答人的补充 2009-12-04 15:19

PIC16F72单片机控制的电动自行车C源程序，原理图及设计说明

[table=98%][tr][td][color=black][u]PIC16F72单片机控制的电动自行车C源程序，原理图及设计说明[/u][/color][/td][/tr][tr][td]

[table=95%][tr][td]PIC16F72单片机控制的电动自行车驱动系统C程序

PIC单片机控制的电动自行车驱动系统C程序

.46.

#include <pic.h>

//电动车双闭环程序，采用双闭环方式控制电机，以得到最好的zh 转速性能，并且可以

//限制电机的最大电流。本应用程序用到两个CCP 部件，其中CCP1 用于PWM 输出，以控

//制电机电压；CCP2 用于触发AD，定时器TMR2、TMR1，INT 中断，RB 口电平变化中断，

//看门狗以及6 个通用I/O 口

#define AND 0xe0 //状态采集5，6，7 位

#define CURA 0X0a //电流环比例和积分系数之和

#define CURB 0X09 //电流环比例系数

#define THL 0X6400 //电流环最大输出

#define FULLDUTY 0X0FF //占空比为1 时的高电平时间

#define SPEA 0X1d //转速环比例和积分系数之和

#define SPEB 0X1c //转速环比例系数

#define GCURHILO 0X0330 //转速环最大输出

#define GCURH 0X33 //最大给定电流

#define GSPEH 0X67 //最大转速给定

#define TSON 0X38 //手柄开启电压1.1 V，TSON*2 为刹车后手柄开启电压，即

//2.2 V

#define VOLON 0X4c //低电压保护重开电压3.0 V 即33 V

#define VOLOFF 0X49 //低电压保护关断电压2.86 V 即31.5 V

volatile unsigned char DELAYH,DELAYL,oldstate,speed,

speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,

voltage//寄存器定义

static bit sp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,

off,shutdown,curpid//标志位定义

static volatile unsigned char new[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,

0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff}//状态寄存器表

//------------PIC16F877 初始化子程序------------

void INIT877()

{

PORTC=0X0FF//关断所有MOSFET

TRISC=0X02//设置C 口输出

PIE1=0X00//中断寄存器初始化，关断所有中断

TRISA=0XCF//设置RA4,RA5 输出

TRISB=0XEF//RB 口高三位输入，采集电机三相的霍尔信号

PORTC=new[(PORTB&AND)>>5]//采集第一次霍尔信号，并输出相应的信号，导通

//两个MOS 管

T2CON=0X01//TMR2 4 分频

CCPR1L=0X0FF//初始时PWM 输出全高

CCP1CON=0X0FF//CCP1 设置为PWM 方式

CCP2CON=0X0B//CCP2 设置为特殊方式，以触发AD

ADCON0=0X81//AD 时钟为32 分频,且AD 使能,选择AN0 通道采集手

//柄电压

TMR2=0X00//TMR2 寄存器初始化

TMR1H=0X00//TMR1 寄存器初始化

TMR1L=0X00

T1CON=0X00//TMR1 为1 分频

CCPR2H=0X08

CCPR2L=0X00//电流采样周期设置为TAD=512 μs

PR2=0XC7//PWM 频率设置为5 kHz

ADCON1=0X02//AD 结果左移

OPTION=0XFB//INT 上升沿触发

TMR2ON=1//PWM 开始工作

INTCON=0XD8//中断设置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1

ADIE=1//AD中断使能

speedcount=0x00//转速计数寄存器

speed=0x7f//转速保持寄存器

spe=1//低速标志位

sp1=1//低速标志位

oldstate=0x0ff//初始状态设置，区别于其他状态

count_ts=0x08//电流采样8 次,采集1 次手柄

count_vol=0x00//采样256 次手柄,采集1 次电池电压

ts=1//可以采集手柄值的标志位

ADGO=1//AD采样使能

TMR1ON=1//CCP2 部件开始工作

}

//------------延时子程序---------------

#pragma interrupt_level 1

void DELAY1(x)

char x

{

DELAYH=x//延时参数设置

#asm

DELAY2 MOVLW 0X06

MOVWF _DELAYL

DELAY1 DECFSZ _DELAYL

GOTO DELAY1

DECFSZ _DELAYH

GOTO DELAY2

#endasm

}

//-----------状态采集子程序----------------------

void sample()

{

char state1,state2,state3,x

do {

x=1

state1=(PORTB&AND)//霍尔信号采集

DELAY1(x)

state2=(PORTB&AND)

}while(state1-state2)//当三次采样结果不相同时继续采集状态

if(state1-oldstate!=0) //看本次采样结果是否与上次相同，不同

//则执行

{oldstate=state1//将本次状态设置为旧状态

state1=(oldstate>>5)

PORTC=new[state1]//C 口输出相应的信号触发两个MOS 管

if(sp1==1){spe=1sp1=0}

else { //如果转速很低，则spe 置1

spe=0sp1=0

speedcount<<=1

state3=(TMR1H>>2)//否则，spe=0,计转速

speed=speedcount+state3//speed 寄存器为每256 μs 加1

}

speedcount=0

}

}

//-----------------AD 采样子程序----------------------

void AD()

{

char x

ADIF=0//清AD 中断标志位

if(ts==1){ //如果为手柄采样，则采样手柄值

CHS0=1//选择电流采样通道

count_vol=count_vol+1//电池采样计数寄存器

spepid=1//置转速闭环运算标志

ts=0tsh=ADRESH//存手柄值

if(count_vol==0) { //如果电池采样时间到，则选择AN2 通道，采集电池电压

CHS0=0CHS1=1volflag=1x=1DELAY1(x)ADGO=1

}

}

else if(volflag==1) { //电池采样完毕，进行相应的处理

CHS1=0CHS0=1volflag=0voltage=ADRESHlowpower=1

}

else { //否则，中断为采样电流中断

speedcount=speedcount+1//speedcount 寄存器加1，作为测量转速用

if(speedcount>0x3d) sp1=1//如果转速低于1 000 000 μs/(512 μs*3eh*3)

// 则认为为低速状态

currenth=ADRESH

curpid=1

count_ts=count_ts-1

if(count_ts==0) { //如果手柄时间到，则转入手柄采样通道

CHS0=0count_ts=0x08ts=1x=1DELAY1(x)ADGO=1

}

}

}

//-------------刹车处理子程序------------------

void BREAKON()

{

char x

off=0//off清零，如果是干扰则不复位

shutdown=0

if(RB0==1) { //如果刹车信号为真，则停止输出电压

ADIE=0//关AD 中断

INTE=0//关刹车中断

CCPR1L=FULLDUTY//输出电压0

TMR1ON=0//关CCP2，不再触发AD

for(ADGO==1) continue//如正在采样，则等待采样结束

ADIF=0//ADIF 位清零

CHS0=0//选择通道0 采样手柄

CHS1=0

x=1

DELAY1(x)

do {

ADGO=1

for(ADIF==0)continue

ADIF=0

CCPR1L=FULLDUTY

asm("CLRWDT")

tsh=(ADRESH>>1)

}while(tsh>TSON||RB0==1)//当手柄值大于2.2 V 或刹车仍旧继续时,执行以

//上语句

off=1//置复位标志

}

}

//---------欠保护子程序-------------------

void POWER()

{

char x

lowpower=0

voltage>>=1//电压值换为7 位，以利于单字节运算

if(voltage<VOLOFF) { //电池电压小于3*k(V)时保护

ADIE=0

INTE=0

TMR1ON=0

CCPR1L=FULLDUTY

for(ADGO==1)continue

ADIF=0

CHS0=0CHS1=1

x=1

DELAY1(x)

do{ADGO=1

for(ADIF==0)continue

ADIF=0

voltage=(ADRESH>>1)

CCPR1L=FULLDUTY

asm("CLRWDT")

}while(voltage<VOLON)//电池电压小于35 V 时继续保护

off=1//置复位标志

}

}

//------------电流环运算子程序-----------------

void CURPI()

{ static int curep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00

union data{int pwm

char a[2]}b//定义电流环运算寄存器

curpid=0//清电流运算标志

curep=curek*CURB//计算上一次偏差与比例系数的积

if(currenth<2)currenth=2//如果采样电流为零，则认为有一个小电流以利于

//使转速下降

currenth>>=1

curek=gcur-currenth//计算本次偏差

curuk=curuk+curek*CURA-curep//按闭环PI 运算方式得到本次输出结果，下

//面对结果进行处理

if(curuk<0x00) { //如果输出小于零，则认为输出为零

curuk=0CCPR1L=FULLDUTYCCP1X=0CCP1Y=0

}

else if(curuk-THL>=0) { //如果输出大于限幅值，则输出最大电压

curuk=THLCCPR1L=0CCP1X=0CCP1Y=0

}

else { //否则，按比例输出相应的高电平时间到CCPR1 寄存器

b.pwm=THL-curuk

b.pwm<<=1

CCPR1L=b.a[1]//CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff将PWM 寄存器的高半字节

if(b.pwm&0x80!=0) CCP1X=1

else CCP1X=0

if(b.pwm&0x40!=0) CCP1Y=1

else CCP1Y=0

}

}

//---------------转速环运算子程序-----------------------

void SPEPI()

{ static int speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00

int tsh1,speed1//转速寄存器定义

spepid=0//清转速运算标志

if(spe==1) speed1=0x00//若转速太低，则认为转速为零

else speed1=0x7f-speed//否则计算实际转速

if(speed1<0) speed1=0

speep=speek*SPEB

tsh1=tsh-0x38//得到计算用的手柄值

speek=tsh1-speed1

if(tsh1<0) {speuk=0gcur=0} //当手柄值低于1.1 V 时，则认为手柄给定为零

else { //否则，计算相应的转速环输出

if(tsh1>=GSPEH) //限制最大转速

tsh1=GSPEH

speuk=speuk+speek*SPEA-speep//计算得转速环输出

if(speuk<=0X00) {speuk=0x00gcur=0x00}//转速环输出处理

else if(speuk>GCURHILO) { //转速环输出限制，即限制最大电流约12 A

speuk=GCURHILOgcur=GCURH}

else { //调速状态时的输出

gcur=(speuk>>4)&0x0ff

}

}

}

//-----------主程序-------------------------

main()

{

for(){

INIT877()//单片机复位后，先对其进行初始化

off=0//清复位标志

for(off==0) { //复位标志为零，则执行下面程序，否则复位

if(curpid==1) CURPI()//电流PI 运算

else if(spepid==1) SPEPI()//转速PI 运算

else if(lowpower==1) POWER()

else if(shutdown==1) BREAKON()

asm("CLRWDT")

}

}

}

//---------中断服务子程序---------------------

#pragma interrupt_level 1

void interrupt INTS(void)

{

if(RBIF==1) {RBIF=0sample()}

else if(ADIF==1) AD()

else if(INTF==1) {shutdown=1INTF=0} //刹车中断来，置刹车标志

设计思路：

目 的

目前电动车市场各种功能无刷控制器琳琅满目，种类繁多。普通模拟专用芯片已是穷途末路，而利用单片机控制则能做到“只有想不到，不怕做不到”地步，五花八门的单片机纷纷推向电动车这个新兴的行业。我公司根据电动车市场的流行趋势，制定了无刷控制器的设计方案。

功能概述

目前电动车市场上的控制器分有刷控制器和无刷控制器两大类，由于有刷电机输出扭距小，效率低，需要定期更换炭刷等诸多缺点而逐步被输出扭距大、效率高、使用寿命长的无刷电机取代。根据电动车车型分简易车和豪华车型以及电动摩托车，简易车功率一般在250W以下，而豪华车都在350W以上，设计时必须考虑。简易车的常用功能有1：1助力、巡航、电量及工作状态显示。

工作模式有自动和手动切换两种。豪华车型根据客户的随意性有很多功能，主要有飞车保护、软ABS刹车、反充电、双动力（档位切换）、电机锁（关闭电源电机锁定）等。

为方便调试和防止非法解密，设计采用专用调试工具，外接一个带有键盘和显示器（数码管）的工具来设定一些基本参数，如欠压値、限流、相位选择和工作电压选择等。可以利用单片机内部或外接EEPROM保存设置参数。通过该调试工具达到系列产品的通用性。

主要技术参数

1 基本功能

1.1 工作电压

键盘设定，分12、24、36、48、60、72V档，根据输入电压采样值，确定欠压保护值，单节电池保护电压为10.5V±0.5V，低于该值关闭输出。由于取样电压有相应的误差，用键盘应可以微调。欠压工作方式：当电源电压低于设定值时，关闭输出，当电源电压滞回到大于设定值2V时，开启输出。另一种方式为当电源电压低于电池容量的50％时，相应缩减输出脉宽，以10个百分点逐减，到设定值时减为零即关闭输出，滞回则相反。

1.2 调速电压

调速把输出电压范围为1～4.2V，控制器起点电压应高于1V，控制器的脉宽调制范围应设定为1.38～3.8V，大于3.8V输出为全打开。

1.3 刹车断电

分高电平、低电平和ABS三种方式，高、低电平控制方式由键盘设定，ABS单独引脚控制，该功能如不用时，I/O口可以指定其它功能。

1.4 限流

当取样信号到达设定点时，采用对PWM进行递减的方法，来减小电机电流，使输出电流不超过设定值。即最大输出电流恒定在设定点。设定值由键盘设定，以便调试。

1.5 过流保护：

由于MCU单片机A/D采样速度的因素造成输出电流大于设定值，在这种情况下，设定一个保护值，关闭输出，一般设定为大于限流值2～3A。此值应由键盘设定。

1.6 堵转保护

限流值保持1～3秒后，关闭输出。

1.7 相角选择

60度/120度选择，键盘设定。

1.8 1：1助力

输入3：2占空比的开关信号1～5.5Hz对应调速把的电压信号为2～3.8V，根据输入频率的变化，改变输出PWM的占空比，以控制骑行速度。

1.9 巡航

手动/自动选择由键盘设定，手动按钮低电平有效，按钮按下2秒进入手动巡航方式；自动巡航方式为调速把恒定在某一点8S后（信号电压必须大于启动电压），控制器自动进入巡航方式。

1. 10限速

采用减小PWM脉宽的方法，此值由键盘微调，初始值定义为PWM最大值的45％。低电平为限速方式。

1.11 故障指示

闪1正常、闪2刹车、闪3 RAO、 RBO、闪4 下驱动、闪5上驱动、闪6缺相、闪7 RBO、闪8欠压。故障状态指示利用专用调试器的指示灯指示。

1.12 飞车保护

调速电压＞4.5V，上电调速电压＞1.5V关闭输出保护。即当调速把地线开路和打开电门锁前调速把已转动时。

1.13 反充电

滑行充电、EBS刹车充电、滑行充电选择，用I/O端口选择，低电平为滑行充电。输出一个指示信号，指示灯亮为充电状态。

2 附加功能

2.1 动态显示

1、故障显示2、电量及骑行状态显示3、速度显示（发光管）

2.2 双动力

根据电机的转速设定一个切换点，该切换点的值由键盘设定。

2.3 档位切换

由一个按钮开关设定三档的速度，初始状态为最低速，按钮的工作方式为按下按钮开关，松开后进入档位状态，档位为循环方式。档位速度可由键盘微调。

2.4 指针仪表

速度分相线输出、霍尔信号、单片机输出。

2.5 防盗锁

输入一个信号锁定电机，推动越快阻力越大（此功能或做成电机锁，电锁关闭后实现）。

2.6 参数设定

显示窗由两部分组成第一部分为功能序号，第二部分为参数值，按键由三个按钮分别代表模式、加、减，设置的参数保存在EEPROM存储器中。设定器与单片机的通讯采用I2 C方式。

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