電動摩托車控制器可靠性論述

www.mydingqi.com 來源：電動車商情　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-7-3 9

1、電動摩托車控制器的實現方式與組成部分目前電動摩托車用有刷、無刷控制器普遍采用PWM調速方式，控制器內部必須要PWM發生器電路，另外還有電源電路、功率、器件、功率器件驅動電路，控制部件（轉把、閘把、電機霍耳等）信號采集與處理電路、過流、欠壓、堵轉等保護電路。 2、影響控制器可靠性的因素控制器的失效，從表現形式來看，一般有以下幾種：（1）功率器件損壞；（2）控制器內部供電電源損壞；（3）控制器工作時斷進續；（4）連接線磨損及接插件接觸不良或脫落引盧控制信號丟失。針對以上失效形式的起因分析如下： A、功率器件的損壞，一般以下幾種可能，電機損壞引起的，功率器件本身的質量差或選用等級不夠引起的，器件安裝或振動松動引起的，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。 B、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。 C、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。 D、連接線磨損及接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，對線材的保護不完備，接插件的選型不好，線束與接插件的壓接不牢。 3、提高控制器可靠性的方案了解電動摩托車控制器可能發生故障點以后，有針對性的可靠性設計就有了目標。 A、首先是功率器件的型號、品牌、產地與供應商的選擇，然后對功率器件的篩選老化，以上兩點是提高功率器件可靠性前提。電動摩托車用控制器應使用A級的IC與電子器件（C級為商用級、I級為工業級、A為車用級、M為軍用級），采用A級電路設計標準（標準略）。在此基礎上，對功率器件安裝工藝的設計和對功率器件驅動電路的設計才有意義。 B、對于控制器的內部電源，為了防止控制器內部或外部短路對電源的損壞，同時也是出于對電源自身的保護，可以把電源設計成多路獨立供電方式，這樣既可以防止局部電路（轉把、閘把、電機傳感器等）發生短路而燒壞控制器，又可以防止電源電壓異常升高而擊穿外部器件。基于以上考慮，并降低電源自身的功耗，提高電源的轉換效率，可以采用DC-DC模塊（直流變換器）來實現。由于DC-DC模塊的負載能力強，自身的功率損耗相當低（不到0.1W），這樣在提高控制器的整體效率，降低控制器的運行溫度方面有著線形穩壓器無可比擬的優點，總之,在有刷或無刷控制器的電路中，由于控制器內部電源擔負著模塊電路與電動車外圍控制器件的供電，因此控制器內部電源的可靠性就相當重要了，這樣不但能提高整個控制系統的可靠性，同時也避免了在整車裝配過程中由于誤操作而損壞控制器。 C、要克服控制器對溫度的敏感，第一是選擇溫度系數好的元器件，第二是從設計上降低各模塊電路的功率消耗，第三是盡量減少無用功消耗，第四是充分考慮到控制器的散熱。降低大電流環境下使用的MOS管的溫度，其設計要點是驅動速度(Tempo)與驅動能力一定要強，而且要選用正溫度系數的MOS管。 D、由于電動摩托車電氣系統信號的傳輸是用連接線束來完成的，出于提高電動摩托車整車線路的可靠性和提高控制器本身的可靠性出發，對電動車連接線束與接插件的要求是：連接可靠、防水、防塵、抗震、防氧化、防磨損。基于以上要求，電動車連接線束與接插件要有完備的防護套，非功率線路用接插件一定要達到汽車級的接插標準，因為電動摩托車的使用環境從某種意義上講，比汽車的使用環境還要惡劣，功率線路部分不能使用汽車電路上普遍采用的接插件。汽車電路里有大電流經過的線路基本采用壓線端子，直接用螺栓固定在接線柱上了，其大量的接插件電路只是用于汽車電子電路或燈具，這些接插件所承載的電流不是很大。電動摩托車的功率線路上應使用能承受大電流的接插件（如優質子彈頭等）。 4、控制器實時保護功能對控制器可靠性的作用對于控制器的欠壓保護功能，保護的是電池，過流保護功能不但保護了電機，還保護了控制器本身，這是控制器最基本的保護功能，如果控制器只具有欠壓與過流（或限流）保護功能，實際上是把對電機的所有保護功能全部轉化成過流（或限流）保護功能，這樣對在復雜工況下使用的電動摩托車電氣系統來說，其設計可靠性就很低了。對于無刷電機控制器，由于輸入控制變量與控制器使用的功率器件比較多，控制器可以利用各種輸入信號對控制系統完成相當完善與相當靈活的保護，這些保護功能可以有：過流保護、減流保護、低電流過載保護、電機換相信號錯誤保護，在沒有過流的情況下電機堵轉直接保護等。無刷控制器通過直接讀取各種控制信號，進行實時處理或保護，這種就可以大大提高摩托車用無刷控制器的設計可靠性，從批量使用的效果來看，采用實時控制與保護技術的無刷控制器返修率可以控制在千分之二以內。電動摩托車行駛速度(Tempo)比較快，而且行駛在機動車道上，因此絕對不允許出現飛車現象。電動摩托車在重負載啟動或突然上坡時功率將突然達到2KW以上。出于對控制器自身的保護和對電機的保護，在不影響騎行人員正常起動與突然加速的情況下，需要有堵轉保護功能。這種堵轉保護功能不是簡單的限流保護或過流保護。 5、控制器的可靠性測試一般電子產品的測試有器件測試、板級測試、成品測試，破壞性的極限測試等幾類。對于電動摩托車控制器而言，以上幾種測試必須做。需要強調的是，對于產品初期的成品測試，防高低溫老化，抗振動、抗干擾、抗電流沖擊(Impuise)，防水、防短路測試是必須要做的，而且是需要100％做測試的。 6、批量使用與質量評估通過對控制器設計可靠性的改進與嘗試，并大批量配套裝配整車，經過長時間的市場(Rialto)使用與質量追蹤，對電動摩托車用大功率有刷控制器（系統）的返修率已經控制在1KPPM以內，電動摩托車用大功率無刷控制器（系統）的返修率已經控制在2KPPM以內。