详解电动车控制器结构原理与维修

详解电动车控制器结构原理与维修控制器的结构与原理（一）控制器的组成与工作原理 1有刷控制器的结构与工作原理 电动自行车的控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动车整车中的核心部件。它的主要作用是控制电动机的转速。控制器和调速转把配合，控制电动机的转速，能随刹车开关的闭合使电动机断电。并通过仪表控制线路，使仪表显示电源电压、欠压及行驶里程。另外控制器还加入其他功能，例如定速巡航、零启动、反充电（能量再生）、行车里程计算与显示、电制动和智能助力控制，以及各种状态的指示功能等。 控制器的工作是由脉冲信号控制功率管的开启和关闭时间，决定电动机换向的顺序和时间，从而决定电动机的转向和转速。 目前电动自行车的控制器，无论是有刷的还是无刷的，普遍采用脉宽调速（PWM）方式，控制器内部必须具有PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制部件（转把、闸把、电动机霍尔等）信号的采集与处理电路、过电流与欠电压等保护电路。 （1）有刷控制器的结构 有刷控制器的外形如图1所示。有刷控制器的内部主要由集成电路和外围元器件组成。有刷控制器的内部结构如图2所示。 （2）控制器的工作原理有刷控制器的工作原理如图3所示。 1）放电电路 该电路的主要功能是把蓄电池电压经限流电阻器，由稳压集成电路稳压后向控制器输出其内部电路所需要的正常工作电压，如12 V、15V和18V等，然后12V电压再经三端稳压集成电路7805或主芯片内部5V稳压电路输出5V电压，供给外接元器件（转把和闸把）作为电源电压。在实际电路中，转把有5V或6. 25V供电电压，而闸把有5V、12V、15V、18V等几种供电电压。 2）欠电压保护电路 当蓄电池电压降低到设定值以下时，控制器保护电路检测到此信号并反馈到主芯片，主芯片切断输出控制信号，使电动机得不到供电电压而停转，从而保护蓄电池不出现低电压过放电现象。 3）限电流保护电路 当电动机异常或其他原因造成场效应晶体管电流增大时，限电流保护电阻上的电压相应升高，该升高电压加到主芯片控制电路而使主芯片内部逻辑电路动作，切断输出驱动信号，场效应晶体管因无驱动电压而截止，电路得到保护。 4）驱动电路 驱动电路是把主芯片输出的微弱驱动脉冲电压加以放大，加到场效应晶体管的栅极，使其达到良好的饱和状态而导通。 5）输出电路 控制器的输出功率管一般使用场效应晶体管，它的栅极得到驱动后，场效应晶体管饱和导通。它相当于一个电子开关，导通时相当于开关闭合，接通电动机的工作电源，电动机得到电而转动。场效应晶体管截止时，相当于切断电动机工作电源，电动机失电而停转。 6）集成电路 集成电路的主要功能是把转把、闸把及欠电压保护电路、过电流保护电路的信号，经内部电路放大、转换处理后输出相应的信号，控制场效应晶体管的导通或截止。 （3）有刷控制器的外部连接线 普通型有刷控制器与外部件的连接线一般有9根引线，分别是电源正负极引线2根、转把引线3根、闸把引线2根和电动机引线2根。智能型有刷控制器还有3根助力器引线。普通型有刷控制器的外部连接线如图4所示。 36V有刷控制器与外部连接，如图5所示。2无刷控制器的结构与工作原理 无刷控制器的工作原理如图6所示。 （1）稳压电路 控制器内部稳压电路将蓄电池电压经限流电阻器、三端稳压集成电路稳定成12V、15V和18V，根据电路所需电压，分别供主芯片、三相驱动电路及欠电压保护电路作为正常时的工作电压。 （2）主芯片集成电路 该电路的主要功能如下。 1.输出5V电压供外接转把、闸把作为电源电压。 2.根据无刷电动机的状态，霍尔检测元件检测到的信号对三相驱动电路产生相应驱动电压，使三相驱动电路轮换工作。 3.集成电路还将转把、闸把及欠电压保护电路、限流保护电路的输入控制信号经内部相关电路输出不同的控制信号。 （3）驱动电路 无刷控制器根据电动机的需要设置3个相同的驱动电路。驱动电路将主芯片输出的脉冲信号加以整形、放大后提供给输出级的功率管。除此之外，由于驱动电压高于电源电压，因此驱动电路应包含升压电路。（4）输出电路 输出电路由6个相同的大电流功率管组成。它的导通和截止在时间和相位上是有先后顺序的，否则电动机不能转动。（5）欠电压保护电路 该电路主要是为防止蓄电池在低压下出现过放电现象而设计的。当蓄电池端电压下降到控制器设定值时，保护电路工作，并且将检测信号加到主芯片内部，当主芯片内部电路检测不到保护信号时，主芯片切断驱动信号，输出功率管因得不到驱动励磁电压而不工作，从而保护蓄电池不在低电压下放电。（6）限流保护 该电路主要对控制器输出大电流时进行控制，即保护蓄电池、控制器、电动机在安全范围内工作。当电动机负载加重时，功率管的输出电流增大，此时限流电阻器上的电压随功率管的电流增大而升高，当该电压加到主芯片时，主芯片检测到该电压，控制功率管的导通时间，使功率管不在大电流下工作。 小提示 无刷无霍尔控制器与无刷自学习控制器 （1）无刷无霍尔控制器 现在有一种改良的无刷控制器不需要霍尔元件也可以感受到线包在磁场中的位置信号。这样控制器到电动机的线只有三根主相位线。如果电动机反转，把任意两根线调换一下就可正转。目前这种控制器在自行车起步时的控制还不完美，一般起步时有噪声，电机会抖动，电机起步后运行平稳正常。 （2）无刷自学习控制器 目前市场还有一种称为万能自学习的无刷控制器，不分60和120相位角，把电动机和控制器连线对颜色插好，把刹车断电线接好，按照说明书的方法让控制器自学习，不需要调线就可使控制器和电动机连接线接好。 有的控制器电源线有三根，除了粗红和粗黑线外还有一根细红线。这种控制器的粗红和粗黑线直接接到电池上，不经过电门锁，但是控制器还不能工作，而要让细红线经过电门锁，打开电门锁后细红线给控制器内的继电器（电子开关）一个电压信号，继电器打开后控制器才能工作。 3无刷控制器的外部引线 无刷控制器的外部引线较多，其内部电路与有刷控制器相比较复杂。无刷控制器的外部引线如图7所示。 （1）电源线 无刷控制器的电源线有3根，通常使用三芯插件，其中粗红线为电源正极线，粗黑线是电源负极线，细红色（或橙色）线是电门锁线。 （2）转把线 无刷控制器的转把线有3根，通常使用三芯白色插件，其中红线是电源5V供电线，黑线是负极线，细绿线是信号线。 （3）电动机线 无刷控制器的电动机线有8根引线，其中3根蓝（A相）、绿（B相）、黄（C相）粗线是电动机相线，采用弹头形插件。另外5根引线是电动机的霍尔元件引线，采用5芯插件，分别是霍尔元件的公共电源正极红线、公共负极黑线、A相霍尔输出蓝线、B相霍尔输出绿线和C相霍尔输出黄线。 （4） 11助力线 无刷控制器的1 : 1助力线有三根，通常采用三芯小黑色插件（这样与转把插件才有区分），其中红线是电源5V供电线，黑线是负极线，绿线是信号线。 （5）低刹线 无刷控制器的低刹线有两根，通常采用二芯白色插件，其中红（或白）线是5V刹车信号线，黑线是负极线。 （6）高刹线 无刷控制器的高刹线只有一根，通常采用绿白线，二芯白色插件。 （7）仪表线 无刷控制器的仪表线只有一根，通常采用绿线，弹头插件。 小提示： 一般情况下，无刷电动机控制器输出引线颜色与所接器件的对应关系见表1。 无刷控制器与外部电路连接48V无刷控制器与外部电路连接如图8所示。 （4）有刷控制器电路的工作过程 当打开电源锁后仪表上得到供电，电源指示灯亮显示蓄电池电量。同时控制器也得到供电。此时，电动机不转，但是控制器输出5V电压给转把内的霍尔元件供电。 当旋转转把时，转把信号线输出14. 2V电压，此电压传递给控制器，控制器的电动机引线输出040V由低到高的直流电压给电动机线圈，电动机开始由慢到快旋转。 当手捏闸把时，控制器得到50V（低电平刹车）的刹车信号电压，断开电动机供电，电动机停止运转，起刹车断电的作用4无刷控制器电路的工作过程 当打开电源锁后，仪表上得到供电，电源指示灯亮，显示蓄电池电量。同时控制器也得到供电。此时，电动机不转，但是控制器输出5V电压给转把内的霍尔元件供电。 当旋转转把时，转把信号线输出14.2V电压，此电压传递给控制器，控制器的零启动功能使电动机启动，电动机启动后，其内部的磁钢转动，使霍尔传感器产生对应的位置信号，使霍尔元件输出05V的开关信号电压，此信号传递给控制器，控制器的三相引线输出038V的由低到高的交流电压，此电压给电动机线圈，电动机开始由慢到快旋转。 当手捏闸把时，控制器得到50V（低电平刹车）的刹车信号电压，断开电动机供电，电动机停止运转，起刹车断电的作用。 5无刷控制器与电动机调线 无刷电动机共有8根引线，其中3根蓝（A相）、绿（B相）、黄（C相）粗线是电动机相线（即线圈引出线）。另外5根引线是无刷电动机的霍尔元件引线，分别是霍尔元件的公共电源正极红线、公共电源负极黑线、A相霍尔输出蓝线、B相霍尔输出绿线和C相霍尔输出黄线。无刷电动机的8根引线如图9所示。 无刷电动机有线圈引线3根、霍尔引线5根，这8根引线必须和控制器相应的相线一一对应连接，电动机才能正常旋转，否则电动机不能正常转动。由于无刷电动机与无刷控制器还没有统一的生产标准，所以无刷电动机与无刷控制器的8根引线颜色对应接线后电动机也不一定会正常旋转。无刷电动机的8根引线与控制器对接示意图如图10所示。 无刷电动机的电角度有两种，即60和120。60的电动机接线有两种正确的接法，一种是正转；另一种是反转。120的电动机有6种接法，3种正转；3种反转。在电角度对应的前提下，如果控制器颜色与电动机颜色对应后转动还是不正常的话，则要进行调线。无刷电动机与控制器的连接有6根引线，需对调6次，因此共有36种接法。在实际维修中，为了方便维修，通常是霍尔插头直接插上，之后调整电动机引线。以下给出6种规律接法，基本有1种能让电动机运转正常。 1.电动机线蓝色对控制器蓝色，电动机线绿色对控制器绿色，电动机线黄色对控制器黄色。 2.电动机线蓝色对控制器蓝色，电动机线绿色对控制器黄色，电动机线黄色对控制器绿色。 3.电动机线黄色对控制器黄色，电动机线蓝色对控制器绿色，电动机线绿色对控制器蓝色。 4.电动机线绿色对控制器绿色，电动机线蓝色对控制器黄色，电动机线黄色对控制器蓝色。 5.电动机线蓝色对控制器黄色，电动机线黄色对控制器绿色，电动机线绿色对控制器蓝色。 6.电动机线黄色对控制器蓝色，电动机线蓝色对控制器绿色，电动机线绿色对控制器黄色。 以上接法一一试过，如果无刷电动机反转，则表明无刷控制器与无刷电动机的相角是匹配的，可以通过调整电动机与控制器的相线来调整电动机的转向，将无刷电动机与无刷控制器的霍尔引线的绿色和黄色交换接线，同时将无刷电动机与无刷控制器的主相线蓝色和黄色交换接线，见表2。 另外，需要特别说明，无刷电动机的换相是由控制器来实现的，所以它的反转需要对调两组引线，见表2中箭头。需要反转时，绝对不可通过反接控制器电源来实现，这样会损坏控制器。 小提示 控制器的识别 （1）有刷控制器 有刷直流电动机和控制器连接一般有两根引线，正负极对应相接即可。即其中红线接电源正极，黑线接电源负极。若电动机正、负极连接有误，则电动机只能反转，但不会损坏电动机，只需将两根引线对调就可使电动机正转。 （2）无刷控制器 无刷控制器和无刷电动机的连接相对比较麻烦。现最常见的无刷控制器和无刷电动机连线有8根，其中有三根主相位线（蓝、黄、绿粗线），还有五根霍尔线（细线），即一根霍尔电源正极（红线）、一根霍电源负极（黑线）、三根霍尔相线（蓝、黄、绿细线）。连接时将霍尔工作电压线细红线和细黑线对接即可。无刷电动机的主相位线分为A、B、C三相。无剧控制器和霍尔信号线分为a、b、c三相，只有电动机和控制器的A、B、C和a、b、c三相全部一一对应，而且相位角匹配（即60的电动机配60的控制器，120电动机配120的控制器，但不能用60相位角的控制器来驱动120相位角的电动机，也不能用120相位角的控制器来驱动60相位角的电动机），电动机才能正常运行。否则会出现电动机不转、转动无力、速度慢、有噪声或反转等情况。 因为现在没有统一的标准，各个厂家的产品对于相序对应颜色定义不一致，甚至同一厂家不同时期的产品都不一致，这样就造成控制器和电动机相序配合麻烦。 小提示 无刷电动机和有刷电动机控制器的区别 有刷电动机只有脉宽调制功能。无刷直流电动机的驱动电路，功率管（MOS FET）用得较多；无刷直流电动机控制器的主芯片要具备对传感器信号的译码和时开关电路开及开关顺序的编码功能，同时还要具备脉宽调制功能，另外再加霍尔传感器等。 控制器虽各不相同，但同类型、使用相同集成电路的控制器大致相同。它们是在基本电路的基础上加以改进和完善的。车用电动机驱动电路的共同点如下。 驱动电路分两部分：一是控制电路；二是功率电路。控制电路一般由驱动电路PWM控制功率管的开关，以方波占空比控制得到不同的平均电压，使电动机调速，控制电路工作电压比功率电路工作电压低。 功率电路则另外采用电动机的额定工作电压，所以电压与控制电路不同。两者虽用同一电源，但要分别供电。对无刷直流电动机，还要以霍尔信号为根据，输出高电平或低电平，控制各功率管的开关顺序，以达到换向（相）的目的，供电动机运转。 无刷直流电动机的驱动电路，以价格较高的功率管（MOS FET）用得较多；无刷直流电动机控制器的主集成电路要具备对传感器信号的译码和对开关电路开及开关顺序的编码功能，同时还要具备脉宽调制功能，另外再加霍尔传感器。有刷电动机则只要脉宽调制功能（二）控制器的分类与型号编制 1控制器的分类 1.根据控制电动机的不同，控制器可分为直流有刷电动机控制器、直流无刷电动机控制器（分为数字式控制器和模拟式控制器两种）以及智能控制器等。 2.按控制器结构分类，可分为分离式和整体式两种。 a分离式控制器主体与显示部分分离，后者安装在车把上，控制器主体则隐藏在车体包箱内，不露在外面。 b整体式控制部分与显示部分合为一体，装在一个精致的专用塑料盒子里。盒子则安装在车把的正中，盒子的面板上开有数量不等的小孔，孔径为45mm，外敷透明防水膜。孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电量。 3.控制器按功率划分，可分为大功率控制器、中功率控制器和小功率控制器。小功率控制器适合于电动自行车使用。按所配的电动机不同，可分为有刷控制器和无刷控制器两种，由于无刷控制器损坏率较高，应用较多的是有刷控制器。 4.按额定电压分类，可分为24V、36V、48V、60V、72V、80V控制器。 目前电动自行车采用的直流无刷电动机大都是三相电动机，电角度有60和120两种。电动机极数大部分为18极，也有16极、20极等。控制器根据霍尔元件反馈的电动机电极位置，控制相应的功率驱动管的开通或关断，在定子中产生旋转磁场，驱动电动机的转子转动。 2控制器型号的编制 根据所要驱动的电动机的形式、参数的不同，要选择的控制器的参数也不同。国标对电动自行车用控制器的命名方法如下。 ZK：有刷电动机用普通型驱动控制器。 ZKC：有刷电动机用智能型驱动控制器。 WZK：无刷电动机用普通型驱动控制器。 WZKC：无刷电动机用智能型驱动控制器。 例如，ZK3610A表示普通有刷控制器，额定电压为36V，额定电流为10A，厂家A类产品。 又如，WZKC3610B表示智能无刷控制器，额定电压为36V，额定电流为10A，厂家B类型产品三、控制器附件的结构与原理 1调速转把 电动自行车速度控速机构是一个转把，又称为控速转把。与摩托车一样安装在车把的右手位置，骑行时转动转把即可控制车速。它有接触式和非接触式两种。接触式主要是电阻型；非接触式有霍尔传感器、光电传感器和电感传感器等。目前大多数采用霍尔转把。 调速转把是用霍尔组件作为传感器，其霍尔组件可分为开关型和线性霍尔组件两种，霍尔组件的三根引线按标准排列为绿（信号）、红（电源）和黄（地线），不同的霍尔组件与不同的控制器及车型配套使用。 通常使用的霍尔元件的型号是3501、3508、3515、3516、3517、3518等。霍尔转把分为单霍尔转把和双霍尔转把。霍尔转把的外形如图11所示，其内部结构如图12所示。 目前在电动车上使用的转把的信号种类主要有六种，见表3。 其中最常用的转把是，14.2V（俗称正把）和1.21V（俗称反把）。在这两种信号的转把中，又以14.2V的转把占绝大多数。 霍尔转把的工作原理是，霍尔组件通常是粘接在转把里圈，固定在车把上，而与其对应的磁钢粘在转把可动部分，霍尔转把输出电压大小，取决于霍尔周围磁场的强度。转动转把即改变磁场，霍尔组件发出传感信号，通过控制器控制电动机的转速。 当开关型霍尔组件敏感面有磁场时，组件输出低电平信号；无磁场则无信号输出。根据输出的信号进行控制，其供电电压为4.524V；而线性霍尔组件则是通过组件敏感面对磁场感应的强弱变化进行调速，当电源供电电压为5V时，其输出信号电压在1.04.2V之间连续地发生线性变化。 电动自行车调速电路原理如图13所示，该电路主要是用来控制电动自行车的速度和保护电动机不产生过电流。转把松开为电机速度最低挡，旋紧为电机速度最高挡。 调速电路包括电源电路、脉冲调宽产生电路、电动机驱动电路、电动机过电流保护电路。 当转动转把时，H的2脚可输出可变电压，并送到TL494的2脚，TL191将2脚电压与1脚电压进行比较，在其8脚输出调制脉冲，2脚电压越低，8脚调制脉冲就越宽，通过V1、VF放大后，控制电动机的转速就越快；反之，则越慢，从而达到调速的目的。 2制动闸把 制动闸把是车轮制动和制动断电开关的手柄。它分为机械闸把和电子闸把，其中机械闸把又分为机械常开闸把（不制动时）和常闭（闸把制动时）两种，目前广泛使用的是常开型，有两根引线，一般红线接电源正极，黑线接电源负极。其电源电压一般为5V，也有12V或15V等。电子闸把则又分为电子常高闸把和电子常低闸把两种。 电子闸把采用的是霍尔开关组件，该组件不制动时有高低电平之分。机械常开闸把和电子常高闸把都可以与左右闸把直接并联工作；而机械常闭闸把为串联工作，电子常低闸把则用附加电路进行工作。 （1）机械制动闸把的结构原理 1）制动断电机构的结构 电动自行车闸把比普通自行车闸把多了一个常开触头（不能互换使用），它安装在电动自行车把的左右两个制动闸把上，闸把可以围绕转轴转动，制动钢索的另一端与车闸连接，其结构造如图14所示。 制动断电的开闭接点，与电动机的构造有关，大都是断开集成电路的接地脚，从而断开电源，或采用常开接点开关，制动时开关闭合使集成电路某脚接地，电流断开。也有采用磁一干簧管电路断电的。 常见单极性开关霍尔元件型号有3122、3123、3141、3143、3144、3161、3240、3361、3362，其开关霍尔元件电路原理图如图15所示。 2）闸把的工作原理 在电动自行车正常行驶过程中当握住闸把手柄时，闸把手柄位置产生变化，使微动开关触头被弹起，之后由微动开关触头产生刹车转换信号，并输出给控制器，控制器在接收到信号后切断电源，使电动机停止工作；同时，闸把围绕转轴转动，闸线拉动车闸，从而使车轮减慢或停止转动，如图16所示。2）电子闸把结构原理 1）电子闸把内部电路 电子闸把的内部电路集成在开关霍尔元件内容，其内部电路框图如图17所示。 电子闸把的工作方式有两种，一种是刹车时信号电平为高电平；另一种的为低电平。 刹车时信号为高电平的，闸把工作电压为5V时，不捏闸把信号线上无电压，捏闸把时在信号线上产生一个约3. 5 V的电压信号并传给控制器。 刹车时信号为低电平的，闸把工作电压为5V时，不捏闸把信号线上有一个约3. 5 V的电压，捏闸把时在线号线上的电压信号变为0V并传给控制器。 电子闸把一般和专用的控制器配套使用。左、右闸把是并联关系。电子式霍尔闸把有三根引线，红线为电源线，黑线为接地线，蓝线为输出信号线。其电源为5V。将对应的线两两并接后，接往控制器的三根闸把线。 2）电子闸把制动原理 当握紧闸把制动时，微型开关的触头被压回，将常闭接点断开，闸把开关或霍尔器件输出低电平，电动机上的电源被控制器切断，之后电动机供电线路短路，短路电流就产生堵塞转转矩，迫使电动机停止转动，实现制动的目的。 放开闸把后触点被弹簧弹回，电路恢复闭合，将通断信号传送给控制电路。制动时，不论是前制动还是后制动，都应立即切断电源。 小提示 机械闸把替换电子闸把的方法 1.当电子闸把刹车时信号电平为高电平的工作方式时，机械闸把的两根线接车上原来接电子闸把的正极线和信号线。 2.当电子闸把刹车时信号电平为低电平的工作方式时，机械闸把的两根线接车上原来接电子闸把的负极线和信号线。 如果以上两种方法均不行，就必须采取原来的电子闸把。 助力器实际和转把是并联关系，它们的工作电压一样，信号线可以使用同一根。只是有一些控制器有专门的助力器连接线。如果没有专门的助力器连接线，可以将其并联到转把。 3助力传感器 助力传感器的作用是在人力脚蹬时驱动电动机转动。它一般安装在右中轴旁，磁环装在中轴上并随中轴转动。磁环转动时，传感器感知转动信号，经模块整形、放大而形成脉冲助力信号并驱动控制器向电动机供电，电动机得电运转。 助力传感器有三根引线，分别是5V电源线（红色）、信号输出线（绿色）和接地线（黑色）。 4飞车保护器 在控制器使用过程中，若驱动功率管击穿损坏，则会使电动机绕组电流达到最大值，导致电动机转速最大，俗称“飞车”或“惊车”。为防止电动自行车飞车，在控制器上安装有飞车保护器二、控制器的使用与维护（一）控制器的使用 使用控制器应注意的事项如下。 1.电动自行车的控制器在出厂前已调整到最佳状态。控制器出现电气故障或失控现象，使用人员一般只可对线缆、接插件进行检查，若不能排除故障，应与维修点联系。 2.控制器主板为控制器的主回路，一般放置于电动自行车中间塑料套内，具有较大的电流，会发出热量。控制器不宜在阳光下暴晒或长时间淋雨，以免被损坏。 3.电动自行车骑行时，启动尽量采用脚踏辅助，减少启动电流，遇到比较长的陡坡和逆风行驶时，最好脚踏助力，降低工作电流，以延长电动机和蓄电池的使用寿命。 4.电动机与控制器应相匹配，它包含电压、功率的匹配。如霍尔组件相位角应相对应，三相主线和五根霍尔组件引线相序应相对应。（二）控制器的维护 控制器的维护主要有以下几个方面。 1.平时应经常检查各插件插接情况，是否有松动、接触不良或脱离。 当显示板的显示不正常时，首先应检查插接件。有时不管怎么操作，车就是不走，首先想到的就是电池接线情况；其次检查电动机或霍尔传感器插接件（有的不用插接件或插接口在控制器盒内）。调速手柄失灵、制动不能断电等故障，大都是插接件有问题。 2.遇到雨天，要防止电路进水。水进入控制器可能造成全部短路、元器件烧损、整个电路板报废。甚至使用时会发生飞车、制动不断电等故障。 3.保持控制器干燥。确定控制器干燥简单的方法是，用万用表测定电路板各接口回路正反电阻、各接口间电阻值。一般情况下，各接口自身正反电阻应不一致，若所有电阻都一致（为0或电阻较小），而且各接口互相间电阻为0或接近0，反复试验结果一致，说明控制器不干燥，应当进行干燥，直至各接口间电阻为，接口自身变大且正反方向电阻有明显差别，说明控制器已经干燥。 对有些控制器常识的用户，在控制器进水后，首先应当打开控制器盒盖，设法将多余水分除净，用棉球将正反面小心擦干，晾晒或低温烘烤使其干燥，电路板就不会留下腐蚀性物质。 目前，大部分控制器外壳做成全密封的，还有的将控制器做成模块式全封固的，但控制器工作是有温度变化要求的，带有水分的空气仍然可能在电路上结露，电路的密集结点短路将烧毁元器件，引起故障。使用中仍应注意三、控制器的维修（一）控制器的检测 1控制器欠电压的测定 如图18所示，可将蓄电池与控制器串入一个可变电阻，电动机转动时调节可变电阻，若电动机出现瞬间停转，此点即为欠电压保护点。 2位置传感器中霍尔元件的判别与更换 （1）霍尔元件的判别 霍尔元件的判别方法有以下三种。 1）判别方法一 1.将电动机连接上完好的控制器，接通电源，千万不可直接转动转把。 2.将万用表设置到20V直流电压挡，负极（黑表棒）与五根电动机霍尔线中的黑细线相接，正极（红表棒）与五根电动机霍尔线中的红细线相接，检测传感器电源电压，一般为5V，个别也有4. 5V、6. 25V等。现以4. 5V为例说明。 3.将黑表棒与黑线相接，红表棒与黄线相接，缓慢拨动电动机，注意万用表读数，应从04. 5V顺序变化为正常。如出现长期高电位4-5V或长期低电位0V，说明黄线对应传感器损坏。 4.依步骤分别检测绿线与蓝线对应的传感器，做出判定。 2）判别方法二 1.将电动机的控制器接插件拔下，将万用表设置为检测二极管挡。 2.用万用表红线笔接黑线，黑线笔分别接黄、绿、蓝霍尔线，三个电阻值应基本一致；然后将两测笔调换，分别检测，如三线电阻值不一致，说明相对应传感器损坏。 3）判别方法三 将霍尔组件按1、2、3脚顺序插入晶体管专用三孔插座。再接通电源，用万用表与2、3脚相接，检测其输出电压，再用磁铁的磁极靠近霍尔组件正面，检查万用表输出电压。然后用另一个磁极再靠近时，若输出电压出现跳变，说明霍尔组件正常；若电压不变，则用1、3脚与万用表相接，重复以上操作，若电压仍然不变，说明霍尔组件损坏。 （2）更换霍尔元件 1.将两边端盖拆下，将定子从轮毂中取出。 2.将判定损坏的传感器引脚从靠近线路板一端剪断，并确保互相不触碰。 3.将损坏的传感器从定子上凿下，注意别损坏漆包线，清理凹槽后，用A、B胶将新传感器固定于凹槽内，注意传感器的正反面。 4.将传感器引脚分别焊接在相对应的焊盘上，剪去多余引脚。 5.用蜡线将传感器与线路板固定于定子上。 6.将定子小心放入轮毂，套人两边端盖，装配好电动机。 按判别方法重新检查一遍，确认无误后试车。 对于由于电动机进水造成的绝缘下降，可将万用表设置于200M电阻挡，检测电动机相线与轴间的电阻，正常应为，如万用表显示数值，可将电动机拆开放水后，用吹风机或太阳晒的方法使其干燥，然后再测电阻，直至正常。并用判别方法检查传感器，如有损坏，则予以更换。（二）检查控制器的故障 检测控制器是否正常时，可使用万用表对控制器的输入电压、与各功能部件之间的信号进行检测，从而判断控制器是否正常。 检测控制器与外部关联部件之间的电压或信号参数是维修控制器关键环节。例如，控制器正常工作需要基本的供电条件和调速信号条件，只有在这些条件均满足的前提下才能够工作，否则即使控制器本身正常，也无法实现电路功能。 再如，控制器输出电动机的驱动信号，若检测该信号正常，但电动机不工作，应将故障锁定在电动机部分；若无输出再对控制器进行检测；以此快速锁定故障范围。在检测前需要先弄清楚控制器各连接引线的功能，然后再进行下一步的检测。 1、检查闸把 应先检查闸把控制线（无需拆开闸把与控制连线），直接将表笔触及连线根部金属片便可。一般采用低电平制动的电动自行车，闸把两根线处于高电平位置，捏紧闸把时，两线间电压为0V。 2检测转把电压 测量转把电压，使用正把方式的电动自行车，转动信号线随转把转动，电压从低到高变化（采用反把控制方式的电动自行车，电压则由高到低变化），最高达5V，而起始电压各不同，一般为2. 5V。 3检查PWM输出脉冲 PWM集成电路应能输出驱动脉冲，输出线端电压与电源电压值应相同。 如果闸把和转把均正常而无电压输出，则表明控制器有故障（三）转把故障的维修 转把常见的故障是无输出信号、输出信号电压高、时好时坏等。 转把损坏会造成电动机不运转、电动机高速运转、电动机低速运转、电动机时转时停等。转把好坏的判断方法有以下两种。 1短接法 支起电动自行车后支架，打开电源锁，直接短接转把的红色电源线与绿色信号线，如果电动机高速运转，说明转把损坏（此法适用于电动自行车仪表上有电、电动机不运转的故障检测）。 2测电压法 支起电动自行车后支架，打开电源锁，缓慢旋转转把，电动机应从慢到快旋转。如电动机不运转，应先检查转把插接件是否损坏。如插接件正常，用万用表测量转把红色5V供电线与黑色负极线是否有5V左右电压，如无5V电压说明控制器损坏。如有5V电压，转动转把，用万用表测量转把信号输出线是否有15.2V的电压。如有电压说明转把正常，否则说明转把损坏，更换新转把。（四）闸把故障的维修 闸把常见故障是常通、不通或有时通、有时不通。闸把有故障会造成电动机不运转，或刹车不停等故障。 闸把好坏的判断方法有如下三种。 1通断法 选用万用表蜂鸣器挡，手捏闸把，测量闸把的红、黑两根引线，如果导通，说明闸把正常，否则说明闸把损坏，应更换新件。 2电压法 选用万用表的电压挡，打开电源锁，转动转把，让电动机转动，然后手捏闸把，测量闸把的红、黑引线，电压应为5V0V变化，说明闸把正常，否则闸把损坏，应更换新件。 3短接法 打开电源锁，转动转把，电动机转动，直接短接闸把的红、黑引线，如果电动机停转说明闸把损坏（此法适用于维修闸把刹车时不断电故障，并且是低电平刹车）。 通常，未操作闸把时，控制器对其输出高电平信号应不小于4V电压；当捏下闸把时，其输出引线端电压应变为低电平（接近0V）。即在正常状态下，捏下闸把时对电动自行车进行切断电源操作，若检测的刹车信号与正常值相差较多，则表明闸把可能存在故障，需要更换。 小提示 正常情况下，典型无刷电动机控制器各连接引线处的电压值汇总见表4。（五）控制器代换 维修时，如果没有同型号的控制器可换，在应急情况下，可用现有的控制器，根据已知的或检测判断出的各引线功能，对控制器进行改造后进行代换。 1控制器替换的原则 1.一般是同功率、同电压替换，即更换的控制器的电压功率与被更换的控制器相同。 2.先保证基本功能的完整性，如车速控制、刹车断电、仪表电量显示正常等。 3.在保证基本功能正常的基础上实现辅助功能，如助力、巡航和速度显示等。 小提示 代换时一定要将与控制器相连接的接插件垂直地面摆放，以防止接插件积水。将控制器的引线用尼龙扎带固定在车体上，防止引线与车体发生摩擦而损坏引线。尽量将控制器安装位置抬高远离地面，并将控制器外壳的开口面朝下，以防止控制器进水，造成控制器损坏。 2控制器引线功能的判断 在对某些控制器的引线功能未知的情况下，首先将控制器通电，先检测出转把供电引线（5 V或6. 25V）、闸把供电引线（5V， 12V或15V）与地线。其次，数一下剩下几个未知功能的引线（例如剩下4条引线）。然后，按如图19所示的方法，在5V引线上与地线之间，分别串联上几路5k的电阻，将串联电阻的中间抽头引出线接到未知的引线的线头上。判断时，按照开关法引线判断表，先判断转把信号线引线。当某个开关闭合或断开时，电动机以中等速度旋转，则说明该路引线是转把信号线。 假设K4和K8这一路线是转把信号的引线，将K4和K8合上，开始判断闸把信号线的引线。当某个开关断或闭合时，电动机停止转动，则说明该引线是闸把信号的引线。闸把信号线可能是一根，也可能是两根。还有的引线，由于其电位的高低和电动机的转动没有关系，在应急代用的情况下可以不接。 3控制器的更换方法 先把新、旧控制器的引线作对应辨认。新控制器上一般都会有其接线的说明标签，需要找出的是旧控制器的各种线的功能。旧控制器与车上的线是一一对立的，并弄清老控制器上的引线功能，车上的对应线也就找到了，新控制器与车上的线对应连接即可。控制器上粗红线和粗黑线一般是电源线，有的还会有弱电开关（控制器内部继电器的电源线），一般为细红线；调速转把有3根线，一般5V电源线是细红线，负极线为细黑线，信号线为细绿或细蓝线；刹车断电线，一般低电平刹车的有2根线，高电平刹车的有1根线；电动机线，有刷电动机有2根，一般为粗黄和粗绿（粗蓝），无刷电动机线好辨认，3根主相位线分别为黄、蓝、绿色，5根霍尔线接在同一个接头上。 2.有时在被替代的旧控制器上不能辨认出引线的功能，因为有一些控制器的功能引线被做成了排线，没有把不同功能的线用接插件分开，而且控制器上也不作说明（例如松正控制器），这样就需要进行测量辨认并记好。车上的转把线、刹车断电线等都是从车头上引下来与控制器相连的，打开车头仪表外壳找到调速转把的正、负、信号线，然后利用万用表的“通断”挡测量出与车腹内的线哪根相通，对应地和新控制器功能引线连接即可。同样道理找出闸把线等。 3.在更换控制器时注意先使系统最小化，即新控制器只接电源和电动机，不接车上的调速转把、闸把，而是另接一个新的调速转把，这样先作调试，使电动机正常运转起来，然后再接车上的调速转把和闸把。这样做的好处是，如果电动机不能正常运转，可以很快找到问题所在，因为控制器、转把都是新的，刹车断电线还没接，需要排除的部件较少。如果把车上的调速转把和闸把全部接上，则引起车不能正常运转的因素太多，头绪太多，费时太长。 4.仪表的连接。电动自行车的仪表一般是独立的，不需要控制器的支持，只要仪表的工作电压有了，仪表的电量显示、欠压显示就能正常工作（但是速度表的工作与控制器有关）。有的控制器上有给仪表供电的线，一般为细红线（正极）和细黑线（负极），但是电压还是电池的电压，在控制器内并没有变化。在更换完新的控制器后，如果新的控制器上有给仪表供电的线，接上即可；如果没有，可以从电门锁后边接一根线（正极）给仪表，再接上负极线，就可以让仪表的基本功能恢复正常。 小提示 一些智能仪表上有助力显示灯、电动显示灯、巡航显示灯。这些显示功能和控制器有联系，如果不是同型号的控制器，这些指示灯可能不能工作，但如果控制器上有相应的功能，助力、巡航等功能可正常工作4通用控制器（又称自学习型万能控制器）的代换方法 1.一般情况下，维修人员大多用通用控制器来代换维修，但更换的技术难度增加。一是要检查对比相关参数是否吻合，注意查看原控制器上的合格证参数，如原车电动机是60还是120相位的电动机、控制器是多少管的、是否三速（即高、中、低速）、功率是多大、电压是多高、是高电平制动还是低电平制动以及是否具有巡航定速、电子制动、储能返充电、制动断电、语音提示、防盗抱死、仪表显示等功能。选用通用控制器时就需要同时考虑以上因素。再根据以上参数购买参数基本接近的控制器，购买时注意看控制器的外包装参数表。二是要检查各接线端子是否一样，是否需要改线或接接插件。改线时，由于连接插头不匹配，可拆下旧控制器上的连接插头用到新的控制器上，这样插头就匹配了。这时就要用到前面介绍的拆连接头触片的工具，将触片从连接头上拆出，再按颜色对应装到新的控制器上。但要注意，相同颜色的线不一定对应就是对的，要注意查看新控制器接线示意图（图20），以相同的功能线对接为准。通用控制器一般同时具有高电平和低电平制动线，原机是高电平制动，就接高电平线；原机是低电平制动，就接低电平线。要注意区分和识别各接插件。通常情况下，与电源有关的都是带红线的母插头，其他的线大多是采用公插头。 2.拆除原控制器上的电源线和电动机线，用新控制器的电源线和电动机线接上（电源线与电动机线一般都可直接接上，不用改线，注意红线对红线，黑线对黑线），再接上电动机霍尔线（又称电动机加速线）和转把线，将新控制器上的两根自学习线对接，接通电源，轮毂电动机将慢慢转动。如果此时轮毂电动机的转向是反向的，则转动转把，或将自学习线断开后马上接上，这时电动机就会正转。正转后，断开自学习线，电动机停转，自学习线不要再连了。自学习线的功能是让控制器自动适应电动机的相位，适应之后就断开不用了，电动机相位自学习任务就完成了，所以通用控制器不管电动机的相位是60的还是120的，都能使用。 3.连接转把制动线接头。这个插头上注意几根线，一根是转把线（本机是绿色线），前面已经连接了；一根是速度显示线（本机是紫色），就是仪表盘上的仪表线，连接之后转动加速转把，指针应摆动，若不摆动，则说明连接不对；还有一根就是制动线（本机高电平制动是绿黄线，低电平制动是白线）。制动线看原机控制器上是高电平制动，则将高电平制动线插入转把制动线插头内，接线后，转动加速转把的同时，握制动转把，看轮毂电动机是否转动，同时观察后制动灯是否亮，正常情况是后制动灯亮，但电动机不转。若电动机仍然转动，则说明制动线接错。原车为高电平制动，若接低电平制动线，则握制动后，电动机仍然会转动。 4.连接防盗线插头。这个插头有控制器，采用两个连接头（两根电源线插头，三根信号线插头），有的控制器采用一体连接头，即五根线的连接头，上排两根为电源，下排三根为信号线。根据原控制器的连接方法进行连接，连接头不对应，可拆下旧控制器上的连接头进行连接。连接时先连接两根电源线，再按颜色对应连接另外三根线，关闭电门锁，按遥控器上的上锁按钮，再转动轮毂电动机，正常情况下，轮毂电动机转不动，且报警器发出强报警声。若报警器发出报警声，但轮毂电动机能转动，则调换三根信号线中除电启动线外的任意两根，直到按下上锁键，转动轮毂电动机时，报警器报警，但轮毂电动机转不动，则说明连接正确。 经过以上连接后，电动自行车的基本功能都已具备了；若有其他的专用功能线，则按示意图进行连接即可。连接好后，固定控制器，用扎带将电动机线、电源线等大电流线固定，以防松动造成接触不良而烧坏控制器。同时要装好外壳，以防进水，进水是控制器损坏的主要原因，一定要做好防水处理，装好座位舱四、控制器故障的诊断与排除 控制器的中心部件是电路板，所有主集成电路、主要元器件和外围部件都装设在一块板上，因此故障大都在电路板上。 电路板的故障类型有端口型故障、功能型故障和参数故障三种。其中，端口型故障容易修理，功能型故障比较麻烦，参数型故障不能修理。 控制器故障修理难度较大，一般修理不了，最多是发现开焊点，重新焊好。 无刷电动机转动不正常，确定为缺相运转，大都是功率管烧毁。功率管烧毁后的缺相运转可以明显地感觉出来，从手把和身体感到粗糙的脉动，如果继续运行，可能会连续烧毁更多的功率管。遇到这种情况，应去专卖店修换。 通过检测控制器连接部件或引线的电源电压或信号电压，可以判断出控制器的故障部件。（一）电动自行车控制器失效 电动自行车控制器失效的原因主要有以下几个方面。 1.控制器电路短路使电源损坏。 2.元器件在高温或低温环境下工作，性能参数变化；或控制器功耗大，某些器件局部温度过高，使器件本身进入保护状态；或接触不良，使控制器工作不良。 3.电动机损坏或功率器件质量差，器件振动、松动，电流过载，功率驱动电路损坏造成功率器件损坏。 4.控制器线束保护不完备，线束与接插件的压接不牢，造成连接线磨损及接插件接触不良或脱落。 因此，必须注意提高控制器的可靠性，主要有以下几个方面。 1.对控制器所用的功率器件的型号、参数应认真筛选，应注意型号、品牌、产地和供应商，注重控制器功率器件的安装工艺和功率器件驱动电路及设计。严格按设计原理配套。 2.将电源设计成独立供电方式，可防止局部电路发生短路而烧坏控制器，及电源电压异常升高而击穿外部器件，可用DCDC模块。 3.选择温度系数好的元器件，改良控制器外壳的外观形状，扩大散热面积，让控制器通过充分地散热来防止其承受过高的温度而出现失灵。外壳材料最好采用导热材料。 4.改进控制器连接线、套管材质及减少锐利边缘，使其更能防水、抗摩擦、防尘、抗振、防氧化和防磨损。 5.将监测控压电路与蓄电池组输出端并接，监测欠电压保护启动的电压，并进行稳压，从而使蓄电池不出现过放电现象。 6.配置限流装置或严格控制控制器过电流保护值的设定（1012 A），使蓄电池和电动机得到可靠的保护（二）电动自行车有刷控制器控制部件的电源不正常 有刷控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路，一般用7805、7806、7812、7815四种规格的稳压集成电路，它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。 出现有刷控制器控制部件电源不正常的故障，维修方法是：将万用表设置在直流电压20V （DC）挡位，将万用表黑测笔与红测笔分别靠在转把的黑线和红线上，检查万用表电压读数是否与标准电压相符，电压误差不应超过0. 2V，如图21所示；否则，说明控制器内部电源有故障。 更换损坏的三端稳压集成电路，故障即可排除。 （三）电动自行车ZK3610A有刷控制器没有电压输出 ZK3610A有刷控制器的电路如图22所示。出现有刷控制器没有电压输出的故障，其维修方法如下。 将万用表设置在20V （DC）挡位，先检查闸把输出信号的高、低电位。如果握紧闸把时，闸把信号有超过4V的电位变化，说明闸把正常。然后，按照有刷控制器常用芯片引脚功能表，与检测出的主控芯片与逻辑芯片的电压值进行比较，并检查各芯片外围器件（电阻、电容、二极管）的数值是否与元件表面标识的数值一致，检查是外围器件或是集成电路有故障。 如果检查发现控制元件烧坏，主要原因是：在使用过程中、电源的正负极接反；制器内进水、短路造成元件烧坏；控制器线路板上的元件损坏；虚焊。 根据上述的原因进行修复，若无法修复，应更换同型号的控制器，故障即可排除。（四）电动自行车有刷控制器无电压输出 出现有刷控制器无电压输出时，可将万用表设置在20V （DC）挡位，分别对闸把输出信号的高、低电位进行检测。捏闸把时有4V以上的电位变化，说明闸把正常。应检查控制器。 具体维修方法，常用有刷控制器芯片引脚功能见表5，检查各路MOS管栅电压与转把的转动角度是否存在对应关系，检测关键引脚的电阻、电压值是否正常，并检查各芯片外围阻容元件。 将万用表设置在直流电压50V挡，对各路MOS管栅极电压与转把的转动角度是否对应进行检测，若不存在对应关系，说明控制器内PWM电路或MOS管驱动电路有故障。 再检测芯片的输入、输出引脚的电压与转把转动角度是否存在对应关系，若不存在对应关系，说明故障在芯片和相关元器件。 更换上述损坏的元件更换，故障排除（五）电动自行车无刷控制器主相缺相 无刷控制器缺相是指无刷控制器的三相电路中，有一相不能正常工作，缺相分主相位缺相和霍尔信号缺相。 1主相位缺相 主相位缺相的维修可以参照有刷控制器飞车故障的排除方法，检测MOS管是否击穿。无刷控制器MOS管击穿一般是某一个相位的上下两个（一对）MOS管同时击穿，更换时应同时更换。MOS场效应晶体管检测方法如下。 使用HR-500型万用表，检测场效应晶体管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻是否短路，从而判断晶体管的好坏。 1.检测源极S与漏极D之间的电阻值。检测时，将两测笔接在s极与D极之间，正常时，读数应在几十欧至几千欧之间固定不变。再将测笔对调，其读数应不效应晶体管损坏。 2.将万用表两测笔分别接于S极与G1极（第一栅极）之间；S极与G2（第二栅极）之间；GI极与G2极之间分别进行检测，对调测笔时，上述各种情况所得的电阻值均应为。若测得上述各项阻值太小或为通路，说明该场效晶体管已损坏。 注意，若G1、G2两个极同时在场效晶体管内断极，其阻值测不出来，可用替代法进行检测。 发现MOS管损坏，应更换同型号的器件，故障即可排除。 下面介绍结型场效应晶体管和VMOS场效应晶体管的检测方法，供参考。 场效应晶体管的外形如图23所示。 （1）结型场效应晶体管的检测方法 1）使用HR-500型万用表测量检测 时将万用表RX10或RX100挡红、黑两支测笔接在场效应晶体管的S极与D极之间，正常时，其阻值在10010k之间。对调测笔后再测试，其阻值应与前面测得的数值相同，否则，说明此晶体管已损坏。 2）使用MF10型万用表检测 将万用表设置在R X 100k挡，将黑测笔接G极，红测笔接S极。给G、S极之间充电，此时万用表指针会有轻微偏转。再将万用表拨至RX1挡，将黑测笔接D极，红测笔接S极，正常时，万用表指针的指示应为几欧，若阻值过大，则说明该场效应晶体管已损坏。 （2） VMOS场效应晶体管的检测 方法具体检测方法是：使用HR-500型万用表，检测漏极和源极的电阻值。将栅极与源极短路，将万用表拨至RX1挡，黑测笔接源极，红测笔接漏极，测得的阻值为几欧至十几欧表明该场效应晶体管是好的。否则，说明该场效应晶体管已损坏。 2无刷控制器霍尔缺相 无刷控制器霍尔缺相的故障表现为控制器不能识别电动机霍尔信号。具体检测方法如下。 拔下控制器与无刷电动机的霍尔引线，在控制器通电状态下，将万用表设置在20V直流（DC）挡，并将黑测笔靠在控制器霍尔引线，红测笔检测控制器的其他霍尔引线。应该有5V以上的电压，否则说明控制器内部霍尔输出电路有故障。 通过检测霍尔引线的滤波电容的主控制芯片的相应引脚，进一步判断故障位置。更换滤波电容或更换主控芯片，故障即可排除。 用电压比较法检测，