把控制器看做是电源,电机看成负载,电机是执行机构,控制器需要为电机服务。从参数角度来看,控制器的相位角度, 电流 ,功率和电压等参数需要满足电机的要求,比如控制器的功率要大于或者至少要等于电机的功率,而控制器还有无刷和有刷之分,如果是电动汽车,还有异步和同步电机控制的选择。
目前市场上基本上使用了直流电机做电动车动力,直流电机分为有刷和无刷两种,如果电机是有刷的,是靠 机械 换向的,只要保证控制器输出的最高电压和最大电流,大于或者等于电机的额定电压和额定电流就好。无刷电机是电子换向,电压和电流这些参数同样要大于或者等于电机的额定值,而且要考虑霍尔信号配置问题。
控制器的耐压大小,当然要高于电瓶的最高电压,电瓶的标称电压不是最高电压,这点要注意了,一般最高电压是标称电压的1.2倍左右,比如60伏的电瓶,充满电可能去到72伏了。电机的功率大小,是取决于负载的负荷和速度要求,这些不太好计算,一般都需要根据一些经验值来 选型 ,有些场合还要考虑电动自行车的国标限制最高是400W,电压是48伏最高。
电机功率越大,车子动力会越好,但是电瓶消耗越快,所以要加大电瓶容量才可以满足要求,对应控制器的规格也要水涨船高。
电机的电压越高,电机工作的效率也会越高,但是电压太高了,对线材和控制器的绝缘要求更严格了, 电池 管理也困难,很容易出现安全问题,一般两轮的控制在72伏内是相对安全的。至于4轮的那些电动车,很多都是和工业级别差不多,直流母线达到了500多伏,电机电压有380伏,往往需要达到IP67级别的设计标准,否则使用起来太危险了。
无刷电机完全是通过霍尔信号来感应转子磁极位置来换向的,三个位置的霍尔会输出高低两种01电平,比如100是定子和转子时间的一种位置,而000又是另外一种,三个霍尔排列组合后会有36种信号状态, 单片机 需要根据这些信号来输出不同的脉冲电压来让控制器控制好电机。
36组信号里边,实际值需要用到正确的两组,一种是正转,一种是反转。霍尔安装时候,正反不同,就产生了所谓的60度和120度的电矢量差异,这样控制器选择时候,需要根据这个角度不同来选择合适的,当然今天有很多控制器可以自己学习判断这个相序,但是你购买使用时候,也要留意是否合适的。
实际上60度和120度,控制和使用起来,只要软件和硬件设计到位,不会带来任何差异,但是因为涉及生产习惯和维修,所以可能会有差别。早期的控制器往往是60°的,主要是三个霍尔同一个方向摆放,这样生产起来容易,不会造成差错,现在很多小厂和小功率产品依然使用60°。
但是60度的输出信号,有111和000这两种特殊的角度信号,如果电机功率比较大,而要求导通速度快,可能会出现控制上的导通死区引起驱动器损坏。所以可靠性和安全设计上,120°似乎要强一点,所以现在很多工厂都使用120°。
控制器功率越大当然越好,只是如果电机功率比较小,电瓶容量也不足,你买的控制器越大,无形中是一种浪费,造成大马拉小车,而且电动车讲究越轻越好,控制器太大了未必是好事情,一般比电机功率高20%就差不多了。
控制器有过压和欠压保护功能,需要考虑到电瓶的电压最高和最低值来配置,否则可能会造成电瓶还没有放完电就保护了,或者电瓶电压太高引起没有输出。可靠性当然是比较关键的,谁都不喜欢骑车被丢弃在半路上。有条件的,当然要上水冷,没有条件的也要考虑安装位置,保证散热的合理性,或者自己添加一些风扇来降温。