最基本的电动车用无刷电机控制器所需要实现的功能

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，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。