第三章电动自行车的整车电路

电动自行车整车电路分为基本电路和附属电路，基本电路是电动助力的基础，是完成电动助力不可缺少的电路。基本电路主要包括以下几部分：电动机部分、控制器部分、电池盒、充电器等；附属电路包括电源电量指示部分、前照灯、电子喇叭、转向灯、多功能开关、速度显示、助力传感器、闪光器等。

一、基本电路

电动自行车基本电路是电动助力的基础，完成电动自行车电力驱动的最基本所的电路，达到电动自行车电力驱动功能。

1、蓄电池、电动机、控制器、充电器作用：

蓄电池——是电动自行车动力来源，是能源载体，它输出能量用于驱动电动机；

电动机——将蓄电池的化学能转换成机械能，驱动车轮转动； 控制器——在蓄电池和电动机之间，控制蓄电池输出电流、电压，即调整蓄电池输出到电动机的能量多少，进而达到控制电动机转速即车速的目的；

充电器——给蓄电池充电的电器，它将市电转换成低压直流电，并控制其充电电流和电压，将电能充入蓄电池贮存起来。

2、蓄电池、电动机、控制器、充电器相互关系：

蓄电池是电动自行车的核心部件之一，它接受充电器的电能，转化为化学能贮存起来，最终通过电动机将电能转化为机械能输出，并受控制器控制。充电器是市电与蓄电池联系的设备，充电器质量的好

坏直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命，必须相互匹配。控制器控制蓄电池输出的电流、电压，有欠压保护等功能，欠压保护点的高低影响蓄电池的放电深度，因此也影响行驶里程，但是欠压保护点过低会造成蓄电池过放电，损伤蓄电池。电动机效率的高低影响蓄电池供电电流大小，效率越低电流越大，反之则越小。

二、附属电路是对基本电路功能的补充和完善，可以提高电动自行车的使用性能。电量指示电路指示蓄电池电压高低，使骑车者知道蓄电池电量多少，掌握骑行距离和充电时间。

电子喇叭提醒行人和其他骑车人注意；前照灯为夜晚道路照明，保证骑行人安全。速度显示电路指示电池电压高低，作刹车距离参考。助力传感器把骑行者脚踏速度转换成电信号提供给控制器，作为1：1助力参考电压，转向灯作转向指示，保证骑行转向安全。闪光器为转向灯电路附加件，使转向灯闪烁，引起其他人注意，保证转向安全。

使用有刷直流电动机的电动自行车运行平稳，电动机和控制器成本低控制器电路简单，内部功率元件少，故障率低，控制器代换灵活，电动机换向方便，为多数电动自行车厂商采用，在市场占主导地位。

第三节有刷直流电动机控制基本原理

一、脉宽调制电路原理

脉宽调制PWM（Pulse Wide Modu Lation）电路是用电子开关通断，对输入电压进行调制，控制输出电压，达到改变电压的目的，使输出电压值为所需值。PWM原理如图3-3所示。用开关SW通断输入电压，改变开关接通（ton）和断开（toff）时间之比，从而控制输

出压VO。输出直流电压Vo可用下式表示：

Vo=

ton ton+toff ×V=

i

ton

T×Vi

式中周期T由振荡器产生的三角波频率决定，ton导通时间与控制信号电压Ui成比例变化。图3-4（原图）PWM等效电路，图3-5给出工作波形。在场效应晶体管VT的栅极施加信号电压VG期间VT导通，电子开关闭合，这时输出电压Vo等于输入电压Vi，等效电路如图3-4. b所示，负载电流按照（Vi-V2）与LM确定的变化率增大，图3-4.C是场效应晶体管VT截止的等效电路，输出电压Vo近似力0，负载电流按V2及LM确定的变化率下降。在VT导通期间，负载电流ILM等于VT漏极电流ID；T截止期间，负载电流IL就是续流二极管VD的电流IVD。

第四节 有刷电动机控制器电路结构

电动自行车控制器一般包含以下几部分：内部电源电路、调速控制信号放大电路、PWM电路、功率场效应晶体管变换输出电路、欠电压保护电路、过电流保护电路等。

1、控制器内部电源电路

控制器内部电源电路提供各电路芯片、外部控制零部件所需要的不同电压，一般用三端稳压集成电路、输出电压可调稳压集成电路以及稳压二极管构成。常用三端稳压集成电路有7805（78L05）、7806、7812、7815。它们的输出电压分别为5V、6V、12V和15V等四种。

电动自行车控制器常用的三端可调输出稳压集成电路是LM317，利用电阻对输出电压分压取样，送到稳压集成电路调整端调节输出电