EC1 電系系統架構(48V)
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2006/06/06修改by TONY

以下資料取材自"89年度電動機車維護技師訓練 (Ver 3.0)" 工研院機械工業研究所、中華民國八十八年九月

EC1電系架構圖 (ec1_electrical_diagram.gif)
　

(一)、EC1 電系系統架構(48V)

電系示意圖

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(二)、電系介紹


1、重要零件介紹
碼表：
        電動機車儀表總成，上有電量指示表，用以指示剩餘電量，如同引擎機車油量表。里程及時速指示功能，另外還有行駛中、異常、警示…等LED顯示功能。
儀表再剛開機時，LED會各亮一秒，蜂鳴器也跟隨響5次，表示開機正常可以行駛。

　

充殘電器：
    是一個200W車上型定電流定電壓充電器。內部含有兩部分：一是電量管理系統；一是充電系統，合稱充殘電器。針對電池能量進行偵測，隨時將電剩餘電量顯示到碼表上，讓使用者掌握車況。回家可隨時將電池充飽電，讓電動機車能隨時保持最佳狀況。

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驅動器：
    整車控制運轉的重心，主要控制馬達起動運轉速率，並隨時偵測負載、相位、當溫度過高或電流異常會產生限流，並顯示在面板上，提醒使用者注意。


電源降壓器 (DC-DC)：
    主要功能是把直流電48V電壓降壓成直流電12V電壓，提供給燈、開關及喇叭……等的電源回路。降壓器前端有串一組3A保險絲，以防燈系系統異常影響整車電源系統。

　

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斷路器：
    電源供應來源之主要開關，當開關扳至ON的位置，整車才有電力。

　

繼電器：
是電源到驅動器的一種媒介，當鑰匙開關打開，驅動器內部自我測試正常後，會送出一個訊號去驅動繼電器的線圈，才把電源送出至驅動器，去驅動馬達運轉。
無刷直流馬達驅動設計
為了配合馬達輸出轉矩之需求，驅動器需輸出130Amp，同時為了配合整車效率之達成，驅動器之最佳效率在0.86以上。以此為目標進行設計。

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電池:
由四個12V，26AH串聯而成，提供48V之電壓，為動力能量來源。		 EC1_electrical6.jpg (20208 bytes)
　

(一)、方塊圖說明

    無刷直流馬達驅動器之方塊圖，如下所示。

圖 無刷直流馬達驅動器方塊圖:

放大 "無刷直流馬達驅動器方塊圖 (22873 bytes)"


功能說明如下：


(1) 電池
由四個12V，26AH串聯而成，提供48V之電壓。

(2) 換流器
配合驅動器之輸出需達130A，故選用150A之1GBT功率模組，以減少組裝工時。

(3) 電流檢知信號處理電路
電流檢出器係使用NANA-20CA之Current Sensor，將電流大小轉換為電壓值，送入微處理器，此部份亦包含電流限制處理，其處理方式為：二段式磁滯動作而由驅動器之功率切換元件溫度開關及馬達繞線溫度開關所控制切換。
        驅動器之功率切換元件溫度開關為85℃NC接點，馬達繞線溫度開關為135℃NC接點。
        在一般情況下為高電流(130A)限制值而且為磁滯動作，在驅動器的功率切換元件溫度開關或馬達繞線溫度開關動作時切到低電流(30A)限制值仍為磁滯動作。
        為了使得在電流限制動作時降低交換頻率(Switching frequency)，在電流限制電路中加一個峰值檢出器(peak detector)。


(4) 轉子位置檢出信號處理電路
馬達轉子之位置係利用三個霍耳元件來檢出，並經一濾波器，濾除可能之雜訊，再送微處理器，以產生正確的時序觸發電號。


(5) 閘極驅動電路
在驅動電路上可以選用市售之MOSFET gate Driver，我們選用IR公司的IR2110，以簡化電路設計。
    IR2110將邏輯輸入信號轉換為"同相"的低電阻抗輸出。低電壓端輸出(LO)是固定在Vcc，而高壓端的輸出(HO)則是浮動的，可以到500V。IR2110的輸入/輸出時序圖如下圖所示，兩個輸出端HO和LO是HIN和LIN邏輯輸入同相，當SD邏輯輸入為high時，將使兩個輸出端trun off。

圖 Input/Output Timing

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  當Vcc電壓低於電壓動作點，則UV檢知電路會送出關閉信號使得兩組輸出端沒有輸出。當VBS電壓低於電壓動作點，另一個UV檢知電路會使得高壓端沒有輸出，兩組輸出端為圖樣(Totempole)輸出，輸出端有二個N通道MOSFET，可以提供峰值電流大於2A和低於3歐姆的導通電阻，一個MOSFET是接成源極隨耦器，而另一個是共源極的型式，因為是圖騰極型式，當驅動電容性負載時，其上升時間會比下降時間慢，以3300pf負載時，其上升時間會比下降時間慢，以3300pf負載為例其上升時間與下降時間分別為50ns和33ns。
　

(6) 微處理器
以Intel微控制器N87C196MC為控制核心之開迴路電壓控制，由電動機車上加速器(Accelerator)所輸出之信號，經由微控制器N87C196MC內部之類比/數位轉換器所處理，而電流限制值為130A當檢知流經馬達之電流超過預設之電流限制值，將降低輸出到馬達之電壓，以減低流經馬達之電流達到電流限制之功能。