电动车无刷电机控制器热设计

1. 引言

         由于功率MOSFET会具有驱动电流小和开关速度快等一些优点，它已经被广泛地应用在电动车的控制器行业里面。但是如果设计和使用不当的话，会经常损坏MOSFET。而且一旦损坏后MOSFET的漏源极短路，晶圆通经常会被烧坏的很严重，大部分用户无法准确的分析是哪方面的原因，而造成MOSFET损坏的原因。所以在设计阶段，有关MOSFET的可靠性设计是致关重要的。

         MOSFET通常的损坏的模式现象包括：过流、过压、雪崩击穿、超出安全工作区域等等现象。但这些原因导致的损坏最终都是因为晶圆温度过高而造成损坏的，所以在设计控制器时，如何散热的设计是非常重要的。MOSFET的结点温度必须经过严密的计算之后，在确保使用过程中MOSFET结点温度不会超过其允许值。

2. 无刷电动车控制器简介

         由于无刷电机具有高扭矩、长寿命、低噪声等等的一些优点，已在各个领域中得到了广泛应用，其工作原理也已经被大家广为熟知，这里就不再多做详述。国内电动车电机控制器通常的工作方式为三相六步，其中Q1, Q2为A相上管及下管；Q3, Q4为B相上管及下管；Q5, Q6为C相上管以及和下管。MOSFET全部使用AOT430的。 MOSFET工作在两两导通的方式下，导通顺序为Q1Q4→Q1Q6→Q3Q6→Q3Q2→Q5Q2→Q5Q4→Q1Q4，控制器的输出通过调整上桥PWM的脉宽来实现，PWM频率一般设置为18KHz以上才可以。

电动车控制器有什么作用？

电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就像是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。

电动车控制器的主要作用:

1、驱动电机旋转。

2、在转把的控制下改变电机驱动电流，从而实现电机速度的调整。

3、在闸把(刹把)的控制下切断输出电流，实现刹车控制。

4、对蓄电池电压进行检测，在蓄电池存储的电压接近“放电终止电压”时，通过控制器面板(或仪表显示盘)来显示电量不足，提醒骑行者调整自己的行程，当达到终止电压时，通过取样电阻将该信号送到比较器，由电路输出保护信号，致使、保护电路按预先设定的程序发出指令，切断电流以保护充电器和蓄电池。

5、过流保护，电流过大时过流保护电路动作，使电机停转，避免过流给电机和控制器带来危害。另外，部分控制器还具有防飞车保护、巡行限速等功能。

为了防止控制器进水和便于散热，控制器都被安装在一个铝、铜等材质制造的密封盒。

    控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等，直接关系到整车的性能和运行状态，也影响控制器本身性能和效率。不同品质的控制器，用在同一辆车上，配用同一组相同充放电状态的电池，有时也会在续驶能力上显示出较大差别。

电动车控制器分类

电动车控制器从结构上分两种，我们把它称为分离式和整体式。1、分离式：所谓分离，是指控制器主体和显示部分分离。后者安装在车把上，控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内，不露在外面。这种方式使控制器与电源、电机间连线距离缩短，车体外观显得简洁。2、一体式：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4-5mm，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。