两轮电动车控制器设计要点与主控方案

【导读】现代两轮电动车技术的发展已使控制器远远超越了传统的单一驱动控制功能，成为了两轮电动车的能量管理与控制中心，这是保障两轮电动车安全行驶、舒适骑行、获得高动力性能与经济、节能的核心与关键。它对各种工作状态信息进行采样、比较与分析并转换为一系列控制或保护指令，自动监控电机和控制电路使电动自行车得以安全可靠运行。快包分析师针对两轮电动车控制器的应用场景分别推荐基于小华、极海和贝岭的主控方案，以供参考。

多点需求爆发、创造新增长

两轮电动车节能、便捷、性价比高，是人们短途出行的主要工具，受新国标、新能源、新消费等多重因素的影响，两轮电动车行业发生了质变，呈现出巨大的市场体量。

一方面，“新国标”落地，不符合新国标标准的两轮电动车产品面临淘汰，行业进入产品“除旧迎新”的窗口期，新国标换购潮拓展了行业市场容量，为市场带来了新增长点。据国海证券研报显示，随着电动自行车“新国标”的落地，预计2022-2024年期间两轮电动车将迎来换购高峰，将有上亿台的超标车需要替换。

另一方面，共享经济和同城配送等新业态的兴起和爆发，持续推动两轮电动车需求的增长。

两轮电动车控制器的设计要点

控制器的基本原理是根据传感器读取的车速、踏板转动等信息，控制电机的启动、停止、加速、减速和转向等操作。控制器中主要包括电压采集模块、传感器模块、电机驱动模块和控制算法等。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。

1.选型和布局

为了提高控制器的性能和安全性，我们需要选择具有高性能的主控芯片，并设计合适的电路板布局和元件选择，以保证稳定性和可靠性。

2.传感器模块

选择高精度和可靠性的传感器，可以使用Ha11 传感器、光电传感器等，用于读取车速、踏板转动等信息。

3.电机驱动模块

电机是两轮电动车的动力来源，它将电能转化为机械能，驱动电动车前进。电机的性能直接影响到电动车的速度、爬坡能力等方面。一般来说，电机的功率越大，电动车的动力越强。需要根据电机类型选择合适的电机驱动芯片，如MOSFET、IGBT 等，实现电机的启停、加速、减速等功能。

4.控制算法

控制器需要根据驾驶员的输入和其他传感器采集的信息，控制电机的转速和扭矩输出，实现两轮电动车的加速、减速、刹车等功能。因此，需要根据设计需求和实际情况，选择合适的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法等，设计合适的控制策略，以保证两轮电动车的稳定性和安全性。

即刻扫码！获取两轮电动车控制器主控方案

方案一：基于小华HC32M120两轮电动车控制器主控方案

电驱控制板以HC32M120为主控芯片，同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外围电路构成。主要功能：EBS、能量回馈、HDC、霍尔修复、相序自识别、一线通、三速、GB_25KM、1:1电动助力等。

系统框图

方案特点

●  48MHz主频、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER、温度范围：-40℃~105℃

●  丰富的基础函数库、SVPWM系统、电机专用控制库模块

●  FOC控制系统优势（正弦电流、转矩平稳、低噪音）

●  平地/坡道/溜坡/滑行/带载启动优势（启动转矩大、重载启动高可靠）

●  客制化控制流程优势（丰富的模块化电机库）

●  完善的系统保护功能（过流、过压、欠压、堵转、飞车、短路等保护）

典型应用

HC32M120 系列提供 Pin Pitch 0.5mm 的 48pin、0.8mm 的 32pin 的 LQFP 封装，适用于电机控制、智能硬件等领域。

方案二：基于极海APM32F03高性能、高性价比两轮电动车控制器主控方案

极海两轮电动车控制器应用方案，采用APM32F035电机控制专用MCU，支持有感FOC矢量控制策略，集成多路运放、比较器，极大地精简外围电路设计，降低外部干扰，同步实现高效率、低噪声APM32F035作为本方案的主控芯片，负责母线电压、电流、HALL等信号采样，执行电机控制逻辑，并接收上层应用下发的控制指令及回传运行状态反馈等。

系统框图

同步对母线电压以及电机的相电流信号进行ADC采样，输入至MCU内部进行处理，并结合TMR2提供捕获到的霍尔信号结合内部算法计算获取实际运行角度，进而执行内部电机算法逻辑控制，随后通过Timer1输出3对互补的PWM信号至驱动芯片以及功率器件，进而驱动电机运转，使电机更为高效、平稳、低声地运行。

APM32F035两轮电动车电机控制器方案特点

●  FOC矢量控制，减少能耗，提高续航

●  集成运放和比较器，降低BOM成本

●  支持霍尔学习，绝对零度检测，60°/120°霍尔安装方式，节省开发步骤

●  支持霍尔补偿，提升电机运行效率

●  采用转矩控制，对于负载变化响应迅速，能够额定负载坡起

●  电子刹车和E-ABS，行驶更安全

●  支持显示屏串口和CAN通讯，满足高端应用需求

APM32F035

APM32F035电机专用MCU关键优势

●  基于Arm® Cortex®-M0+内核，72MHz高主频

●  Flash 64KB, SRAM 10KB ，BootLoader 4KB

●  内置M0CP 协处理器：硬件配置包括移位、32bit/32bit 除法器、开方、三角函数等，用更短运算时间实现更复杂运算

●  模拟外设：OP-AMP×4，COMP×2，12-bit ADC×1

●  数字外设：SPI×1，U(S)ART×2，I2C×1，CANx1，DMA

●  电机专用PWM：支持互补、刹车，可与M0CP联动

典型应用

可广泛应用于电动两轮车，冰箱压缩机，风机，水泵，电动工具，园林工具等领域。

即刻扫码！免费申请样片及产品技术规格书