二三極管MOS在電動(dòng)雙輪車(chē)上的應(yīng)用

2024-05-08 來(lái)源：廣東合科泰實(shí)業(yè)有限公司作者：廣東合科泰實(shí)業(yè)有限公司

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近日，某大電動(dòng)車(chē)廠推出兩輪電動(dòng)車(chē)，一時(shí)間兩輪車(chē)成為熱議。中國(guó)是全球最大的兩輪電動(dòng)車(chē)生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，銷(xiāo)量占全球的一半以上。隨著電動(dòng)雙輪車(chē)方案的不斷成熟，產(chǎn)業(yè)配套更加完善，產(chǎn)品性能繼續(xù)提升的同時(shí)，價(jià)格也更合理。電動(dòng)雙輪車(chē)的工作原理是什么樣的？二三極管MOS在電動(dòng)雙輪車(chē)上有怎樣的應(yīng)用，本期，合科泰帶大家熟悉電動(dòng)車(chē)的工作及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

電動(dòng)雙輪車(chē)的結(jié)構(gòu)和工作原理

電動(dòng)雙輪車(chē)架構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，由電機(jī)、電池、控制系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)、車(chē)輪和輔助部件等組成，通常包括下面這些主要部分：

1、電機(jī)：電機(jī)是電動(dòng)雙輪車(chē)的動(dòng)力來(lái)源，通常安裝在后輪附近，電機(jī)最常見(jiàn)的是直流無(wú)刷電機(jī)，它具有高效率、低噪音和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。

2、電池：電池是電動(dòng)雙輪車(chē)的能量?jī)?chǔ)存裝置，通常安裝在車(chē)架底部或座椅下方。電池類(lèi)型主要有鉛酸電池和鋰電池兩種，其中鋰電池具有更高的能量密度和更長(zhǎng)的壽命，但成本也相對(duì)較高。

3、控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是電動(dòng)雙輪車(chē)的核心部件之一，它負(fù)責(zé)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和車(chē)輛的行駛狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)通常包括控制器、傳感器和電路等部件，其中控制器負(fù)責(zé)接收騎行者的指令并控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，傳感器則用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛的速度、位置等參數(shù)，并將這些信息反饋給控制器。

4、剎車(chē)系統(tǒng)：剎車(chē)系統(tǒng)是電動(dòng)雙輪車(chē)的安全保障之一，它負(fù)責(zé)在車(chē)輛行駛過(guò)程中進(jìn)行制動(dòng)和減速，通常包括剎車(chē)器、剎車(chē)片和剎車(chē)線等部件，其中剎車(chē)器負(fù)責(zé)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，剎車(chē)片則與車(chē)輪接觸產(chǎn)生摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的制動(dòng)和減速。

5、車(chē)輪、車(chē)架和輪胎：車(chē)輪和輪胎是電動(dòng)雙輪車(chē)的重要組成部分，它們直接與地面接觸，承受著車(chē)輛的重量和行駛時(shí)的摩擦力。車(chē)輪通常由輪轂、輪輻和輪胎組成，而輪胎則采用橡膠材料制成。車(chē)架是電動(dòng)雙輪車(chē)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，它支撐著整個(gè)車(chē)輛的重量，并連接著各個(gè)部件。

6、輔助部件：除了以上部件外，電動(dòng)雙輪車(chē)還包括一些輔助部件如座椅、腳踏板、反光鏡、前燈和喇叭等。

通常，它的工作原理是這樣的。它的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)主要由電池組、電機(jī)、控制器和調(diào)速手柄構(gòu)成，電池組里的電流通過(guò)調(diào)速手柄和控制器共同調(diào)制解調(diào)給電機(jī)供電從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)車(chē)子運(yùn)行。電池組的電流供到控制器，由控制器里的降壓器件給調(diào)速手柄供電，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄可以讓控制器檢測(cè)到不同的電壓值，控制器根據(jù)電壓值大小，模擬調(diào)節(jié)輸送給電機(jī)電壓的高低，從而控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行速度。

通常，電動(dòng)兩輪車(chē)BMS架構(gòu)有好幾種，其中有的區(qū)別是充放電MOS置于高邊或低邊，有的區(qū)別是充放電是串聯(lián)連接還是并聯(lián)連接。目前，市面上很多的二輪車(chē)的BMS使用底邊串聯(lián)架構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。市面上電動(dòng)兩輪車(chē)主流的BMS架構(gòu)采用主控、電芯、二段保護(hù)、模擬前端等組成。這個(gè)是利用AFE控制MOS管的通斷和二級(jí)保護(hù)芯片控制三端FUSE熔斷進(jìn)行雙重保護(hù)。電驅(qū)系統(tǒng)是一個(gè)高度集成和智能化的系統(tǒng)，它將電池中的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，并通過(guò)各種傳感器和控制系統(tǒng)優(yōu)化車(chē)輛的性能和安全性。通常，市面上大部分的電動(dòng)二輪車(chē)的電驅(qū)使用傳統(tǒng)的H6橋，主流的是采用FOC控制方式，它具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、效率高、噪聲小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等特點(diǎn)。

二三極管MOS在電動(dòng)雙輪車(chē)上的應(yīng)用

以MOS管為例，它在在電動(dòng)車(chē)控制器中的作用是開(kāi)關(guān)和調(diào)壓。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電機(jī)是靠MOS管的輸出電流來(lái)驅(qū)動(dòng)的，輸出電流越大，為了防止過(guò)流燒壞MOS管，控制器通常有限流保護(hù)，電機(jī)扭矩就強(qiáng)，加速就有力。由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率一般是百瓦以上級(jí)別，業(yè)界普遍采用 MOS 管驅(qū)動(dòng)器+外置 MOSFET 方式來(lái)提升散熱能力。由于電機(jī)存在反電動(dòng)勢(shì)，在減速時(shí)這部分反電動(dòng)勢(shì)會(huì)疊加電池組電壓直接作用于 MOSFET 上，因此 MOSFET 和對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的耐壓在選型時(shí)需要預(yù)留一定的裕量。

MOS管在控制器電路中的工作狀態(tài)木這樣的：開(kāi)通過(guò)程、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過(guò)程、截止?fàn)顟B(tài)、擊穿狀態(tài)。MOS管主要損耗包括開(kāi)關(guān)損耗（開(kāi)通過(guò)程和關(guān)斷過(guò)程），導(dǎo)通損耗，截止損耗（漏電流引起的，這個(gè)忽略不計(jì)），還有雪崩能量損耗。

只要把這些損耗控制在MOS管承受規(guī)格之內(nèi)，MOS管即會(huì)正常工作，超出承受范圍，即發(fā)生損壞。而開(kāi)關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀態(tài)損耗，尤其是PWM沒(méi)完全打開(kāi)，處于脈寬調(diào)制狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)車(chē)的起步加速狀態(tài)，而最高急速狀態(tài)往往是導(dǎo)通損耗為主。