[提高电动自行车的直流无刷电机控制功能] 无刷直流电机原理
摘要：电动自行车方案根据控制对象电动机的不同，控制器可分为直流有刷电机控制器和直流无刷电机控制器，直流无刷电机采用电子换向原理工作，其控制过程比有刷电机复杂得多，因此对控制器质量的要求也高得多。
关键词：电动自行车；电机控制；直流无刷电机控制；Deadtime控制
中国电动车市场状况
根据市场不完全统计，2007年产销量约为1250万辆，2008年中国电动车市场总量可能接近2000万辆左右。其中一线市场的成长空间有限，而成长主要来源于中小城市及乡镇这些二三线市场，过去和目前电动车销售的主战场是大中小城市的青年人和农民工。而专家预计，将来电动车的主要客户群是中老年人、职业女性和广大农村消费者等三类。实际上，农村市场正在逐步成为日后电动车行业增长的新亮点，据此估算，2010年，中国轻型电动车的产销量将可能达到3000万辆，出口量将可能达到500～600万辆。实现工业产值700亿元，包括上下游带动产值的产业总体规模将达到1300亿。
伴随轻型电动车的生产和消费繁荣，中国已经形成全球最大规模的轻型电动车配套产业体系，并在浙江、江苏和天津形成了重要的产业集群和成型的服务网络，成为“长三角”产业结构升级中的一个新亮点。而上海和山东近年电动车生产企业数量也在急剧增加。
但自去年2007下半年到今年2008上半年受到几个因素影响，电动车市场稍微停滞整理，首先是面临各地政策风险不一，各地政府仍有不同看法。如2007年，继海口、广州等禁“电”后，沈阳、厦门、常州也纷纷加入了这个行列。因此目前电动自行车的发展，在各地还面临着一定的政策变化风险。再者就是铅酸充电电池引起的环境污染污染与回收问题，使得管理政策上趋于保守，但较先进的充电电池又面临成本过高，量产不易等问题，所以充电电池问题如果能解决，对电动车市场必会有另一波高成长期。
改善直流无刷电机控制质量
电动自行车方案根据控制对象电动机的不同，控制器可分为直流有刷电机控制器和直流无刷电机控制器，有刷电机控制较简单，但因其电刷易磨损的电刷带来的维修保养工作量相对较大、使用寿命相对较短等缺点。且大电流时碳刷和碳刷接触压降及碳粉短路换向器引起效率较低。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。但直流无刷电机采用电子换向原理工作，其控制过程比有刷电机复杂得多，因此对控制器质量的要求也高得多。目前一些新产品使用无刷直流电机，在电动汽车上大多使用无刷电机。
目前电动自行车采用的直流无刷电机都是三相电机，电角度有60度和120度两种。电机极数大部分为18极，也有16极、20极等。控制器根据霍尔回馈的电机电极位置，控制相应的功率驱动管的开通或关断，在定子中产生旋转磁场，驱动电机的转子转动。
早期义隆电子即与客户合作开发电动自行车控制模块，两年前ADC type 4K功规MCU推出后，因抗干扰特性良好，客户即节省许多外围抗干扰组件，降低成本，今年更推出直流无刷马达专用单芯片，除整合度更高外，还使用Flash制程，方便客户程序更新升级，内置EEPROM可储存马达控制参数及防盗密码。此外，一般马达控制中困难度最高的相位Deadtime控制，一不小心，往往造成同时导通使昂贵高压MOS管烧毁，也增加开发及量产测试很大困扰，义隆电子使用直流无刷马达专用单芯片的电动自行车方案，内置独特的Deadtime Control功能，可以经由单芯片内的硬件，实时且自动的将不同马达相位转换的Deadtime做有效控制，减少程序开发时间及失误，此芯片还内置强大程序保护机制，防止抄版，保护原程序。
电动自行车除提供Flash及内置EEPROM，方便开发外，高整合性也很重要，义隆电子提供的直流无刷马达专用单芯片，内置比较器／运算放大器／ADC做过压，过流等保护，实时的中断控制与PWM联动，能精确的控制马达转速，加速减速及EABS(Ebike Anti-lock BrakingSystem)，内建PGAfProgrammable GainAmplify)透过与ADC连接，达到实时中断控制，使过流保护更完整，外部中断驱动脚，可使用于无霍尔的相位控制，内建强制关掉PWM功能，在过载时能实时关掉PWM，保护MOS管，UART，SPI界面，可与表头连接，方便外围程序开发，LVD(Low VoltageDetect)在电池低压时，自动提示功能，LVR(Low Voltage Reset)低压自动复位，避免误动作，目前产品提供28／32 PIN直插及贴片不同封装，方案已与大厂合作开发中。
除Deadtime控制及无霍尔控制方案外，此直流无刷马达专用单芯片还适用于节能高效率风扇，吊扇，家电半桥功率控制及航模，未来义隆电子也将提供系列马达变频控制产品，让整体马达控制产品线更齐全。