電動雙輪車的結構和工作原理 MOS管在電動雙輪車上的應用

近日，某大電動車廠推出兩輪電動車，一時間兩輪車成為熱議。中國是全球最大的兩輪電動車生產與消費大國，銷量占全球的一半以上。隨著電動雙輪車方案的不斷成熟，產業配套更加完善，產品性能繼續提升的同時，價格也更合理。電動雙輪車的工作原理是什么樣的？二三極管MOS在電動雙輪車上有怎樣的應用，本期，合科泰帶大家熟悉電動車的工作及內部結構。

電動雙輪車的結構和工作原理

電動雙輪車架構相對比較簡單，由電機、電池、控制系統、剎車系統、車輪和輔助部件等組成，通常包括下面這些主要部分：

1、電機：電機是電動雙輪車的動力來源，通常安裝在后輪附近，電機最常見的是直流無刷電機，它具有高效率、低噪音和長壽命的特點。

2、電池：電池是電動雙輪車的能量儲存裝置，通常安裝在車架底部或座椅下方。電池類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的壽命，但成本也相對較高。

3、控制系統：控制系統是電動雙輪車的核心部件之一，它負責控制電機的運轉和車輛的行駛狀態?？刂葡到y通常包括控制器、傳感器和電路等部件，其中控制器負責接收騎行者的指令并控制電機的運轉，傳感器則用于監測車輛的速度、位置等參數，并將這些信息反饋給控制器。

4、剎車系統：剎車系統是電動雙輪車的安全保障之一，它負責在車輛行駛過程中進行制動和減速，通常包括剎車器、剎車片和剎車線等部件，其中剎車器負責產生制動力矩，剎車片則與車輪接觸產生摩擦力，從而實現車輛的制動和減速。

5、車輪、車架和輪胎：車輪和輪胎是電動雙輪車的重要組成部分，它們直接與地面接觸，承受著車輛的重量和行駛時的摩擦力。車輪通常由輪轂、輪輻和輪胎組成，而輪胎則采用橡膠材料制成。車架是電動雙輪車的基礎結構，它支撐著整個車輛的重量，并連接著各個部件。

6、輔助部件：除了以上部件外，電動雙輪車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。它的驅動和控制系統主要由電池組、電機、控制器和調速手柄構成，電池組里的電流通過調速手柄和控制器共同調制解調給電機供電從而控制電機轉速驅動車子運行。電池組的電流供到控制器，由控制器里的降壓器件給調速手柄供電，轉動調速手柄可以讓控制器檢測到不同的電壓值，控制器根據電壓值大小，模擬調節輸送給電機電壓的高低，從而控制了電機的轉速，控制電動車的運行速度。

通常，電動兩輪車BMS架構有好幾種，其中有的區別是充放電MOS置于高邊或低邊，有的區別是充放電是串聯連接還是并聯連接。目前，市面上很多的二輪車的BMS使用底邊串聯架構，驅動電路相對簡單。市面上電動兩輪車主流的BMS架構采用主控、電芯、二段保護、模擬前端等組成。這個是利用AFE控制MOS管的通斷和二級保護芯片控制三端FUSE熔斷進行雙重保護。電驅系統是一個高度集成和智能化的系統，它將電池中的電能轉換為機械能，驅動車輛前進，并通過各種傳感器和控制系統優化車輛的性能和安全性。通常，市面上大部分的電動二輪車的電驅使用傳統的H6橋，主流的是采用FOC控制方式，它具有轉矩波動小、效率高、噪聲小、動態響應快等特點。

二三極管MOS在電動雙輪車上的應用

以MOS管為例，它在在電動車控制器中的作用是開關和調壓。簡單來說，電機是靠MOS管的輸出電流來驅動的，輸出電流越大，為了防止過流燒壞MOS管，控制器通常有限流保護，電機扭矩就強，加速就有力。由于電機驅動功率一般是百瓦以上級別，業界普遍采用 MOS 管驅動器+外置 MOSFET 方式來提升散熱能力。由于電機存在反電動勢，在減速時這部分反電動勢會疊加電池組電壓直接作用于 MOSFET 上，因此 MOSFET 和對應驅動器的耐壓在選型時需要預留一定的裕量。

MOS管在控制器電路中的工作狀態木這樣的：開通過程、導通狀態、關斷過程、截止狀態、擊穿狀態。MOS管主要損耗包括開關損耗（開通過程和關斷過程），導通損耗，截止損耗（漏電流引起的，這個忽略不計），還有雪崩能量損耗。

只要把這些損耗控制在MOS管承受規格之內，MOS管即會正常工作，超出承受范圍，即發生損壞。而開關損耗往往大于導通狀態損耗，尤其是PWM沒完全打開，處于脈寬調制狀態時，對應電動車的起步加速狀態，而最高急速狀態往往是導通損耗為主。

合科泰在整個電動兩輪車上應用到的產品包括二極管、三極管和MOS管等，在電路中起到開關、整流、放大、穩壓等左右。

審核編輯：劉清