合科泰二三极管MOS在电动双轮车上的应用：在电路中起到开关、整流、放大、稳压等作用

时间： 2024-05-12 来源：合科泰电子（合科泰半导体公众号）

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近日，某大电动车厂推出两轮电动车，一时间两轮车成为热议。中国是全球最大的两轮电动车生产与消费大国，销量占全球的一半以上。随着电动双轮车方案的不断成熟，产业配套更加完善，产品性能继续提升的同时，价格也更合理。电动双轮车的工作原理是什么样的？二三极管MOS在电动双轮车上又有怎着样的应用呢？本期，合科泰电子带大家熟悉电动车的工作及内部结构，并为大家介绍二三极管及MOS管在电动双轮车上的应用。

电动双轮车的结构和工作原理

电动双轮车架构相对比较简单，由电机、电池、控制系统、刹车系统、车轮和辅助部件等组成，通常包括下面这些主要部分：

1、电机：电机是电动双轮车的动力来源，通常安装在后轮附近，电机最常见的是直流无刷电机，它具有高效率、低噪音和长寿命的特点。

2、电池：电池是电动双轮车的能量储存装置，通常安装在车架底部或座椅下方。电池类型主要有铅酸电池和锂电池两种，其中锂电池具有更高的能量密度和更长的寿命，但成本也相对较高。

3、控制系统：控制系统是电动双轮车的核心部件之一，它负责控制电机的运转和车辆的行驶状态。控制系统通常包括控制器、传感器和电路等部件，其中控制器负责接收骑行者的指令并控制电机的运转，传感器则用于监测车辆的速度、位置等参数，并将这些信息反馈给控制器。

4、刹车系统：刹车系统是电动双轮车的安全保障之一，它负责在车辆行驶过程中进行制动和减速，通常包括刹车器、刹车片和刹车线等部件，其中刹车器负责产生制动力矩，刹车片则与车轮接触产生摩擦力，从而实现车辆的制动和减速。

5、车轮、车架和轮胎：车轮和轮胎是电动双轮车的重要组成部分，它们直接与地面接触，承受着车辆的重量和行驶时的摩擦力。车轮通常由轮毂、轮辐和轮胎组成，而轮胎则采用橡胶材料制成。车架是电动双轮车的基础结构，它支撑着整个车辆的重量，并连接着各个部件。

6、辅助部件：除了以上部件外，电动双轮车还包括一些辅助部件如座椅、脚踏板、反光镜、前灯和喇叭等。

通常，它的工作原理是这样的。它的驱动和控制系统主要由电池组、电机、控制器和调速手柄构成，电池组里的电流通过调速手柄和控制器共同调制解调给电机供电从而控制电机转速驱动车子运行。电池组的电流供到控制器，由控制器里的降压器件给调速手柄供电，转动调速手柄可以让控制器检测到不同的电压值，控制器根据电压值大小，模拟调节输送给电机电压的高低，从而控制了电机的转速，控制电动车的运行速度。

通常，电动两轮车BMS架构有好几种，其中有的区别是充放电MOS置于高边或低边，有的区别是充放电是串联连接还是并联连接。目前，市面上很多的二轮车的BMS使用底边串联架构，驱动电路相对简单。市面上电动两轮车主流的BMS架构采用主控、电芯、二段保护、模拟前端等组成。这个是利用AFE控制MOS管的通断和二级保护芯片控制三端FUSE熔断进行双重保护。电驱系统是一个高度集成和智能化的系统，它将电池中的电能转换为机械能，驱动车辆前进，并通过各种传感器和控制系统优化车辆的性能和安全性。通常，市面上大部分的电动二轮车的电驱使用传统的H6桥，主流的是采用FOC控制方式，它具有转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快等特点。

二三极管MOS在电动双轮车上的应用

以MOS管为例，它在电动车控制器中的作用是开关和调压。简单来说，电机是靠MOS管的输出电流来驱动的，输出电流越大，为了防止过流烧坏MOS管，控制器通常有限流保护，电机扭矩就强，加速就有力。由于电机驱动功率一般是百瓦以上级别，业界普遍采用MOS管驱动器+外置MOSFET方式来提升散热能力。由于电机存在反电动势，在减速时这部分反电动势会叠加电池组电压直接作用于MOSFET上，因此MOSFET和对应驱动器的耐压在选型时需要预留一定的裕量。

MOS管在控制器电路中的工作状态木这样的：开通过程、导通状态、关断过程、截止状态、击穿状态。MOS管主要损耗包括开关损耗（开通过程和关断过程），导通损耗，截止损耗（漏电流引起的，这个忽略不计），还有雪崩能量损耗。

只要把这些损耗控制在MOS管承受规格之内，MOS管即会正常工作，超出承受范围，即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗，尤其是PWM没完全打开，处于脉宽调制状态时，对应电动车的起步加速状态，而最高急速状态往往是导通损耗为主。

合科泰在整个电动两轮车上应用到的产品包括二极管、三极管和MOS管等，在电路中起到开关、整流、放大、稳压等作用，欢迎大家联系咨询世强平台了解具体产品。

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两轮/三轮电动车简介

全球电动两轮/三轮锂离子电池组包市场在2018年至2024年间预计将呈现两位数增长。市场驱动因素包括政府税收优惠、监管环境改善、二氧化碳排放征税以及各国政府推动电力车械转型。锂离子电池组因其重量轻、能量密度高和回收问题较少而逐渐取代传统的密封铅酸蓄电池。全球电动滑板车和摩托车市场预计将达到6000万辆。资料还介绍了全球主要电动两轮/三轮车制造商的生产时间安排，以及轻型电动车的小型解决方案、架构、电池管理系统、ECU/马达驱动、车载充电器和舒适安全单元等关键组件。此外，还提到了行业标准、更多商机以及Littelfuse作为轻型电动车的战略供应商和设计合作伙伴所提供的服务。

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2021/3/3 - 应用及方案代理服务技术支持采购服务

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2024/11/20 - 快速参考指南代理服务技术支持采购服务