近年來，國內市場上電動車使用的電機主要有三種：有刷電機、有位置傳感器無刷電機和無位置傳感器無刷電機。使用有刷直流電機容易解決換相問題，但是噪音大，而且碳刷容易磨損或損壞，這會增大維護、維修難度，增加使用成本；使用有傳感器無刷直流電機容易確定轉子位置，解決換相問題，但卻增大了電機的設計、制造和安裝難度，也增加了成本，并且傳感器容易損壞，導致電機的使用壽命縮短；無傳感器無刷直流電機換相雖然在技術上有難度，但在成本和壽命上更容易滿足消費者需求。

綜合以上特點，本文討論的方案選擇了性價比較高的無傳感器無刷直流電機，以HT46R6?為主控芯片，用反電勢法(back eleCTRomotive force)實現電機正常換相，軟硬結合，使電動車驅動系統工作在最佳狀態，從而提高產品的可靠性和使用壽命。

系統工作原理

控制系統結構框圖如圖1所示，主要由MCU、直流無刷電機、LCD液晶顯示屏、鍵盤、電源、時鐘等模塊組成。其中MCU采用臺灣HoLTEk公司生產的HT46R6?微處理器，以它作為系統核心，連同一些外圍硬件，并配合軟件共同控制直流無刷電機，從而實現該驅動系統的優良性能。例如通過MCU指令控制電機的正反轉、調速、剎車或制動等。根據電機所轉圈數計量行程，并以數字形式呈現在液晶屏上，通過鍵盤操作方便查看行程以及其它系統信息。電源模塊主要用于在不需要顯示時切斷相應部分電路，同時保存關鍵信息，以降低系統功耗。

圖1：驅動系統結構框圖。

由圖1可以看出，本驅動控制器的主要功能大致分為三個部分：電機部分、行程計量以及LCD顯示，本文主要圍繞無傳感器電機的換相問題展開。

1. 反電勢換相原理

霍爾傳感器在電機中使用廣泛，帶位置傳感器直流無刷電機就是靠霍爾傳感器來確定轉子位置，以使定子各相繞組順序導通實現換相；而無傳感器直流無刷機則是利用電子線路代替位置傳感器(圖2)，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現換相，下面以星形繞組為例進一步說明。

圖2：用電子線路代替傳感器結構框圖。

電機在運行過程中要經過6次換相，每次換相時總有一相繞組未通電，此時可以在該相繞組端口檢測到繞組產生的反電勢，反電勢在60°電角度內是連續的。由于電機的規格、制造工藝有差異，導致相同電角度的反電勢值不同，如果要通過檢測反電勢的數值來確定轉子位置，難度非常大，因此必須找到該反電勢與轉子位置的關系，才能確定轉子位置。由圖3可知，反電勢在60°的電角度過程中總有一次經過坐標橫軸(過零點)，而此處的電角度和下一次換相點的電角度正好相差30°，故可通過檢測反電勢過零點，再延時30°換相。本設計是從被檢測相斷電開始計時等待反電勢過零點，再延時等待相應時間，實現換相。