电动车控制器

电动车控制器（Electric Vehicle Controller）是用来控制电动车的电机从开启直到使用结束一系列运行过程的核心控制部件。根据电动车车型（电动自行车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电瓶车等）的不同，电动车控制器会有不同的性能和特点。

1995-1999年，中国电动车控制器进入早期实验性生产阶段，主要是对电动车控制器关键技术进行摸索研究。进入21世纪后，控制器技术日益成熟。2024年12月31日，强制性国标《电动自行车安全技术规范》（GB17761-2024）正式发布，已于2025年9月1日实施，旧版标准（GB17761-2018）同步废止，新标准中完善了对电动车控制器的防篡改要求。

电动车控制器由PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制器件驱动电路、控制部件（转把、闸把、电动机霍尔元件）、信号采集单元与处理电路及过电流与欠电压保护电路等组成。它具有自动识别电动机模式、反充电、动静态断相保护、自检等功能特点。电动车控制器按功率分类可分为大功率、中功率和小功率控制器；按结构分类可分为整体式和分离式；按电动机驱动分类可分为有刷控制器和无刷控制器。

简史

中国电动车控制器的研究始于20世纪90年代，其标志性事件是1995年清华大学研制出第一台轻型电动车。这一阶段为早期实验性生产阶段，主要是对电动车控制器和电机、蓄电池、充电器等电器四大件关键技术的摸索研究。进入21世纪后，关键技术的突破和性能的提升推动了电动车产业的初步规模化发展，同时控制器技术也日益成熟。

2013年，国外电动车电动机及整车控制器的开发包括软、硬件设计，核心软件一般由整车厂研发；另外，各汽车电子零部件巨头，如美国德尔福公司、大陆、博世公司都纷纷进行整车控制器的研发和生产。部分汽车设计公司也为整车厂提供整车控制器技术方案，控制器日趋标准化已引起相关企业的关注。由全球汽车制造商、部件供应商及电子、半导体和软件系统公司，联合建立了汽车开放系统架构联盟，形成了AUTOSAR（汽车开放系统架构）标准，简化了开发流程并使ECU软件具有复用性，是控制器开发的一个趋势。

中国电动车整车控制器主要是以高校为依托进行研究，如清华大学、同济大学、北京理工大学等。截至2013年，中国已初步掌握了整车控制器的软、硬件开发能力，产品功能较为完备，基本可以满足电动车的需求，已经应用到样车及小批量产品上。部分整车企业也与国外公司进行合作，通过联合开发，吸收国外相关技术和经验，增强自主开发能力。目前各厂家基本掌握了整车控制器的开发技术，但技术积累有限，水平参差不齐。中国控制器硬件水平与国外存在一定差距，产业化能力相对不足。大部分企业推出批量电动车产品时更倾向于选择国外整车控制器硬件供应商。另外，控制器基础硬件、开发工具等基本依赖进口。总体来讲，控制器产品技术水平和产业化能力与国外仍有较大差距。

2019年，中国新国标《电动自行车安全技术规范》（GB17761-2018）的实施，对电动车生产、销售和使用提出了严格要求，完善了电动车技术标准体系，在整车安全、机械安全、电气安全、防火阻燃、防篡改等方面进行了规范，为推动电动车行业高质量发展奠定了基础，促进了控制器技术的进一步发展。

主要分类

按功率分类

可分为大功率、中功率和小功率。小功率适合于电动自行车使用。

按结构分类

可分为整体式和分离式两种。整体式控制器是指控制部分与显示部分合为一体，组装在一个塑料盒内。分离式控制器是指控制器主体部分与显示部分分离。

按电动机驱动分类

可分为有刷控制器和无刷控制器。有刷控制器驱动有刷电动机，无刷控制器驱动无刷电动机。

结构

结构组成

电动机速度控制普遍采用的是电压调速方法，这是一种成熟的电动机控制技术，当前电动车控制器都采用此项技术。另外，不管有刷、无刷，电动车控制器普遍采用PWM（脉宽调制）调速方式。现大多采用集成电路组成的脉宽调制器，如集成块TL494等。用PWM这种方式直流调压或直流调速能量利用率较高。

有刷或无刷电动车控制器的内部电路包括：PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制器件驱动电路、控制部件（转把、闸把、电动机霍尔元件）、信号采集单元与处理电路及过电流与欠电压保护电路等。

有刷控制器工作原理

有刷控制器的工作原理如下：

1）有刷控制器内部稳压电源提供控制器内部电子元器件的工作电压。

2）PWM芯片根据转把的输入电压输出相应脉冲宽度的方波给MOS管驱动电路。

3）MOS管驱动电路将PWM信号整形后提供给MOS管。MOS管为大电流开关器件，其导通时间与关断时间受PWM信号的控制。

4）欠电压保护电路在蓄电池电压降低到控制器设定值以下时，停止PWM芯片信号的输出，以保护蓄电池不至于在低电压情况下放电。

5）限流保护（或过电流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护蓄电池、控制器、电动机等不会出现允许范围以上的大电流。

无刷控制器工作原理

1）无刷控制器内部稳压电源提供了控制器内部电子元器件的工作电压。

2）主处理芯片PWM，根据无刷电动机的霍尔信号对上三路和下三路的MOS管驱动电路给出有选择性的打开与关闭信号，以完成对电动机的换相。同时，根据转把的输入电压大小，将相应脉冲宽度的载波信号，与下三路MOS管导通信号混合，以达到控制电动机速度的目的。

3）MOS管驱动电路将PWM信号整形放大，提供给MOS管。另外，对与上三路的三个MOS管来说，它们的驱动电压要求高于蓄电池供电电压，因此，MOS管驱动电路还要具有升压功能，将上三路的MOS管导通信号变成高于蓄电池电压的超高方波信号。MOS管是大电流开关器件，其导通时间与关断时间受导通信号与PWM信号合成的混合信号控制。

4）欠电压保护电路在蓄电池电压降低到控制器设定值以下时，停止PWM芯片信号输出，以保护蓄电池不至于在低电压的情况下放电。

5）限流保护（或过电流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护电池、控制器、电动机等不会出现允许范围以上的大电流。

技术开发和改进措施

技术开发

在传统的控制单元开发流程中，通常采用串行开发模式，即首先根据应用需要提出系统需求并进行相应的功能定义，然后进行硬件设计；使用汇编语言或c语言进行面向硬件的代码编写，随后完成软、硬件和外部接口集成，最后对系统进行测试标定。现在的开发多采用V模式开发流程。软、硬件技术的不断发展，为并行开发提供了强有力的工具。例如，德国DSPACE公司开发了基于PowerPC和Matlab7Simulink的实时系统仿真，为控制器开发及半实物仿真提供了很好的软、硬件工作基础。

功能定义和离线仿真

首先根据应用需要明确控制器应该具有的功能，为硬件设计提供基础；然后借助MATLAB建立整个控制系统的仿真模型，并进行离线仿真，运用软件仿真的方法设计和验证控制策略。

快速控制器原型和硬件开发

从控制系统的仿真模型中取出控制器模型，并且结合DSpace物理接口模块（A/D、D7A、170、RS232和CAN）来实现与被控对象的物理连接，然后运用DSPACE提供编译工具生成可执行程序，并下载到DSPACE，DSPACE此时作为目标控制器的替代物，可以方便地实现控制参数在线调试和控制逻辑调节。在进行离线仿真和快速控制其原型的同时，根据控制器的功能设计，同步完成硬件的功能分析并进行相应硬件设计、制作，并且根据软件仿真的结果对硬件进行完善和修改。

目标代码生成

前述的快速控制原型基本生成了满意的控制策略，硬件设计也形成了最终物理载体ECU，此时运用DSpace的辅助工具TargetLink生成目标代码，然后编写目标的底层驱动软件，两者集成后生成目标代码下载到ECU中。

硬件在环仿真

其目的是验证控制器电控单元的功能。在这个环节中，除了电控单元是真实的部件，部分被控对象也可以是真实的零部件，如果将仿真模型中的被控对象模型生成代码并下载到DSPACE中，则可用于被控对象的特性。

调试相标定

把经过硬件在环仿真验证链接到完全真实的被控对象中，进行实际运行试验和调试。

改进措施

为了能够让电动车更好地运行，在对电动车控制器进行设计时，要根据电动机的实际情况以及电瓶等各方面综合起来进行设计，要做到电瓶、控制器、电机三者之间统一和谐。设计者不仅仅要考虑电动车的功能使用，还要根据电动车的实际驾驶情况，综合对电动车控制器进行改进。

需具备输出端短路保护功能

输出端短路保护功能的作用是对电瓶的使用进行安全保护。在电动车控制器的输出端，即使在电机处于最高转速行动时，也能在保护电路上自动降低输出电流，对控制器进行可靠的保护。

采用双闭环控制系统

电动车控制器采用双闭环控制系统，可以实现对电流的限幅。同时，在电动车处于正常运转的情况下，对电动车的最大电流限制在设定的速度之下，实现对电动车的自动限流，从而保护电动车的正常运行。在任何的运行情况下，都不会出现超过设定的数值范围进行放电的过程，保证了蓄电池在使用上的安全。

功能特点

超静音设计技术

独特的电流控制算法，能适用于任何一款电动车电动机，并且具有相当的控制效果，提高了电动车控制器的普遍适应性，使电动车电动机和控制器不再需要匹配。

恒流控制技术

电动车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致，保证了蓄电池的寿命，并且提高了电动车电动机的起动转矩。

自动识别电动机模式系统

自动识别电动车电动机的换向角度、霍尔相位和电动机输出相位。只要控制器的电源线、转把线和刹车线不接错，就能自动识别电动机的输入与输出模式，可以省去电动车电动机接线的麻烦，极大降低了电动车控制器的使用要求。

电动机锁系统

在警戒状态下，报警时控制器将电动机自动锁死，控制器几乎没有电力消耗，对电动机没有特殊要求。在蓄电池欠电压或其他异常情况下对电动车正常推行无任何影响。

自检功能

分动态自检和静态自检，控制器只要在上电状态，就会自动检测与之相关的接口状态，如转把、刹把或其他外部开关等，一旦出现故障，控制器自动实施保护，充分保证骑行的安全，当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。

堵转保护功能

自动判断电动机在过电流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电动机短路状态。如果过电流时处于运行状态，控制器将限流值设定在固定值，以保持整车的驱动能力；如果电动机处于纯堵转状态，则控制器2s后将限流值控制在10A以下，起到保护电动机和蓄电池的作用，节省电能；如果电动机处于短路状态，控制器则使输出电流控制在2A以下，以确保控制器及蓄电池的安全。

动静态断相保护

在电动机运行状态时，电动三轮车电动机任意一相发生断相故障时，控制器实行保护，避免造成电动机烧毁，同时保护电动车蓄电池，延长蓄电池寿命。

功率管动态保护功能

控制器在动态运行时，实时监测功率管的工作情况，一旦出现功率管损坏的情况，控制器立即实施保护，以防止由于进连锁反应损坏其他的功率管后，出现推车比较费力的现象。

防飞车功能

解决了无刷电动车控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象，提高了系统的安全性。

1+1助力功能

用户可自行调整采用正向助力或反向助力，实现了在骑行中辅以动力，让骑行者感觉更轻松。

巡航功能

自动/手动巡航功能一体化，用户可根据需要自行选择，8s进入巡航，稳定行驶速度，无须手柄控制。

模式切换功能

用户可切换电动模式或助力模式。

防盗报警功能

超静音设计，引入汽车级的遥控防盗盗理念，防盗的稳定性更高，在报警状态下可锁死电动机，报警喇叭音效高达125dB以上，其具有极强的威慑力，并具有自学习功能，遥控距离长达150m不会有误码产生。

低功耗

自学习智能防盗报警控制器采用低功耗模式，使控制器在防盗警戒状态的功耗极小（静态电流<8mA）。即使用户忘了解除警戒，也可保证电动车在长期不使用的情况不会使蓄电池的电量放完。

高效率

自学习智能型高速电动机控制器采用最高效率控制技术（效率≥90%），从而提高电动车的续航里程。

电动机相位

60°、120°电动机自动兼容，不管是60°电动机还是120°电动机，都可以兼容，不需要修改任何设置。

反充电功能

当电动机空转时，通过控制器对蓄电池进行充电。

随动abs系统

在一定情况下，能够很好地实现不管什么样的车速都能够确保刹车器舒适平稳地运行，在一定的程度上降低了机械制动力以及机械刹车的相关压力，减少了电动车在刹车时出现的噪音，同时在全车制动的安全稳定性上得到有效地提升。在刹车等其他的一些情况下能够将EABS发出的能量传送给电动车的电池上，对电池进行反充电，延长了电池使用时间；在电池的使用寿命上也有很大的改善和提高，操作者可以更好地根据自身的驾驶习惯更好地操控电动车。

应用领域

电动车控制器是用来控制电动车的电机直到使用结束的一系列运行的控制部件，是电动车不可缺少的部位。电动车分很多种类型，主要是以下几种：电动自行车、电动三轮车、电动三轮摩托车，电瓶车等。根据车型的不同，电动车的控制器也有不同的性能和特点，而且控制器的功能也会直接影响整个车的性能以及运行的状态。

识别电动车控制器优劣

仔细观察做工

一个控制器的做工体现一个公司的实力。同等条件下，作坊控制器肯定不如大公司的产品；手工焊接的产品肯定不如采用波峰焊的产品；外观精致的控制器好过不注重外观的产品；导线用得粗的控制器好过导线偷工减料的控制器；散热器重的控制器好过散热器轻的控制器等。在用料和工艺上有所追求的公司相对可信度高，这些方面通过对比就能分辨出来。

对比温升

用两个控制器进行同等条件的堵转发热试验。两个控制器都拆掉散热器，用一辆车进行试验，电动车达到最高速时立即制动，不要完全制动，免得控制器进入堵转保护。在极低速度下维持5s，松开制动踏板，车速迅速达到最高速，再次制动，反复同样的操纵，比如30次，检测散热器最高温度点。

把检测到的两个控制器的数据进行对比，温度越低越好。试验条件应该保证相同的限流，相同的蓄电池容量，同一辆车，同样从冷车开始测试，保持相同的制动力度和时间。试验结束时应检查固定MOS管的螺钉松紧程度，松得越多表明使用的绝缘塑料粒子耐热性越差，在长期使用中，这将导致MOS管提前因发热而损坏。再装上散热器，重复上述试验，对比散热器温度，这可以考察控制器的散热设计优劣。

电流控制能力

将电动车接上充满电的蓄电池，蓄电池容量越大越好。先让电动机达到最高速，任选两根电动机输出线短路，反复进行30次以上，不应出现MOS管损坏现象。再让电动机达到最高速，用蓄电池正极和任选的一根电动机线短路，反复30次，考验控制器的快速控制能力。很多控制器会在这一环节损坏，这样的试验可以比较两个控制器成功承受短路的次数，也可以验证控制器软件、硬件设计的可靠性。

检验控制器效率

关闭超速功能（如果有的话），在同一辆车空载的情况下测试不同控制器能达到的最高速。速度越高，则效率越高，续航里程也相对高。以上试验都是在没有什么特别设备的情况下进行的，可操纵性强，可以广泛对比控制器在做工、温升、电压电流控制和效率上的差异，基本可以反映控制器的质量优劣。

常见故障与维修

控制器常见故障

功率器件损坏

原因：电动机损坏；功率器件本身的质量差或选用等级不够；器件安装或振动松动；电动机过载；功率器件驱动电路损坏或参数设计不合理。

控制器内部供电电源损坏

原因：控制器内部电路短路；外围控制部件短路；外部引线短路。

控制器工作时断时续

原因：器件本身在高温或低温环境下参数漂移；控制器总体设计功耗大，导致某些器件局部温度过高，从而使器件本身进入保护状态；接触不良。

控制信号丢失

原因：连接线磨损及接插件不良或脱落；线材选择不合理；对线材的保护不完备；接插件的选型不好；线束与接插件的压接不牢。

故障维修

通过测量控制器连接部件或引线的电源电压、信号电压，可分析判断出控制器的故障所在。以下是控制器常见故障的诊断与维修方法。

有刷控制器没有输出

将万用表设置在20V（DC）挡位，先测量闸把输出信号。如果捏闸把时，闸把信号的电势变化大于4V，则可排除闸把故障；然后，按照有刷控制器常用芯片引脚功能表，与测量出的主控芯片与逻辑芯片的电压值进行电路分析，并检查各芯片外围器件（电阻、电容、二极管）的数值是否和元件表面的标识相一致，判断是外围器件还是集成电路出现故障。若是外围器件故障，则更换同型号的器件，排除故障。

无刷控制器没有输出

无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障非除方法，予以排除。

飞车

飞车故障一般是由MOS管击穿引起的。判断MOS管好坏的方法，可用万用表的二极管挡位测量MOS管的三个引脚，应没有短路现象。如果MOS管损坏，则可以通过更换同型号的器件来排除故障。

有刷控制器部件的电源不正常

控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路，常用规格有7805、7806、7812、7815。它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。将万用表设置在直流电压20V（）挡位，以万用表黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上，观察万用表示数是否与标称电压相符。电压波动不应超过0.2V，否则说明控制器内部电源出现故障了。可以通过更换三端稳压集成电路排除故障。

无刷控制器完全没有输出

用万用表直流电压50V挡，检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动角呈对应关系。如果没有对应关系，表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。参照无刷控制器主相位检查图，通过测量芯片输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系，可以判断出是哪些芯片有故障。更换同型号芯片，可排除故障。

发展趋势

行业发展趋势分析

技术创新与智能化

随着科技的不断进步，电动车控制器在性能、安全性、可靠性等方面得到了显著提升。智能化、集成化、高效化等技术趋势正在推动电动车控制器行业的升级。例如，智能巡航控制、智能充电管理、智能诊断等智能功能的加入，使得电动车控制器更加智能化，提升了用户体验。同时，新材料、新工艺的应用也为电动车控制器的性能提升提供了可能。

集成化与模块化设计

为了提高生产效率和降低成本，电动车控制器越来越趋向于集成化和模块化设计。通过将多个功能模块集成到一个控制器中，可以减少部件数量、简化系统结构，并提高整体性能和可靠性。这种设计思路不仅有助于企业实现规模化生产，还能更好地满足消费者对电动车高性能和高效率的需求。

环保与可持续发展

环保和可持续发展是未来社会的重要主题，电动车控制器行业也将朝着更加环保的方向发展。这包括采用更环保的材料和生产工艺，减少生产过程中的碳排放，提高控制器的能效，以及实现更高的回收利用率。通过这些措施，电动车控制器行业将为推动绿色出行和可持续发展做出积极贡献。

行业发展前景分析

市场需求持续增长

随着居民生活水平的提高和环保意识的增强，电动车已经成为了重要的民生交通工具。特别是在城市化进程高速发展时期，大城市继续改造与扩张，中小城镇建设也飞速发展，城市的规模与结构都处在巨大变化之中。这将进一步带动电动车及电动车控制器市场需求的增长。预计未来几年，电动车控制器市场规模将继续保持快速增长。

技术创新不断涌现

技术创新是推动电动车控制器行业发展的重要动力。随着电子技术的不断进步和新材料、新工艺的应用，电动车控制器的性能将得到进一步提升。未来，电动车控制器将更加智能化、高效化，能够实现更精准的控制和更高效的能量管理。这些技术创新将为电动车控制器行业带来更大的发展空间。

政策支持力度加大

多国政府都在积极推广电动车的发展，出台了一系列的政策扶持。例如，中国政府就颁布了《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，并出台相关补贴政策，鼓励电动车的发展。这些政策将为电动车控制器的发展提供更广阔的市场空间。

产业链不断完善

随着电动车市场的不断扩大和电动车产业链的不断完善，电动车控制器行业也将迎来更多的机遇。各大电子元器件企业、电动车生产商等都将进入电动车控制器领域，形成更加完善的产业链体系。这将有助于提升整个行业的竞争力和创新能力。

标准规范

标准命名规范

国际上对电动车用控制器的标准命名方式如下：

产品名称代号：

1）ZK--有刷电动机用普通型驱动控制器。

2）ZKC--有刷电动机用智能型驱动控制器。

3）WZK--无刷电动机用普通型驱动控制器。

4）WZKC--无刷电动机用智能型驱动控制器。

举例说明：

1）ZK36V6A普通有刷控制器，额定电压36V，额定电流6A，厂家A类产品。

2）ZKC36V6B智能有刷控制器，额定电压36V，额定电流6A，厂家B类产品。

3）WZKC36V6C智能无刷控制器，额定电压36V，额定电流6A，厂家C类产品。

中国国家标准

参考资料

..2025-11-21

两轮车，“滚”出平平无奇的万亿新市场.界面新闻.2025-11-21

电动自行车强制性国家标准修订后正式发布 将为老百姓提供更安全、更实用的出行工具.中国政府网.2025-11-20

今天正式实施！专家解读电动自行车新国标重大影响.工信微报.2025-11-21

2024年电动车控制器行业发展现状、竞争格局及发展趋势与前景分析.中研网.2025-11-20

标准号:GB 17761-2024.国家标准全文公开系统.2025-11-20

标准号:GB 17761-2018.国家标准全文公开系统.2025-11-20

标准号:GB 17761-1999.国家标准全文公开系统.2025-11-20