锂电电动助力车·产品方案说明书
摘要：本文为凌讯微电子电机驱动/BLDC专题文章，详解电动助力车（电动助力自行车）锂电池供能、BMS保护、轮毂无刷电机力矩/速度传感助力驱动的电控系统拓扑，覆盖助力档位调节、刹车断电、欠压过流堵转保护，面向城市通勤、城郊休闲、山地爬坡、社区代步、中老年出行、景区租赁等场景，提供高压SJ/SiC MOS、低压LV MOS、光耦与整流桥器件选型清单，为锂电两轮助力车无刷电机驱动与电池保护方案设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：电动助力车（电动助力自行车）是人力骑行与电力辅助驱动相结合的两轮交通工具。整车系统由锂电池包、BMS电池保护板、无刷电机控制器、轮毂无刷直流电机、力矩/速度传感器、操控仪表、车架、脚踏传动机构组成。控制器根据脚踏力矩信号或者车速信号输出对应的辅助动力，实现人力+电力混合骑行；具备助力档位调节、欠压保护、过流保护、刹车断电保护功能。骑行者踩踏时电机提供辅助推力，上坡、逆风骑行省力；不踩踏时可纯人力骑行。
基础电气规格（36V‑家用通勤助力车示例）
- 电池标称电压：36V DC
- 电芯类型：10串锂离子电池
- 电池容量：10.4Ah
- 电机类型：后轮轮毂三相无刷电机
- 电机额定功率：250W
- 最高助力车速：25km/h
- 助力档位：3‑5档可调
- 续航里程：40‑60km（经济助力模式）
- 传感器类型：力矩传感器 / 脚踏速度传感器
- 保护功能：欠压、过流、堵转、刹车断电保护
- 操控方式：LCD仪表按键+刹车把手断电开关
二、电动助力车系统拓扑原理图（锂电+轮毂BLDC助力驱动）
拓扑工作原理：锂电池输出36V直流电，BMS完成电池侧过充、过放、过流保护；电能经过电源锁送入无刷控制器。骑行者踩踏脚踏板，力矩传感器或者速度传感器采集踩踏信号传输至MCU；主控读取当前助力档位、车速信号，按照助力配比输出六路PWM信号；驱动三相MOS逆变桥，直流电变换为三相交流电供给后轮轮毂无刷电机，电机输出辅助动力。捏下刹车把手时，刹车断电信号触发，控制器立刻停止输出动力。仪表实时显示剩余电量、当前车速、助力档位；控制器实时检测母线电流，上坡负载过大时限流保护，防止电机堵转烧毁。
三、应用场景分类
1、城市日常通勤出行场景
- 上下班短途出行，避开拥堵，绿色低碳，适合5‑15公里路程。
2、城郊休闲骑行健身场景
- 绿道、环湖公路出游，人力骑行+电力辅助，长途骑行不易疲劳。
3、山地丘陵地区爬坡出行场景
- 多坡道路段，电机助力减轻上坡踩踏负担。
4、社区周边采购代步场景
- 小区、集镇近距离买菜办事，短途代步工具。
5、中老年休闲代步出行场景
- 体力较弱人群出行，助力降低骑行费力程度。
6、景区观光租赁骑行场景
- 公园、旅游景区出租助力自行车，供游客游览。
四、功率器件选型推荐表
下表为锂电电动助力车推荐功率器件：高压半桥SJ/HV/SiC MOS、低压半桥LV MOS、光耦及整流桥，适配轮毂无刷电机助力驱动与充电保护方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG120N085AG | 4.2mR/120V | PDFN5*6 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG50N15AD | 15.6mR/150V | TO252 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LT80N04AG | 5.5mR/40V | PDFN5*6 | 半桥/Vbus开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG160N06AD | 2.2mR/60V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压隔离 | 光耦 | EL357/3516 | C档 | SOP‑4 | 过零采集/可控硅隔离驱动 |
| 前级整流 | 整流桥 | GBP510 | 5A/1000V | GBP | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | MSB30B | 3A/1KV | UMSB | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | KBP810 | 8A/1000V | KBP | 整流桥 |
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五、常见FAQ
Q1：电动助力车与纯电动车的区别？
A：助力车以人力踩踏为主、电机按力矩或车速提供辅助推力，需踩踏才助力，续航更长、更省电，符合助力自行车定位。
Q2：控制器如何根据踩踏输出助力？
A：力矩/速度传感器采集踩踏信号，MCU按助力档位配比输出PWM驱动三相逆变桥，轮毂电机输出辅助动力；刹车断电立即停机。
Q3：锂电池助力车如何保障骑行安全？
A：BMS实时监测电压电流温度，欠压、过流、堵转时控制器限流停机；刹车断电保护，上坡大负载时防止电机堵转烧毁。
本文为凌讯微电子【电机驱动/BLDC】专题技术文章。如需了解锂电两轮助力与电池保护方案，可浏览网站BLDC无刷电机驱动、锂电池BMS保护选型指南，也可查看【电源类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部