前幾年做電瓶車上電路板的時候,記得電控還挺貴的,一個差不多能用的,價格大概在三四百左右吧。這幾年電瓶車整車倒是越來越貴了,價格動輒三四千、四五千。但是電控的價格卻越來越便宜了,這不,我花28塊錢就買到了一個350W的電控,包郵還帶運費險總共28元到手。值得一說的是,這個電控在某寶的銷量還不低。
當然,正常要用的話,350W肯定是不夠的,至少得1kW往上了,但是我只是想看看他們是怎麽把成本做到這麽低的,所以功率多大其實無所謂。
可以看到人家還細心的在一些連結器上做了貼紙指示了線的顏色對應的訊號,方便使用者接線,細節做的還行。
我想研究它是怎麽做到這麽便宜的,自己先大概想想,應該會用到什麽器件,成本也可以簡單做個評估,然後再看看別人從哪些地方節約了成本,有差異的地方,就是我們可以學到的地方。
作為電控最關鍵的就是驅動電機轉動,電瓶車的無刷電機有三個相線,每個相線需要兩個MOS構成一個橋臂來驅動,下橋臂一般是NMOS,上橋臂可以是PMOS也可以是NMOS,但是對於同樣電流電壓導通阻抗等參數的PMOS和NMOS來說,PMOS往往會更貴。所以如果要控制成本,大概率會選擇上下橋臂都用NMOS。但是上下橋臂都是NMOS這種,上橋臂驅動略微麻煩一點,需要自舉驅動。當然,現在有很多成熟的預驅芯片,像下圖這種,可以很簡單的完成自舉驅動。但是對於一個要降低成本的方案,大概率會用分立器件來搭,反正二極管三極管電阻電容這種,和芯片相比幾乎就不要錢。6個NMOS估計價格一個1.5元,總共9元,再加上一堆阻容二極管三極管下來1元,所以電機驅動這塊也得10元啊。
另外,一款MCU肯定是需要的,要實作電機控制、霍爾訊號檢測、速度設定檢測、剎車訊號處理、電機正反轉學習、油門訊號處理、電池電壓檢測、與儀表盤通訊、。。。一些其他的功能下來,,加上燒錄介面偵錯介面,總共需要至少30多個io,加上電源和地,32腳的MCU應該不太夠, 得上一個48腳或者64腳的,如果使用國產的MCU,價格預估3元吧。
電瓶車的電瓶電壓有36V、48V、60V、72V等等,所以最起碼得有一個降壓的電路吧。原本我做這種方法,高低得放一個DC-DC,但是這種高壓的DC-DC真的不便宜,加上電感、電容下來兩三塊肯定需要的。但是自從我拆了上篇文章那個報警器,我就變得謹慎了,所以我估計這個電控,要麽就用DC-DC,要麽就用這個三極管降壓電路。如果是前者,成本最低按2元,如果是後者,成本3毛左右吧。當然,這個電控,應該還需要一路12V電,所以從高壓轉到12V應該是前面說的,後面還需要有一個ldo或者三極管降壓方案降到5V或者3.3V,又增加了兩三毛的成本。
除了電機驅動、MCU、電源之外,應該就沒啥大件東西了,調速、油門、剎車、霍爾訊號等等一大堆輸入輸出只需要幾個電阻電容差不多就搞定了,如果搞不定,那就再加幾個二極管三極管。既然是電機驅動板,那麽肯定有一個電流采樣電阻,還有幾個大的儲能電容。另外,電路板和外殼、線材還有裝配的人工成本,SMT的成本都要算上
把以上所想到的東西及成本評估列個清單:
按這樣算下來,售價28居然確實還能賺三四塊錢啊,可喜可賀。
拆解之前的思維實驗結束了,現在開始正式拆解:
拆機很簡單,只需要把兩頭的總共八個螺絲擰開就可以了。順便說一嘴,人家還在出線的地方加了防水矽膠。
但是這個時候還不能把電路板抽出來,因為MOS散熱是用螺絲固定在側壁的,也需要拆下來,然後就可以把電路板抽出來了。
所有的器件都在正面,猛地一看,發現他這電阻擺的還挺整齊,像是有強迫癥的初學者layout的一樣,因為熟練的拉線工,很少擺的這麽整齊,哈哈。
背面只有走線,在三個橋臂的供電和地的回路上,做了開窗加錫的操作,這是常規操作了,電流不夠,錫坨來湊嘛。
首先看看主控,主控型號是SH79F1611U,封裝是LQFP48,這是sinowealth(中穎電子)推出的一顆整合ADC和PWM的增強型8051微控制器。
看到這個參數,我驚呆了,只有16K字節的Flash,是怎麽放得下這麽多的程式碼的?1.5K字節的RAM,執行時夠用嗎?看來平時動輒就使用STM32F4,STM32H7這種動輒就256KB,512KB甚至更大Flash容量MCU的富裕的日子過習慣了,看到這種小容量真的不知道怎麽寫程式碼了。果然科技進步使個人技能退步啊。我估計要最佳化到能放下,或者為了執行效率,有些關鍵程式碼需要使用組譯來寫。
不過再看看。這個MCU還是很不錯的,比如每部有2048字節的EEPROM,這個用來儲存一些參數簡直太方便了,不像存在內部Flash,寫入最小單位是PAGE,好麻煩的。
另外,這個MCU內部RC高頻振蕩器可以做大27MHz,這也就是為啥在板子上看不到晶振的原因,應該是直接使用了內部這個RC高頻振蕩器。
似乎除了DMA沒有,其他MCU該有的功能,這個MCU也基本都有了。沒有找到比較靠譜的價格,但是如果是電控廠大批次拿貨,我猜價格應該在1.5元以下可以做到。
接下來看看電機驅動部份,上圖中框起來的是其中的一個相線的控制,兩個MOS管組成了上下橋臂,三路橋臂的下端匯流到一起之後透過采樣電阻到地,采樣電阻用的是康銅絲的。MOS的驅動電路和我猜的沒錯, 用的是二極管三極管加阻容實作的,這一塊電路比較熟悉,我直接把原理圖畫出來,當然也參考了一本十年前的書籍:
左側的兩個是MCU控制這個上下橋臂的IO口,MCU產生帶死區的互補PWM即可驅動這個橋臂通斷。上橋臂驅動電路明顯比下橋臂的復雜一點,因為上橋臂還要完成自舉升壓。
MOS的型號是HY1707,這是HUAYI(華羿微)的一顆70V80A6mΩ的NMOS,封裝是TO220FB-3L。價格大概在1.5差不多可以拿下,這個猜的也差不多。參數如下:
接下來,我很驚訝的發現這個板子上沒有芯片了,也就是說這個板子上除了幾個MOS和一個MCU值錢點,似乎沒有其他東西值得說道了。
那電源呢?我發現電源用的和我上一篇寫的居然是同一個電路:拆了一個電瓶車防盜報警器,裏面的電路設計令人大吃一驚
但是這個電路和電瓶車報警器裏面那個還是有一點差異,這個板子上有一個變壓器,理論上來說應該是開關電源,但是沒找到開關訊號是誰產生的?難不成是mcu上電之後給個PWM到這個電源電路?這一塊後面還要進一步分析。
電控板子上這個電路用的NPN三極管型號是13003,這個管子的耐壓是400V,封裝是TO92-3的。
另外,用的穩壓二極管是1N4744,我去查了一下這個型號的穩壓二極管,Vz是15V,也就是說這個電路的輸出大概是15V左右,是給MOS管驅動電路供電的。
所以肯定還有一個器件是從15V轉到5V或者3.3V,我在電路上找了一下,還真找到了個穩壓器,型號是AS78L05Z-E1,封裝也是TO92-3。
這個是一個穩壓器,但是不能叫LDO。輸出電壓5V,輸出電流最大100mA,價格確實是3毛多一點。具體參數如下:
板子上有一顆470uF 63V的電解電容,是在電源輸入口的,所以看來這個板子最大應該只能接48V電池吧。另外,在電機相線驅動的位置,有三個47uF 80V、三個47uF 50V共六個電解電容。在15V到5V的穩壓器前後各有一個電解電容,前端的是22uf 25V,後端的是220uf 16V。另外有一個2.2uf 100V的電解電容接在某輸入訊號的處理電路上,這就是整個板子上的電容。
剩下的電路就是一些輸入訊號處理電路,基本上就是電阻分壓之類的電路實作的,充其量再加一個二極管三極管,處理成mcu可以接受的電平糊邏輯之後,進入MCU引腳,就完事了,也沒啥可分析的。
這篇文章在公眾號釋出之後,有粉絲留言告訴我MOS大概的價格是0.88左右,這樣的話,整體價格比拆機之前估算的低了不少,算下來是19.4,實際上由於大批次生產,所有的器件的價格可能都會比估算的低一些,但是考慮到企業營運的各種成本也要平攤進去。所以下來最終也就是20元這個價格了,我買的這個是350W的,我看1500W的價格是一百左右,和這個350W的區別可能就是MOS管的耐壓、通流能力高一點,線束粗一點、電源輸入介面的耐壓高一點,其他的東西不用太大的變化,所以從這個層面來說,功率越大,利潤越大。
真是沒想到電控作為電瓶車裏第二關鍵的部件,價格居然能打到這麽低,還要能產生利潤,不得不佩服這些廠的降成本能力,也不得不感嘆,這個行業到底有卷。另外,我不由得產生了一個疑問,為啥電瓶車的部件這麽便宜了,而品牌整車的價格動輒三四千、四五千呢?是品牌整車的各種部件做工用料比較好、測試流程完善、品牌溢價高、還是啥原因呢?等機會去搞個品牌整車給它拆了,看看裏面的儀表盤、電控、電機、電池等做工到底如何。