淺談控制器

    控制器就像一部電動機車的大腦，它處理與控制各種訊號，並對應與參照控制器內的各項設定參數值而做出最適當的反應。好比說煞車訊號，當控制器接收到來自於煞車拉桿上感應開關所產生的訊號時，就做出停止對電機輸出電流的動作，防止在明明要煞車的情況之下，卻仍讓控制器對電機輸出電流運轉。而如果控制器還有電磁煞車的功能(簡稱磁煞)，則還會在收到煞車訊號時，參照預先設定好的各種磁煞作用參數，正確的反應出磁煞的功能。

    油門訊號同理。當控制器接收到來自於轉把的電位差訊號時(通常是0-5V)，控制器就依照這個訊號的大小、並參照預先設定好的各種轉把響應作用參數，決定從電池組抽出多少的電流給電機作功。

    高階的控制器也可以提供其他額外的功能，好比像是可以透過弱化電機磁性來達到提昇速度的”弱磁提速”功能、與利用磁煞產生的電能，將之妥善回收再儲存於電池組內的”電能回充”功能等，但控制器的效能與功能並不僅止於硬體，更取決於它的控制理論是否更聰明、更優異。

    但不管是關於控制器硬體的部份、還是控制理論，由於這些都是門高深的學問，並不是里柯可以理解的程度，所以一如標題，僅能讓各位淺薄的瞭解一番。

控制器的運作電壓範圍
    控制器依其內部的電路設計，有其運作的電壓範圍，太低無法運作、過高則會對控制器造成損壞(好的控制器會有保護的設計)。因為不同的電池種類之間，滿電與低電量的電壓值變化區間也會不同，所以高階的控制器會有較寬的電壓運作範圍。一般寬電壓控制器的運作電壓範圍介於18V-90V之間。

控制器的持續最大輸出電流
    控制器的硬體所能承受的持續輸出電流的最大值。有些控制器會標示兩種電流值，一是”持續電流輸出值”、另一個是”最大電流輸出值”，因為後者並不是實實在在的硬體承受，而是供作在必要時短時間內的超限使用，有點類似汽車使用渦輪增壓(Turbo)的概念，所以通常會另外說明在這個值運作的時間限制、或直接在連續超限使用達一定時間後，主動關閉超限的功能保護控制器。

    大電流輸出的直接反應就是發熱，所以控制器的連續最大電流輸出上限，還要視其本身的散熱效能，通常控制器的本體外殼會加以設計成能具有較佳散熱效能的鰭片狀，但控制器的安裝位置也很重要，應盡量避免安裝在密閉不通風的位置，且通常超過一定的電流做持續輸出、或發熱的速度已超出外殼自然散熱的速度時，則會建議額外使用散熱鰭片(對岸稱”散熱刺”)、甚至必須加載水冷系統。 

控制器的制震與防水
    高階的控制器內部會有妥善的制震與防水措施，甚至是全防水，能夠在完全浸泡到水裡的狀況之下，仍能正常的持續運作，但還是應儘量讓控制器安裝於能防水防震的位置。

控制器的通訊介面
    高階的控制器都會設有能與外界進行連線通訊的介面，比如能與電腦連線，用以傳輸各種數據或進行各項參數的設定。好的通訊介面能夠不受外界的其他訊號干擾，例如RS-485工業等級通訊介面；理想的通訊線路應有屏蔽處理，阻絕外界的訊號干擾。也許未來的控制器，還能以無線的方式傳輸訊號進行通訊。

控制器的可設定參數項目
    更多的可設定參數項目，意味著更細膩與更寬廣的功能與性能表現空間，讓使用者可因應使用環境與條件，來自行設定出最適合的參數值使用方案。不單是電池會因為種類與廠家而有不同的充放電特性，電機也會因為其內部銅線的繞法、與磁鋼用料等而有不同的性能表現，如果控制器不能進行參數的設定，又如何能正確的發揮出以上元件的應有效能呢？

控制器上的MOS管
    查查維基百科，MOS管的正式全名應為” Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor”， 中文“金屬氧化物半導體場效電晶體”，簡稱”MOSFET”。其作用原理就如同它的名子一樣，已然大大的超越了里柯所能理解的程度與範圍…。有人將他比喻成”汽車的汽缸”，汽缸數量越多、引擎輸出的排氣量越大，扭力與馬力也就能越大。所以功率越大的控制器，MOS管的使用數量也會越多；但控制器”幾管”並非判定其好壞的主要指標，還得看能連續多大的電流持續的輸出功率。對岸甚至有些控制器上面還是使用”回收管”，如果買到像這樣的控制器，到底能使用到什麼時候，就還得看自己的造化了！

控制器的電流輸出入介面
    控制器的電流輸出入介面能承受多大的電流，視其使用的材質與截面積大小而定，所以若要快速判斷一台控制器的電流輸出入介面，同樣看它的介面使用材質與厚度。一般而言，銅還是最好的選擇，即使表面氧化了，影響內部的導電效率也有限。有的控制器是使用鋁作為電流輸出介面，由於鋁的導電效能只有銅的約1/3，所以通常其厚度應至少為使用銅時的三倍，惟鋁一但氧化，將會嚴重的影響到導電的效能，甚至絕緣。


    一般而言，在配置元件與性能定型化量產的電動機車上面，所使用的控制器皆是無法由使用者自行設定與更改參數的；再低階一點的"電動自行車"或舊款的電動機車，甚至連通訊介面都沒有。而專為使用者可因自由搭配元件去設計與改裝電動機車而設計的高階控制器，則必須具備如上功能。

    里柯第一台所接觸到的控制器，是對岸最大的控制器製造商凱利控制器所研發生產的KEB72451x。18-90v寬電壓、4500W連續功率輸出、85A連續電流輸出、可設定參數、具電磁煞車兼電能回充功能，與可在必要時做持續220A的最大電流輸出10秒，凱利控制器即是一款高階控制器。整體使用感想，凱利唯二的缺點，一是使用鋁做為大電流的輸出入介面、二是電門轉把的響應很奇怪，需要一段時間才能夠適應(里柯的解讀是，凱利寫控制理論的人，很可能因為沒有騎過燃油機車，所以不知道該怎麼模擬出貼近燃油機車的油門響應)。

    後來有機會接觸到了由台灣人的研發團隊所開發的魔力士72300型高階控制器，雖然只是測試用的樣品機，卻已經是功能強大了。42-84V寬電壓、可連續做300A的大電流輸出(但據工程師透露其實可達400A)、可設定參數、具弱磁提速功能，與多項運行資訊記錄並圖形化的功能，最重要的，是它的電門轉把響應非常的貼近燃油機車，細膩度甚至可以去過重型機車考試用的獨木橋項目！(雙腳不可著地的行駛在約兩輪寬長度的有限直線道上，並需"超過"一定的秒數才能通過的一種測驗方式，主為考驗騎士在極低速行駛時的平衡感)。

    原本以為凱利的控制器就可以滿足，但沒想到在里柯服用過魔力士以後，就把凱利丟在了一旁，碰也不想再碰了！就是這樣天差地別的感觸，讓里柯不得不推薦大功率的玩家們，若有機會，請一定要試試看魔力士！