刘伯温精选资料二四六

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          MCU爲電動自行車供給有用的驅動

          2018-11-7 9:29:18

          暫無圖片。

          具體引見
          從CD/DVD播放器和電腦制涼風扇到工業機械和包括混雜動力汽車、有名的Segway電動滑板車和很多其他電動滑板車、電力驅動的自行車(或稱爲“電動自行車”)在內的電動交通對象,無刷直流電念頭正在各類範疇中代替整流式電念頭。因為它們愈來愈普及,特殊是在亞洲,如許的“小我運輸設備”向制作商描寫了偉大的潛伏市場,而且能夠有助于下降全球的動力消費。

          即便北美市場也顯示了采取電動自行車的能夠性。自2000年8月以來,由加利福尼亞州聖克魯斯的縣區域性運輸委員會贊助的一項運動對居民購置電動自行車予以部門退款。由Ecology Action停止的一項查詢拜訪顯示,62%的運動介入者從只駕駛單乘客的汽車改變爲均勻每周騎電動自行車行駛24~28英裏。


            


          雖然這類情形多是舉世無雙的,但它解釋了電動自行車的適用性和功效是如何削減小我汽車路程,並進而削減交通擁堵,泊車場需求和空氣凈化的。假如將這類經歷在全部美國推行,影響能夠會異常大。依據情況掩護局的說法,在美國,人們天天大約停止9億次汽車觀光,個中一半旅程少于5英裏並且只乘載了壹名乘客。

          電動自行車部件

          根本型電動自行車經由過程由電池供電的無刷直流電念頭來驅動,並由科技服務中心掌握設備(ECU)停止掌握。無刷直流電念頭之所以受歡迎,是由於它們運轉快、無噪聲、效力高,並且展現了比整流式電念頭更長的任務壽命。無刷直流電念頭中傳送的力矩和電念頭尺寸的比值比其他電念頭要高,這使得它們異常實用于對體積/分量請求比擬高的運用。

          無刷直流電念頭所須要的基于MCU的掌握器平日受限于運用的請求,然則罕見的例子是用于電動自行車的掌握單位。這項運用不只須要波形因數小,並且對本錢的請求也特殊高。

          根本型電動自行車在設計上是簡略的。它的後輪由三相無刷直流電念頭驅動,額外功率平日在幾百瓦。電池的電壓平日是36V或許48V,而ECU包括了簡直壹切科技服務中心裝配(拜見圖1),包含MCU、電念頭逆變器、溫度傳感器、毛病檢測、SMPS和I/O。這些科技服務中心裝配平日安置在明信片巨細的單位內,並且對熱機能和耐用性有很高的請求,這些都爲設計者提出了很多困難。

          設計困難

          本錢敏理性、零件數目和全體功效的困難可以經由過程應用功效壯大但價錢昂貴的8位微掌握器來處理,例如,英飛淩公司的XC866。ECU設計人員應該尋覓每壹個機械周期兩個時鍾的加強型8051芯片(而不是尺度的12),它供給了更強的盤算效力,更快的履行速度和加強的最大時鍾速度,而且,它可以在較低的晶振速度下完成雷同的任務,在不就義機能的情形降低低動力消費。
          爲了順應電念頭掌握的算法,嵌入式閃存巨細的請求能夠在4~16KB之間。MCU的電念頭掌握外設能夠包括一塊脈寬調制電路,經由過程可以預編程以主動履行義務的捕捉/比擬單位(CCU)來完成,它有助于減小代碼巨細和CPU的負荷。另外,CCU可以銜接到8通道10位ADC來供給硬件事宜驅動的觸發,來供給不必傳感器的掌握功效。

          無傳感器型掌握

          無傳感器型的掌握在請求低本錢和高靠得住性的運用中是很主要的,好比在電動自行車和裸露在戶外天然情況和嚴格溫度當中的其他運用。無刷直流電念頭運用中經常使用的霍爾傳感器異常輕易受這些身分的影響,並且歷久裸露在這類情況中會使靠得住性顯著下降。

          然則,在斟酌轉換到無傳感器型BLDC電念頭掌握時,設計人員面對著若何使無傳感器型體系知足須要的機能程度的困難。與這一點有最親密關系的是啓動電念頭,由於無傳感器型掌握是基于反電動勢的,而反電動勢只要在電念頭扭轉的時刻才存在。

          關於帶有腳蹬的電動自行車而言,這個成績其實不嚴重,由於騎車人可以在電念頭到達須要的速度以後再激活科技服務中心掌握。然則在沒有腳蹬的電動自行車中,必需要裝備從熄火狀況啓動電念頭的算法。

          因為難以預知的情形,傳統的強制換流啓動方法平日不實用于無傳感器體系,是以制作商平日會應用聯合幾項技術的辦法來啓動電念頭。例如,由於在啓動電念頭之前不曉得轉子的地位,所以可使用預設相位來肯定轉子的地位或許將轉子放在肯定的地位。

          一旦轉子位于啓動地位,可以向電念頭運用加快表,以探測反電動勢的過零點信息。假如微掌握器探測到預定命量的過零點事宜,它就能夠切換到主動換流形式。這須要履行大批的算法。


            


          斟酌身分

          有些運用的機能請求會須要用到活動傳感器;在這類情形下,將須要最小軟件開支的換流形式內置在CCU中長短常有贊助的。

          另外壹項重要的斟酌是從反電動勢探測或許從同步掉敗中恢複的才能,這些能夠會產生在碰著妨礙物以後等情形下。異樣,爲懂得決這個困難,須要應用聯合算法,這使得微掌握器的可設置裝備擺設型成爲一項主要的身分。經由過程在自治理型外設中履行盡量多的義務,MCU可以加重CPU的累贅並削減須要的代碼空間。這二者都邑發生更經久、更節儉本錢的設計。

          不管是帶有照樣沒有傳感器的設計,都可以經由過程PWM完成各類“梯形”換流辦法來驅動BLDC。在梯形換流辦法中,電流都是經由過程每次應用一對電念頭端子來掌握的,而電念頭的第三個端子在電氣上老是與電源斷開的;也就是說,在隨意率性給定的時光,只應用了三相中的兩相,而第三相是懸空的。

          在“慢衰變”調制辦法中,在PWM封閉的時段內,負載電流可以在底部開關和體二極管之間流暢。 相反,在“快衰變”辦法中,PWM封閉時段內壹切的開關都將斷開,然則這類辦法存在高負載電流尖峰的缺點。爲了填補這類缺點,可使用同步整流,讓負載電流在開關自己中流暢,而不是在體電阻中。這須要同時調制統壹個電橋的頂部和底部開關,而不單單是頂部開關。

          然則,必需謹嚴,以免轉換時代電流的縱貫短路。經由過程在電路切換過程當中拔出有效時光,電流將經由過程體二極管。然則在有效時光以後電流將流過底部開關,是以同步整流可以用于快衰變。關於應用分建功率器件而不是帶有內置掩護電路的集成驅動器的低本錢設計而言,在MCU的PWM中可使用上述形式是相當主要的。將這些形式和毛病檢測等其他功效聯合應用,可認為分立逆變器驅動供給高條理的掩護功效。

          在設計和算法的開辟完成以後,制作商須要確保本身的常識産權遭到掩護。這可以經由過程避免無受權獲得代碼的特別功效來完成。這一點長短常主要的,由於電動自行車驅動是由絕對通俗的驅動構造構成的,産品之間重要的差異在于軟件。


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