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电动车控制器概览
两轮车控制器,简单说就是控制电机,控制电机主要就2个部分:
硬件核心:AD采样,CPU运算,PWM驱动
软件核心:电机控制算法,比如方波控制,FOC控制(双电阻FOC/单电阻FOC)
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控制器使用的MCU的卷法
沿用了8bit单片机的架构,在片上集成了一些单指令硬件算法器,比如开平方,单指令乘除法等,这一类里面应该数中颖和峰岹的占比比较大了。
兼容ST的ARM核心的单片机,主要为M3 M4内核为主,现在也有很多M0的出现了。他们则依靠ARM强大的内部资源进行运算处理,直接抢夺CBT6的市场,我主频高,我内存大,我能5V供电,打的ST是节节败退。
转自 灵动微
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采样电路如何跟着卷
一起看下,随着MCU的主频提升和算法优化,外围的采样电路如何卷起来
针对电流爱养,无论是功率电阻+隔离运放,还是采用HALL传感器,在电动两轮车市场来说都是奢侈品,只有一些高端的场景才会用到。
于是技术的优化开始了,我们可以选择在下管打开的时候,从下管到地线之间串接一个采样电阻,这样可以把隔离运放省去,使用普通的轨对轨低压运放就可以采样到电流,如下图所示:
这样的设计只需要将ADC采样的时刻控制在下边MOS管打开的时候去采样,就可以获取到相线上的电流,软件上复杂了一些,但是硬件上却能够将三个高压隔离运放换成一个普通5毛钱的4通道的普通运放
这还不算完,如果我们不考虑一定使用满功率,也就是对母线电压的调制比有要求,我们可以对总功率降一点额,这样我们只需要两个相电阻+2路运放就可以采样到完整的电流信息,又可以省去3毛钱。
你以为这样就完了?
一个功率3W的贴片功率电阻可是要0.25RMB的,而且这东西在这里还要发热,功率大了还需要多并联,MOS管不是有个内阻的嘛?直接采样它不就OK了。
看下图中,我把三个功率采样电阻去掉了,我们将在下边管打开的时候直接通过MOS管的内阻进行电流值的计算,必要的时候也可以通过温度检测进行一些补偿。
你看这样的电路板上面是不是更简洁了,因为简单,所以便宜。
其实这样还是不够节省,且MOS的内阻随温度的变化一致性也不是特别好,对电流的采样精度会有所影响。
为了再次优化软件算法,我们可以做到使用一颗采样电阻来做到三相电流的采样,这就是单电阻采样技术,下图是它的技术架构:
这种单电阻采样,将整个采样电路的成本压缩到了一个功率电阻+一个普通运放,但是对软件的要求增加很多,我们需要在一个FOC周期的波形中进行两次采样,这对于ADC本身的采样速度也提出了要求
至于这个地方如何确定采样时刻,如何做到波形补偿,有很多芯片原厂的专利技术可以查询,我这里就不去赘述了
TI的方法也是在PWM左半部分周期采样两次,当出现不可观测区时,当前周期不够的,提前“预支”下一个周期的值来补偿,还有很多很多其他方法,总之降本增效的目的达成了。
我相信任何一个行业都有自己“内卷”的形式,只要我们做到了成本十倍优或者功能十倍好就是伟大的创新。
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