MCU微控制器在電動(dòng)滑板車技術(shù)核心剖析

如果把電動(dòng)滑板車的組件拆分，一一估價(jià)的話，電機(jī)及控制系統(tǒng)的成本是最高的，同時(shí)他們也是電動(dòng)滑板車的“大腦” ，電動(dòng)滑板車的啟動(dòng)、運(yùn)行、進(jìn)退、速度、停止依靠的都是滑板車中的電機(jī)控制系統(tǒng)。

電動(dòng)滑板車能快速安全運(yùn)行，對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求很高，對(duì)電機(jī)的效率也有較大的要求。同時(shí)作為一種實(shí)用型的交通工具，要求電機(jī)控制系統(tǒng)能承受震動(dòng)、耐受惡劣環(huán)境、可靠性高。

常規(guī)的滑板車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案如下圖所示，主要包括驅(qū)動(dòng)MCU、門驅(qū)動(dòng)電路、MOS 驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)、霍爾傳感器、電流傳感器、速度傳感器等模塊。

MCU通過(guò)電源通電工作，利用通訊接口和充電模塊和電源及功率模塊進(jìn)行通信。門驅(qū)動(dòng)模塊與主控MCU進(jìn)行電氣連接，并通過(guò) OptiMOSTM 驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng) BLDC 電機(jī)。霍爾位置傳感器可以感測(cè)電機(jī)當(dāng)前的位置，電流傳感器和速度傳感器可以組成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)控制電機(jī)。

電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，霍爾傳感器感測(cè)電機(jī)的當(dāng)前位置，將轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為電子換相電路提供正確的換相信息來(lái)控制電子換相電路中的功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)反饋給 MCU 單片機(jī)。

電流傳感器和速度傳感器組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，輸入轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速控制器會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的電流大小，然后該電流與實(shí)際電流大小之差作為電流控制器的輸入，再輸出對(duì)應(yīng)的 PWM，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行換向控制和調(diào)速控制。使用雙閉環(huán)系統(tǒng)可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性，雙閉環(huán)系統(tǒng)增加了對(duì)電流的反饋控制，可以減小電流的超調(diào)和過(guò)飽和現(xiàn)象，得到更加良好的控制效果，是電動(dòng)滑板車平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。

某些滑板車還配備了電子防抱死系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)感知車輪輪速傳感器，對(duì)車輪速度進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到車輪處于抱死狀態(tài)，自動(dòng)控制抱死車輪的制動(dòng)力大小，使其處于邊滾邊滑的狀態(tài)（側(cè)滑率為 20%左右），保證了電動(dòng)踏板車的車主安全。

審核編輯：湯梓紅