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高精度FOC算法加持,電動兩輪車控制器迎來高性能芯片方案

發(fā)布時間:2025-03-06 來源:我愛方案網(wǎng) 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】控制器作為電動兩輪車的核心部件,控制電機的啟動、運行、進退、變速、停止等操作,起到電動兩輪車“控制大腦”的作用。當(dāng)前電動車領(lǐng)域?qū)诵尿?qū)動電機的控制精度、轉(zhuǎn)矩脈動、可靠性、噪聲震動(NVH)、電機驅(qū)動效率、弱磁性能、電流響應(yīng)速度等技術(shù)性能要求越來越高,相應(yīng)的電機控制算法日趨復(fù)雜。在智能化發(fā)展趨勢下,電動兩輪車集成多種先進電機驅(qū)動控制技術(shù),從而對控制器芯片提出了更高要求,例如,需要芯片具有更高性能的處理能力、更加豐富的通信接口及多通道模擬/數(shù)字(A/D)和數(shù)字/模擬(D/A)接口等。


控制器作為電動兩輪車的核心部件,控制電機的啟動、運行、進退、變速、停止等操作,起到電動兩輪車“控制大腦”的作用。當(dāng)前電動車領(lǐng)域?qū)诵尿?qū)動電機的控制精度、轉(zhuǎn)矩脈動、可靠性、噪聲震動(NVH)、電機驅(qū)動效率、弱磁性能、電流響應(yīng)速度等技術(shù)性能要求越來越高,相應(yīng)的電機控制算法日趨復(fù)雜。在智能化發(fā)展趨勢下,電動兩輪車集成多種先進電機驅(qū)動控制技術(shù),從而對控制器芯片提出了更高要求,例如,需要芯片具有更高性能的處理能力、更加豐富的通信接口及多通道模擬/數(shù)字(A/D)和數(shù)字/模擬(D/A)接口等。


無刷交流輪轂電機產(chǎn)生輸出動力時,需要控制器進行調(diào)速以完成電能到機械能的轉(zhuǎn)換。高效舒適的調(diào)速控制離不開復(fù)雜的控制算法參與,龐大算法體系的運行需要高性能控制器芯片資源的支撐。


快包分析師針對兩輪電動車控制器的應(yīng)用場景,推薦基于小華、極海設(shè)計開發(fā)的主控方案,方案均采用矢量FOC控制技術(shù),主要由矢量變換、環(huán)路調(diào)節(jié)器、空間矢量調(diào)制、霍爾處理以及外圍功能函數(shù)幾大模塊組成,根據(jù)兩輪車控制器行業(yè)實際情況,在調(diào)速平滑性、電機適用性、故障快速保護等關(guān)鍵節(jié)點上進行優(yōu)化處理,具有多功率段電機靈活適配、騎行舒適度高、高效安全等特點。


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高精度FOC算法加持,電動兩輪車控制器迎來高性能芯片方案

1.極海APM32F035電動兩輪車控制方案


高精度FOC算法加持,電動兩輪車控制器迎來高性能芯片方案

系統(tǒng)框圖


極海兩輪電動車控制器應(yīng)用方案,支持有感FOC矢量控制策略,集成多路運放、比較器,極大地精簡外圍電路設(shè)計,降低外部干擾,同步實現(xiàn)高效率、低噪聲APM32F035作為本方案的主控芯片,負責(zé)母線電壓、電流、HALL等信號采樣,執(zhí)行電機控制邏輯,并接收上層應(yīng)用下發(fā)的控制指令及回傳運行狀態(tài)反饋等。


同步對母線電壓以及電機的相電流信號進行ADC采樣,輸入至MCU內(nèi)部進行處理,并結(jié)合TMR2提供捕獲到的霍爾信號結(jié)合內(nèi)部算法計算獲取實際運行角度,進而執(zhí)行內(nèi)部電機算法邏輯控制,隨后通過Timer1輸出3對互補的PWM信號至驅(qū)動芯片以及功率器件,進而驅(qū)動電機運轉(zhuǎn),使電機更為高效、平穩(wěn)、低聲地運行。


方案特點


●  FOC矢量控制,減少能耗,提高續(xù)航
●  集成運放和比較器,降低BOM成本
●  支持霍爾學(xué)習(xí),絕對零度檢測,60°/120°霍爾安裝方式,節(jié)省開發(fā)步驟
●  支持霍爾補償,提升電機運行效率
●  采用轉(zhuǎn)矩控制,對于負載變化響應(yīng)迅速,能夠額定負載坡起
●  電子剎車和E-ABS,行駛更安全

●  支持顯示屏串口和CAN通訊,滿足高端應(yīng)用需求


應(yīng)用領(lǐng)域


可廣泛應(yīng)用于電動兩輪車,冰箱壓縮機,風(fēng)機,水泵,電動工具,園林工具等領(lǐng)域。


2.小華HC32M120電動自行車控制板方案

高精度FOC算法加持,電動兩輪車控制器迎來高性能芯片方案


方案簡介:電動自行車電驅(qū)控制板方案以HC32M120為主控芯片,同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外圍電路構(gòu)成。主要功能:EBS、能量回饋、HDC、霍爾修復(fù)、相序自識別、一線通、三速、GB_25KM、1:1電動助力等。


方案特點:

48MHz主頻、2個獨立OPA、高速ADC、電機專用TIMER、溫度范圍:-40℃~105℃

豐富的基礎(chǔ)函數(shù)庫、SVPWM系統(tǒng)、電機專用控制庫模塊

FOC控制系統(tǒng)優(yōu)勢(正弦電流、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、低噪音)

平地/坡道/溜坡/滑行/帶載啟動優(yōu)勢(啟動轉(zhuǎn)矩大、重載啟動高可靠)

客制化控制流程優(yōu)勢(豐富的模塊化電機庫)

完善的系統(tǒng)保護功能(過流、過壓、欠壓、堵轉(zhuǎn)、飛車、短路等保護)


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