电动自行车80%以上故障是由霍尔电机引起
无霍尔电流传感器一直是控制器厂家和电动自行车生产商追求的一个方向,因为霍尔元件易于损坏,通常1~3年就会坏掉(有霍尔电流传感器电机的故障80%以上是由于霍尔电路出问题造成的),这样厂家的维修成本上升;而无传感器电机则具有成本低,维护成本更低的优势,且电机引线从8根变为3根,使接线调试都大为简化。
英飞凌科技亚太公司汽车工业与多元化电子市场事业部微控制器高级总监石敬岩指出:“由于电动车的无传感器实现非常困难,主要难点在于行驶路面情况复杂,负载情况变化大等,所以零启动的无霍尔电流传感器方案实现到目前为止,还没有特别好的大批量使用的例子。因此目前来说,市场上还是以有霍尔的方案为主,但无霍尔电流传感器一定会是将来的主流。当然还有一种非零启动无霍尔的方案,目前主要用在带脚踏板的车型上。”
Microchip高级应用工程师夏宇红也同意他的观点,他认为目前市面上九成以上都是有传感器的方案,无传感器的方案尚在研发中,并未大量使用。他表示:“无传感器方案目前还有些技术瓶颈,比如开环启动时的定位转子,启动力矩不够(可能需要助力才能启动),转速慢时可能丢失过零点导致车速变化而产生安全问题,另外,带有电机控制专用PWM模块的单片机也相应价格高得多。”
不过,微控制器厂商表示他们已在无霍尔电流传感器方案上取得了很大的进步。石敬岩透露英飞凌已能提供零启动无霍尔电流传感器的核心算法,“目前已经完成了**的部分。在今年一月我们在天津举办的研讨会上,部分客户尝试了一下,反响相当不错。如启动有力平稳,无后退等其它方案常见的问题。**近我们又对此进行了改进和优化,启动的噪音大为降低,爬坡能力进一步增强。”他说道。
目前用于有霍尔电流传感器的MCU以8位主打,未来无霍尔电流传感器将迈向16位MCU。针对无霍尔电流传感器电机控制方案,有些厂商仍采用8位MCU,而一些厂商则采用了16位MCU。英飞凌在无霍尔电流传感器方案中**使用XC866-2FR, 它和846性能差不多,但程序空间增加到8KB。石敬岩特别强调:“值得一提的是XC866-2FR与用于有传感器的XC846不仅管脚兼容,而且程序也是可以方便移植的,因此客户可以方便地从带传感器方案过渡到无传感器方案。”
而在Microchip的无霍尔电流传感器方案中,他们**使用dsPIC系列16位单片机和数字信 号控制器,夏宇红表示:“它们具有电机控制PWM模块,易于实现BLDC无传感器方案。”
ZiLOG亚洲副总裁及执行理事王禄铭则表示在他们的无霍尔电流传感器方案中,仍旧可以用有传感器方案中的Z8FMC系列,同时他**客户未来可以选择正在开发中Z8FMC系列,“这些单片机均为电动自行车特殊应用标准产品(ASAP)。”他解释说,“同时,我们的8位电机控制芯片可以实现16位或32位芯片的功能。”
另一家主流的电动自动车控制器厂商NEC的下一代无传感器方案中会**使用16位MCU。而对于目前主流的有传感器方案,大家都是以8位MCU主打。以下是几家控制器厂商有传感器方案的介绍。
有霍尔电流传感器方案推介
英飞凌XC846单片机方案是专门针对有带传感器电动车方案推出的。主要的特点为:
1. 专用电机控制单元CCU6E,带有7路高精度PWM输出。
可以实现死区控制和硬件同步整流。
2. **ADC,转换速度小于1.5μS,可以实现**
电流采样和控制。
3. ADC与 CCU6E可以实现同步连动。
4. MCU工作频率高,运算速度快,处理事件及时
(时钟主频为26.7MHz)。
5. 内置晶振。
6. 工作温度范围宽,适合现行控制器的热设计要求。
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