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电动滑板车:便捷的解决短距离的出行难题

MCU开发加油站 2020-11-25 15:55 次阅读

如何便捷的解决短距离的出行难题呢?共享单车?电动车?汽车?还是新型的电动滑板车?细心的朋友会发现小巧便携的电动滑板车已经成为很多年轻人的优选。

各式各样的电动滑板车

电动滑板车最常见的造型就是L型了,一体式的车架结构,使用了极简主义风格进行设计。车把手可设计成弯曲形、也可设计成直线形,转向柱与车把手一般呈70°左右,可展现出组合装配的曲线美。而在折叠后,电动滑板车为“一字型”结构,一方面可以呈现出折叠后的结构简洁美,另一方面便于携带。电动滑板车深受大家的喜欢,除了造型之外,还有很多的优势:便携:电动滑板车的尺寸一般较小,车身一般采用铝合金结构,具有轻巧便携的特点,相较于电动自行车,可以将电动滑板车轻松装入汽车后备箱,或者携带它乘坐地铁、公交等,可以与其他交通工具组合使用,十分便捷。环保:可满足低碳出行的需求,相较于汽车,不用担心城市堵车,停车难等问题。经济性高:电动滑板车使用锂电池供电,电池绵长,能耗低。高效:电动滑板车一般使用永磁同步电机或无刷直流电机,电机出力大,效率高,噪音低,一般最高时速可达20km/h以上,比共享单车要快好多。

电动滑板车的组成

以某国产的电动滑板车为例,全车所有的零部件高达20多个,当然这些还不是全部,在车体内部还有电机控制系统主板。

电动滑板车的电机一般使用数百瓦的无刷直流电机或永磁同步电机并配合专门的控制器,刹车控制一般采用铸铁或复合钢;锂电池有多种容量,可以根据自己的实际需求来选择,如果对于速度有一定要求,则尽量选择48V以上的电池;如果对续航里程有要求,则尽量要选择容量在10Ah以上的电池。

电动滑板车的车身结构决定了其承载强度和重量,至少要有100公斤以上的承载力,确保滑板车足够结实,才能够在颠簸的路面经受考验。目前电动滑板车最常用的是铝合金材质,不仅质量相对较轻,同时在坚固程度上也十分出色。

仪表板可以显示当前车速以及里程等信息,一般选择电容触控屏;轮胎一般有真空胎和空气胎两种,真空胎相对较贵;为了轻量化设计,车架一般使用铝合金材质。这样的一辆普通的电动滑板车一般售价在1000-3000元之间。

电动滑板车技术核心剖析

如果把电动滑板车的组件拆分,一一估价的话,电机及控制系统的成本是最高的,同时他们也是电动滑板车的“大脑“,电动滑板车的启动、运行、进退、速度、停止依靠的都是滑板车中的电机控制系统。

电动滑板车能快速安全运行,对电机控制系统的性能要求很高,对电机的效率也有较大的要求。同时作为一种实用型的交通工具,要求电机控制系统能承受震动、耐受恶劣环境、可靠性高。

常规的滑板车控制系统硬件设计方案如下图所示,主要包括驱动MCU、门驱动电路、MOS驱动电路、电机、霍尔传感器电流传感器、速度传感器等模块。

MCU通过电源通电工作,利用通讯接口和充电模块和电源及功率模块进行通信。门驱动模块与主控MCU进行电气连接,并通过OptiMOSTM驱动电路来驱动BLDC电机。霍尔位置传感器可以感测电机当前的位置,电流传感器和速度传感器可以组成双闭环控制系统来控制电机。

电机启动运行后,霍尔传感器感测电机的当前位置,将转子磁极的位置信号转换成电信号,为电子换相电路提供正确的换相信息来控制电子换相电路中的功率开关管的开关状态,并将数据反馈给MCU。

电流传感器和速度传感器组成双闭环系统,输入转速差,转速控制器会输出对应的电流大小,然后该电流与实际电流大小之差作为电流控制器的输入,再输出对应的PWM,驱动永磁转子连续不断地旋转,进行换向控制和调速控制。使用双闭环系统可以增强系统的抗干扰性,双闭环系统增加了对电流的反馈控制,可以减小电流的超调和过饱和现象,得到更加良好的控制效果,是电动滑板车平稳运动的关键。

此外,某些滑板车还配备了电子防抱死系统。该系统通过感知车轮轮速传感器,对车轮速度进行检测,如果检测到车轮处于抱死状态,自动控制抱死车轮的制动力大小,使其处于边滚边滑的状态(侧滑率为20%左右),保证了电动踏板车的车主安全。

电动滑板车芯片方案

由于安全车速限制,一般电动滑板车的功率限制在1KW到10KW。对于电动滑板车的控制系统和电池这两部分,英飞凌提供完整的解决方案:

英飞凌低功率轻型电动车的系统解决方案动车的系统解决方案

电动滑板车最重要的就是安全骑行,在上一节中我们介绍了有3个闭环确保电动滑板车的安全:电流、速度和霍尔。针对这3个闭环主要器件——传感器,英飞凌提供了多种传感器组合。

霍尔位置开关可以使用英飞凌提供的TLE4961-xM系列霍尔开关,TLE4961-xM是集成的霍尔效应锁存器,专为高精度应用而设计,具有优越的电源电压能力、工作温度范围和磁阈值的温度稳定性。该霍尔开关用于位置检测,具有较高的检测精度,具有反向极性保护和过电压保护功能,并使用小型的SOT封装可节省PCB的空间。

TLE4961-xM系列霍尔开关

电流传感器使用英飞凌TLI4971电流传感器:

TLI4971电流传感器

TLI4971是英飞凌高精度微型无芯磁电流传感器,用于交流和直流测量,具有模拟接口和双快速过电流检测输出并且通过了UL认证。TLI4971避免使用磁通密度技术的传感器常见的所有负面影响(饱和、滞后),并且配有内部自诊断功能。TLI4971的数字辅助模拟技术设计具有专有的数字应力和温度补偿,在温度和寿命方面提供了优越的稳定性。差分测量原理允许在恶劣环境下工作时有很大的杂散场抑制。

速度传感器使用英飞凌TLE4922,一款有源霍尔传感器,非常适合检测铁磁和永磁结构的运动和位置,另外还实现了一个额外的自校准模块,以在正常运行操作期间达到最佳精度。其工作电压范围为4.5-16V,使用PG-SSO-4-1小型封装,具有增强的ESD和EMC稳定性。

TLE4922速度传感器

电动滑板车硬件实物设计技巧

电动滑板车在结构设计中也有一些讲究。在硬件部分,使用的接口一般为多接口金手指插头,便于电气连接的稳定可靠性。控制系统板卡中,MCU布置在电路板的中间位置,门驱动电路布置离MCU稍远处位置,在设计时需注意门驱动电路的散热情况来进行考虑。在电源板上提供螺旋端子电源连接器,以便通过铜端子插排进行大电流互连。对于每相输出,两个铜插排形成直流母线连接,将该相的所有并联半桥连接到电容器组和直流电源。另一个铜插排并联连接半桥的输出。

如果你对文章中提到电动滑板车方案感兴趣,可以点击阅读原文了解更多。当然,如果你能自制一个电动滑板车就更酷了。温馨提示:电动滑板车可以满足我们的出行需求,提醒大家在骑行时,需遵守当地交通法规,注意出行安全。来源:英飞凌汽车电子生态圈

责任编辑:xj

原文标题:是什么让电动滑板车成为短程代步利器?

文章出处:【微信公众号:MCU开发加油站】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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CAT-RTD0009 点传感 RTD 探头传感器

CAT-RTD0010 带压缩配件的点传感 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 10次 阅读
CAT-RTD0010 带压缩配件的点传感 RTD 探头

CAT-RTD0011 带双螺纹的点传感 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 8次 阅读
CAT-RTD0011 带双螺纹的点传感 RTD 探头

CAT-RTD0012 螺纹式点传感 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 8次 阅读
CAT-RTD0012 螺纹式点传感 RTD 探头

CAT-RTD0013 导管盒点传感 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 11次 阅读
CAT-RTD0013 导管盒点传感 RTD 探头

CAT-RTD0014 空气传感 RTD 探头面板

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发表于 12-16 07:00 10次 阅读
CAT-RTD0014 空气传感 RTD 探头面板

CAT-RTD0015 壁挂式 RTD 温度传感器

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发表于 12-16 07:00 8次 阅读
CAT-RTD0015 壁挂式 RTD 温度传感器

CAT-RTD0016 室外空气传感 RTD 探头传感器

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发表于 12-16 07:00 7次 阅读
CAT-RTD0016 室外空气传感 RTD 探头传感器

CAT-RTD0017 暖通空调平均化 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 19次 阅读
CAT-RTD0017 暖通空调平均化 RTD 探头

CAT-RTD0018 带压缩配件的平均化 RTD 探头

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CAT-RTD0018 带压缩配件的平均化 RTD 探头

CAT-RTD0019 双螺纹平均化 RTD 探头

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CAT-RTD0019 双螺纹平均化 RTD 探头

CAT-RTD0020 12 MNPT 平均化 RTD 探头传感器

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发表于 12-16 07:00 23次 阅读
CAT-RTD0020 12 MNPT 平均化 RTD 探头传感器

CAT-RTD0021 带导管盒的平均化 RTD 探头

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发表于 12-16 07:00 13次 阅读
CAT-RTD0021 带导管盒的平均化 RTD 探头

CAT-RTD0023 带压缩配件的不锈钢 RTD 探头

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CAT-RTD0023 带压缩配件的不锈钢 RTD 探头

CAT-RTD0024 不锈钢 RTD 与插头和插孔

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CAT-RTD0024 不锈钢 RTD 与插头和插孔

CAT-RTD0026 SS 定长切割 RTD 探头传感器

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CAT-RTD0026 SS 定长切割 RTD 探头传感器