Збірка приводу двигуна для електричних велосипедних друкованих плат,
електрична велосипедна продуктивність, залежить від точності та надійності ланцюгів приводу двигуна на основі друкованої плати. Ці системи керують доставкою електроенергії, контролем крутного моменту та енергоефективністю, забезпечуючи безпеку в різних умовах їзди. Нижче ми досліджуємо технічні компоненти та стратегії, які визначають сучасні збори двигуна.
1. Дизайн енергії та перетворення енергії
Конфігурація H-мостка на основі MSFET/IGBT
Основою двигуна приводу-це топологія з повною мостотою, побудована з використанням високольтатних MOSFET або IGBT. Таке розташування дає змогу двонаправленому потоку струму, що дозволяє двигун обертатися як у напрямку вперед, так і в зворотному напрямку-по суті для регенеративного гальмування та допомоги на обрізку пагорбів. Пранти PCB сліди з низькою паразитарною індуктивністю, щоб мінімізувати перемикання втрат та електромагнітні перешкоди (EMI). Драйвери воріт, інтегровані в друковану плату або як дискретні компоненти, забезпечують точний контроль над термінами активації MOSFET/IGBT, забезпечуючи плавні переходи між станами провідності.
Інтеграція перетворювача постійного струму для регулювання напруги
для подачі стабільної потужності до допоміжних компонентів, таких як контролери та датчики, друкована плата включає стадію перетворювача постійного струму. Ця схема знижує напругу акумулятора (наприклад,, 48 В до 12 В) за допомогою синхронних перетворювачів доларів або ізольованих топологій літака. MCU відстежує вихідну напругу та струм за допомогою резисторів шунтів або датчиків ефектів залів, регулюючи цикли роботи ШІМ для підтримки регулювання при різних навантаженнях. Деякі конструкції включають функціональність м'якого запуску, щоб запобігти ініціалізації систем під час ініціалізації системи, захищаючи як акумулятор, так і вниз за течією електроніки.
Теплове управління для компонентів високої потужності
Ефективне теплове розсіювання є критичним для MOSFET/IGBT, що працюють на високих струмах. ПХБ використовує товсті шари міді (наприклад, 2 унції або більше) для підвищення теплової провідності, тоді як тепловий тепло переносить тепло з точок до точок до мідних площин або зовнішніх теплових посилань. Температурні датчики (наприклад, термістори NTC), розміщені поблизу пристроїв живлення, забезпечують зворотній зв'язок у режимі реального часу MCU, який може декламувати частоти комутації або зменшити межі струму, якщо виявлено перегрів. Розширені макети можуть також включати матеріали зміни фаз або вбудовані теплові труби для пасивного охолодження в компактних конструкціях.
2. Алгоритми управління точним двигуном
Реалізація контролю, орієнтованого на поле
для безщільних постійних струн (BLDC) або синхронних двигунів постійного магніту (PMSM), PCB використовує FOOP для роз'єднання крутного моменту та потоку, підвищення ефективності та чуйності. MCU обробляє дані положення ротора з датчиків залів, кодерів або без сенсорних оцінок (наприклад, спостерігачів розсувних режимів) для обчислення оптимальних векторів струму в еталонному кадрі DQ. Пропорційно-інтегральні (PI) контролери регулюють вихідні напруги для відстеження команд швидкості або крутного моменту, тоді як модуляція космічного вектора (SVM) мінімізує гармонічне спотворення у фазових струмах. Фоок особливо вигідний для електронних велосипедів, що потребують крутих стартів пагорба або змінної підтримки каденції.
Без сенсорної роботи та стратегії запуску
для зменшення вартості та складності багато ПХБ підтримують контроль без сенсора двигуна за допомогою виявлення задньої EMF. Під час запуску MCU застосовує заздалегідь визначену послідовність відкритого циклу для ініціювання обертання, потім переходів до контролю замкнутої циклу після виявлення вимірюваних сигналів задньої EMF. Для низькошвидкісної роботи такі методи, як високочастотна ін'єкція (HFI), покращують точність оцінки позиції шляхом введення тонких імпульсів напруги та аналізу поточних реакцій. ПХБ також може включати алгоритми антиграну для компенсації нерівностей двигуна при зупинці, забезпечуючи плавне прискорення з нульової швидкості.
Динамічна компенсація крутного моменту для варіацій навантаження
на умови їзди, такі як головні вітри, круті нахили або раптові зупинки створюють коливальні вимоги до крутного моменту. MCU PCB постійно контролює фазові струми та зворотній зв'язок швидкості для динамічного регулювання виходу крутного моменту. Наприклад, якщо двигун несподівано сповільнюється (вказуючи на збільшення навантаження), контролер збільшує обмеження струму пропорційно для підтримки цільової швидкості. І навпаки, під час регенеративного гальмування схема перетворює фазові послідовності для перетворення кінетичної енергії в електричну енергію, подаючи її назад в акумулятор. Деякі системи інтегрують інерційні одиниці вимірювання (IMUS), щоб передбачити зміни місцевості та налаштування крутного моменту попереднього регулювання.
3. Механізми безпеки та захисту
Захист з перевищенням та короткого замикання
ПХБ включає в себе швидкі датчики струму (наприклад, резистори шунтів з підсилювачами підсилювача) для виявлення подій надмірного струму. Якщо фазові струми перевищують безпечні пороги (наприклад, через кіоски двигуна або несправностей контролера), MCU запускає сигнали відключення воріт у мікросекундах, що розрізає потужність MOSFET/IGBT. Для додаткової надійності апаратні схеми або запобіжники на основі апаратних засобів можуть бути включені як вторинні шари захисту. Система також відстежує напругу шини, щоб запобігти блокуванням підпорядкування (UVLO), який в іншому випадку може пошкодити пристрої живлення під час умов коричневого.
Моніторинг переобладнання та термічне дросель
на додаток до охолодження живлення, друкована плата відстежує температуру критичних компонентів, таких як MCU, обмотки двигуна та акумулятор. Розподілені термістори NTC або цифрові датчики температури подають дані контролера, що реалізує термічне дросель, якщо поріг перевищені. Наприклад, якщо обмотки двигуна досягають 120 ° C, MCU може зменшити вихід крутного моменту на 30%, щоб забезпечити охолодження. Індикатори, орієнтовані на користувачів (наприклад, світлодіодні сповіщення або зворотній зв'язок) повідомляють вершників про теплові розіграші, що спонукає їх зменшити навантаження або зупинити їзду, поки температура не нормалізується.
Протоколи зв'язку для інтеграції системної інтеграції
інтерфейси друкованої плати двигуна з іншими підсистемами електронного велосипеда-наприклад, системою управління акумуляторами (BMS), дроселем та дисплеєм-Via CAL, UART або PWM Communication. Стандартизовані протоколи забезпечують сумісність із сторонніми компонентами, одночасно дозволяючи обміняти дані в режимі реального часу. Наприклад, BMS може передавати найсучасніші (SOC) та метрики здоров’я до контролера двигуна, який регулює параметри продуктивності (наприклад, пікова потужність) для продовження часу акумулятора. Блок дисплея отримує коди швидкості, крутного моменту та помилок з друкованої плати, надаючи вершникам дієві уявлення про стан системи.
Інтегруючи розширену електроніку, алгоритми адаптивного управління та багатошарові функції безпеки, електричні велосипедні друковані композиції досягають балансу продуктивності, ефективності та надійності. Їх модульна конструкція також підтримує майбутні оновлення, такі як AI-кероване AI-прогнозоване обслуговування або посилений синтез датчиків, забезпечуючи сумісність з розвиваються тенденціями розумної мобільності.
