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MCU在电动自行车中的应用

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来源: 作者: 2018-10-26 13:13:37

MCU在电动自行车中的应用

导读:

本文将主要探讨采用微控制器或可编程片上系统(PSoC)实现电动自行车的设计技术和相关挑战。

(作者: Ronak Desai)  本文将主要探讨采用微控制器或可编程片上系统(PSoC)实现电动自行车的设计技术和相关挑战。当前业界的电动自行车系统采用微控制器以及外部信号调节和比较器电路来驱动三相电机;采用外部ADC和外部放大器支持不同的传感器输入;采用继电器驱动电路支持刹车灯、车头灯和转向灯;此外还可支持LED/LCD显示屏和温度测量等。  可编程SOC器件不但可作为电机控制、模拟测量以及直接驱动LCD显示屏的统一电路板系统用于电动自行车应用,而且还能支持电容式感应技术以取代键盘上的机械按键。此外,SOC器件还能利用内部PWM、MUX和比较器来驱动和控制三相电机,利用内部ADC和PGA来支持传感器输入电池监控,以及利用热敏电阻或RTD等温度感应器件来实现温度感应。该器件不但能直接驱动继电器,以支持刹车灯、车头灯和转向灯,而且能直接驱动LCD显示屏,以显示温度、电池状态、速度、骑行距离及各种错误/警告消息等。  采用基于IDE的工具,可为SoC设计出各种界面和逻辑。这些工具还能提供直接可用的组件模块,可用于设计更为复杂的逻辑,如监控界面的电容式传感器、支持模拟传感器和其它输入的ADC、驱动蜂鸣器的PWM、DAC以及段式、字符或图形化LCD显示屏等。因此,利用可编程SOC,电动自行车系统的开发和生产成本能够大幅降低。  图1所示为基本电动自行车系统的方框图:  图1:电动自行车方框图  微控制器:微控制器通常用于不同传感器输入检测(如节流阀输入、温度传感器、电池输入、燃料传感器、障碍传感器等)、模数转换、输出比较组件等,并可驱动和控制三相无刷车用电机。采用电池供电的电动自行车系统需要超低功耗的微控制器。此外,微控制器也是中控锁系统的一部分,可用来与车辆中使用的各种不同外部器件进行通信。无论何时刹车,均可使用微控制器来自动停止电机旋转,从而避免电机磨损刹车片的速度超过标准的人力自行车。  轮毂电机:通常情况下,无论有无传感器(基于霍尔效应),均可采用无刷电机实现高效可靠的运行工作。  可再充电的铅酸/锂离子电池:电动自行车应用采用了从铅酸电池到锂电池等多种不同的电池类型。其中,可再充电的铅酸电池在电动车中的应用极其广泛。  显示屏与键盘:通常情况下,采用带背光的LCD显示屏不但能显示温度、电池输入、速度、骑行距离及错误/警告消息等,而且还能显示脚踏板辅助系统和能量生成的等级。电动车应用中也采用基于机械按键的键盘,而且键盘还可支持保护电动车的防盗功能。  电源管理:这个子系统可为各功能模块的运行提供电源,并监控电池工作。带比较器和分立逻辑的主机微控制器可用来管理铅酸电池。此外,这种方法也能为微控制器和用户提供关于电池的安全和关键信息。

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