Eine der wichtigsten Herausforderungen bei sensorlosen bürstenlosen Gleichstromanwendungen mit höherem Strom ist nicht so sehr die Elektronik des Designs, sondern das mechanische / physikalische Design der Platine selbst. Bei diesen Arten von Strömen ist die Wärmeableitung, insbesondere um Schlüsselkomponenten wie Mosfets, die größte Herausforderung, die es zu bewältigen gilt.
Dieses Projekt hat dieses Problem gelöst, indem es eng mit dem Kunden zusammengearbeitet hat, um eine doppelte Strategie zur Lösung dieses Problems zu entwickeln. Durch maßgeschneiderte Gehäuse und vorab vereinbarte Halterungen wurde das Design so in das Gehäuse eingepasst, dass die Kühlkörper der Kühlkörper abgesenkt wurden. Dies in Kombination mit einer 4-lagigen und schweren Kupferplatine ermöglichte dem Controller eine gute Leistung.
Bei einem solchen leistungsstarken bürstenlosen Gleichstromregler (BLDC) ist die aktive Überwachung der Temperatur der Platine selbst für den Schutz der Platine von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei sich ändernden Umgebungsbedingungen.
Aufgrund der besonderen Art der Anwendung bestehen auch weitere potenzielle Risiken durch Überhitzung. Daher war es von entscheidender Bedeutung, dass ein intelligentes Temperaturüberwachungssystem verwendet wurde (im Gegensatz zu einer einfachen Übertemperaturabschaltung). Durch aktives Messen der Temperatur der Platine und der vom Motor eingegebenen Außentemperatur ist es möglich, die Steuerung, den Motor und das gesamte System zu schützen.
In dieser speziellen Anwendung benötigte der Kunde I2C über RS232. Der Grund, warum sich der Kunde für diese Methode entschieden hat, bestand darin, ein synchrones Protokoll über asynchrone Hardware sicherzustellen. Es hat einige Zeit gedauert, bis alles richtig war, aber am Ende hat es gut funktioniert, da der Kunde mit den Ergebnissen mehr als zufrieden war.
Dieses System wurde dann verwendet, um alle grundlegenden Motorsteuerungen (Freigabe, Richtung, Geschwindigkeit), anwendungsspezifische voreingestellte Motorlaufoptionen, eine zusätzliche Magnetsteuerung sowie sicherheitskritische Funktionen wie Fehleranalyse, Batterieüberwachung und Temperaturen zu steuern.
In diesem System wurde aus zwei Hauptgründen zusätzlicher Speicher verwendet. Die erste und einfachste bestand darin, dem Controller das Speichern voreingestellter Ausführungsprogramme für die jeweilige Anwendung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann der Benutzer diese Programme sehr schnell ausführen, was für diese bestimmte Anwendung von entscheidender Bedeutung war.
Die zweite bestand darin, ein Sicherheitsüberwachungs- und Diagnosesystem für die Steuerung zu ermöglichen. Dies zeichnet alle kritischen Daten auf – dazu gehören die folgenden Beispiele;
* Batteriespannungen.
* Motorströme (maximal und durchschnittlich).
* Häufigkeit der Verwendung.
* Onboard- und Offboard-Temperaturen.
Dieses System ermöglicht dann die aktive Überwachung der Leistung des Endprodukts und kann dann auf bevorstehende Wartungsprobleme hinweisen.
Bei der Entwicklung des Diagnosesystems für diesen Controller wurde erkannt, dass es äußerst vorteilhaft wäre, diese gegen die Zeit zu überwachen. Durch Hinzufügen einer Echtzeituhr zum Board ist dies daher möglich, um sowohl bestimmte Ereignisse zu platzieren und wie sie sich auf die Leistung des Controllers ausgewirkt haben, als auch um zu überwachen, wie sich die Leistung an bestimmten Punkten des Tages / Jahres je nach dem ändern kann bestimmte Anwendung.
Diese einfache Hinzufügung ermöglichte auch die Integration eines Benutzeraufforderungssystems, das die Notwendigkeit eines Dienstes nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne hervorhebt
Eines der Probleme bei solchen Hochstromplatinen besteht darin, dass sie sehr große Kondensatoren benötigen, um zu funktionieren. Der Ladebedarf dieser Kondensatoren ist jedoch so hoch, dass ein direkter Anschluss an die Batterie einen Funken verursachen würde, da sich die Kondensatoren schnell aufladen.
Um die Platine vor den zahlreichen potenziell negativen Folgen dieser Funkenbildung zu schützen (z. B. Beschädigung anderer Komponenten, Beschädigung der Batterie, Schmelzverbinder), haben wir eine Leistungsverzögerungsschaltung entwickelt.
Diese Schaltung bietet eine Verzögerung von 400 ms und eine erhöhte Leistungssteigerung ab dem Zeitpunkt, an dem das Gerät an die Stromversorgung angeschlossen ist. Dies schützt vor den möglichen Gefahren, die durch diese Funken verursacht werden.
Dieses Projekt hatte zweifellos seine Herausforderungen, sei es, das Board angesichts der hohen aktuellen Nachfrage kühl zu halten oder das etwas ungewöhnliche Kommunikationssystem zu implementieren.
Der resultierende Controller hat sich jedoch als hochleistungsfähiges Board in einer rauen Umgebung erwiesen. Aufgrund dieses schwierigen Umfelds haben wir Sicherheit und Langlebigkeit in den Mittelpunkt des Designs gestellt. Systeme wie die Onboard-Diagnose, die aktive Temperaturüberwachung und die Echtzeituhr ermöglichen es der Karte, in einer schwierigen Umgebung außergewöhnlich lange Zeiträume zu arbeiten.
