Uno de los desafíos más importantes con las aplicaciones de CC sin escobillas sin sensores de corriente más alta no es tanto la electrónica del diseño sino el diseño mecánico / físico de la placa en sí. Con este tipo de corrientes, la disipación de calor, especialmente alrededor de componentes clave como los mosfets, es el mayor desafío a superar.
Este proyecto superó este problema trabajando en estrecha colaboración con el cliente para desarrollar una estrategia dual para abordar este problema. Las carcasas a medida y los montajes previamente acordados significaron que el diseño encajaba en la carcasa de una manera que ayudaba a disipar el calor de las unidades. Esto, en combinación con una PCB de cobre pesado de 4 capas, permitió que el controlador funcionara bien.
Con un controlador de CC sin escobillas (BLDC) de alta potencia, monitorear activamente la temperatura de la placa en sí es fundamental para proteger la placa, especialmente en condiciones ambientales cambiantes.
Debido a la naturaleza específica de la aplicación, también existen más riesgos potenciales de sobrecalentamiento, por lo que era de vital importancia que se utilizara un sistema inteligente de monitoreo de temperatura (en lugar de un simple apagado por exceso de temperatura). Al medir activamente la temperatura de la placa y la entrada de temperatura externa del motor, es posible proteger el controlador, el motor y todo el sistema.
En esta aplicación en particular, el cliente necesitaba I2C sobre RS232. La razón por la que el cliente eligió este método fue para garantizar un protocolo sincrónico sobre hardware asincrónico. Esto tomó algún tiempo para hacerlo bien, pero funcionó bien al final y el cliente quedó más que satisfecho con los resultados.
Luego, este sistema se utilizó para controlar todos los controles básicos del motor (habilitación, dirección, velocidad), opciones de funcionamiento del motor preestablecidas específicas de la aplicación, un control de solenoide adicional, así como características críticas de seguridad como análisis de fallas, monitoreo de la batería y temperaturas.
Se utilizó memoria adicional en este sistema por dos razones principales. El primero y más simple fue permitir que el controlador guardara programas de ejecución preestablecidos para la aplicación específica. Esto permite al usuario ejecutar estos programas muy rápidamente, algo que era fundamental para esta aplicación en particular.
El segundo fue habilitar un sistema de monitoreo y diagnóstico de seguridad para el controlador. Esto registra todos los datos críticos; estos incluyen los siguientes ejemplos;
* Voltajes de batería.
* Corrientes de motor (máxima y media).
* Número de veces utilizado.
* Temperaturas a bordo y fuera de bordo.
Luego, este sistema permite monitorear activamente el rendimiento del producto final y luego puede resaltar los próximos problemas de mantenimiento.
Al desarrollar el sistema de diagnóstico para este controlador, se advirtió que sería muy ventajoso monitorearlos contra el tiempo. Por lo tanto, al agregar un reloj de tiempo real a la placa, es posible hacer esto tanto para ubicar eventos específicos y cómo han impactado en el desempeño del controlador, como también monitorear cómo el desempeño puede cambiar en ciertos puntos del día / año dependiendo de la aplicación específica.
Esta simple adición también permitió la integración de un sistema de mensajes de usuario que destaca la necesidad de un servicio después de que haya pasado una cierta cantidad de tiempo.
Uno de los problemas con las placas de alta corriente es que requieren condensadores muy grandes para funcionar. Sin embargo, el requisito de carga de estos condensadores es tal que la conexión directa a la batería provocaría una chispa a medida que los condensadores se cargaran rápidamente.
Para proteger la placa de las numerosas consecuencias potencialmente negativas de estas chispas (por ejemplo, daños a otros componentes, daños a la batería, fusión de los conectores), desarrollamos un circuito de retardo de potencia.
Este circuito proporciona un retardo de 400 ms y un aumento en rampa de potencia desde que la unidad está conectada a la alimentación. Esto protege contra los peligros potenciales causados por estas chispas.
Este proyecto, sin duda, tuvo sus desafíos, ya sea mantener el tablero fresco con la alta demanda actual o implementar el sistema de comunicaciones ligeramente inusual.
Dicho esto, el controlador resultante ha demostrado ser una placa de gran capacidad en un entorno hostil. Como resultado de este entorno difícil, colocamos la seguridad y la longevidad en el corazón del diseño. El sistema como el diagnóstico a bordo, el monitoreo activo de la temperatura y el reloj en tiempo real permiten que la placa funcione durante períodos de tiempo excepcionalmente largos en un entorno difícil.
