Una delle sfide più importanti con le applicazioni CC senza spazzole sensorless a corrente più elevata non è tanto l’elettronica del progetto ma il design meccanico / fisico della scheda stessa. Con questo tipo di correnti, la dissipazione del calore, specialmente attorno a componenti chiave come i mosfet, è la sfida più grande da superare.
Questo progetto ha superato questo problema lavorando a stretto contatto con il cliente per sviluppare una doppia strategia per affrontare questo problema. Gli involucri personalizzati e i montaggi concordati hanno fatto sì che il design si adattasse all’involucro in un modo che aiutasse a dissipare il calore delle unità. Questo, in combinazione con un PCB a 4 strati e in rame pesante, ha permesso al controller di funzionare bene.
Con un controller CC senza spazzole (BLDC) ad alta potenza, il monitoraggio attivo della temperatura della scheda stessa è fondamentale per proteggere la scheda, soprattutto in condizioni ambientali mutevoli.
A causa della natura specifica dell’applicazione, vi sono anche ulteriori rischi potenziali derivanti dal surriscaldamento, quindi era di vitale importanza utilizzare un sistema di monitoraggio della temperatura intelligente (al contrario di un semplice spegnimento per sovratemperatura). Misurando attivamente la temperatura della scheda e la temperatura esterna in ingresso dal motore è possibile proteggere il controller, il motore e l’intero sistema.
In questa particolare applicazione il cliente richiedeva I2C su RS232. Il motivo per cui il cliente ha scelto questo metodo è stato quello di garantire un protocollo sincrono su hardware asincrono. Ci è voluto del tempo per andare bene, ma alla fine ha funzionato bene con il cliente più che soddisfatto dei risultati.
Questo sistema è stato quindi utilizzato per controllare tutti i controlli di base del motore (abilitazione, direzione, velocità), opzioni di marcia del motore preimpostate specifiche per l’applicazione, un controllo aggiuntivo del solenoide e funzioni critiche per la sicurezza come l’analisi dei guasti, il monitoraggio della batteria e le temperature.
La memoria aggiuntiva è stata utilizzata in questo sistema per due motivi principali. Il primo e più semplice, è stato quello di consentire al controller di salvare i programmi di esecuzione preimpostati per l’applicazione specifica. Ciò consente all’utente di eseguire questi programmi molto rapidamente, cosa fondamentale per questa particolare applicazione.
Il secondo era quello di abilitare un sistema di monitoraggio e diagnosi della sicurezza per il controllore. Questo registra tutti i dati critici – questi includono i seguenti esempi;
* Tensioni della batteria.
* Correnti motore (massime e medie).
* Numero di volte utilizzato.
* Temperature a bordo e fuori bordo.
Questo sistema consente quindi di monitorare attivamente le prestazioni del prodotto finale e può quindi evidenziare problemi di manutenzione imminenti.
Durante lo sviluppo del sistema di diagnosi per questo controller, ci si è resi conto che sarebbe stato estremamente vantaggioso monitorarli nel tempo. Aggiungendo un orologio in tempo reale alla scheda è quindi possibile farlo sia per posizionare eventi specifici che per come hanno influito sulle prestazioni del controller ma anche monitorando come le prestazioni potrebbero cambiare in determinati momenti della giornata / anno a seconda del applicazione specifica.
Questa semplice aggiunta ha anche consentito l’integrazione di un sistema di prompt utente che evidenzia la necessità di un servizio dopo che è trascorso un certo periodo di tempo.
Uno dei problemi con schede a corrente così elevata è che richiedono condensatori molto grandi per funzionare. Tuttavia, tale è il requisito di carica di questi condensatori che il collegamento diretto alla batteria provocherebbe una scintilla quando i condensatori si caricano rapidamente.
Per proteggere la scheda dalle numerose conseguenze potenzialmente negative di questa scintilla (ad esempio danni ad altri componenti, danni alla batteria, fusione dei connettori) abbiamo sviluppato un circuito di ritardo di potenza.
Questo circuito fornisce un ritardo di 400 mS e un aumento graduale della potenza da quando l’unità è collegata all’alimentazione. Ciò protegge dai potenziali pericoli causati da queste scintille.
Questo progetto ha senza dubbio avuto le sue sfide, sia che si trattasse di mantenere la scheda fresca con l’elevata domanda di corrente o di implementare il sistema di comunicazione leggermente insolito.
Detto questo, il controller risultante ha dimostrato di essere una scheda altamente capace in un ambiente difficile. Come risultato di questo ambiente difficile, abbiamo posto la sicurezza e la longevità al centro del progetto. Sistemi come la diagnosi di bordo, il monitoraggio attivo della temperatura e l’orologio in tempo reale consentono alla scheda di funzionare per periodi di tempo eccezionalmente lunghi in un ambiente difficile.
