ＭＣＵ為電動自行車提供有效的驅動

m.guilinhy.com 來源：今日電子　　　英飛凌公司作者：俠名類別：電動車維修時間：2008-7-23

　　從CD/DVD播放器和電腦制冷風扇到工業機械以及包含混合動力汽車、著名的Segway電動滑板車和許多其他電動滑板車、電力驅動的自行車（或稱為“電動自行車”）在內的電動交通工具，無刷直流電動機正在各種領域中取代整流式電動機。由于它們越來越普及，特別是在亞洲，這樣的“個人運輸(Tran Sport)設備”向制造商描繪了巨大的潛在市場(Rialto)，并且可能有助于降低全球的能源消耗。

　　即使北美市場(Rialto)也顯示了采用電動自行車的可能性。自2000年8月以來，由加利福尼亞州圣克魯斯的縣區域性運輸(Tran Sport)委員會資助的一項活動對居民購買電動自行車予以部分退款。由Ecology Action進行的一項調查顯示，62%的活動參與者從只駕駛單乘客的汽車轉變為平均每周騎電動自行車行駛24～28英里。

　　盡管這種情況可能是獨一無二的，但它說明了電動自行車的實用性和效用是怎樣減少個人汽車旅程，并進而減少交通擁擠，停車場需求以及空氣污染的。如果將這種經驗在整個美國推廣，影響可能會非常大。根據環境保護局的說法，在美國，人們每天大約進行9億次汽車旅行(Journey)，其中一半路程少于5英里而且只乘載了一位乘客。

　　電動自行車部件

　　基本型電動自行車通過由電池供電的無刷直流電動機來驅動，并由電子控制設備（ECU）進行控制。無刷直流電動機之所以受歡迎，是因為它們運轉快、無噪聲、效率高，而且展示了比整流式電動機更長的工作壽命。無刷直流電動機中傳送的力矩和電動機尺寸的比值比其他電動機要高，這使得它們非常適用于對體積/重量要求比較高的應用。

　　無刷直流電動機所需要的基于MCU的控制器通常受限于應用的要求，但是常見的例子是用于電動自行車的控制單元。這項應用不僅需要波形因數小，而且對成本的要求也特別高。

　　基本型電動自行車在設計上是簡單的。它的后輪由三相無刷直流電動機驅動，額定功率通常在幾百瓦。電池的電壓通常是36V或者48V，而ECU包含了幾乎所有電子裝置（參見圖1），包括MCU、電動機逆變器、溫度傳感器、故障檢測、SMPS以及I/O。這些電子裝置通常安放在明信片大小的單元內，而且對熱性能和耐用性有很高的要求，這些都為設計者提出了許多難題。

　　設計難題

　　成本敏感性、零件數量以及整體功能的難題可以通過使用功能強大但價格低廉的8位微控制器來解決，例如，英飛凌公司的XC866。ECU設計人員應當尋找每個機器周期兩個時鐘的增強型8051芯片（而不是標準的12），它提供了更強的計算效率，更快的執行速度(Tempo)以及增強的最大時鐘速率，并且，它可以在較低的晶振速度(Tempo)下完成相同的工作，在不犧牲性能的情況下降低能源消耗。

　　為了適應電動機控制的算法，嵌入式閃存大小的要求可能在4～16KB之間。MCU的電動機控制外設可能包含一塊脈寬調制電路，通過可以預編程以自動執行任務的捕獲/比較單元（CCU）來實現，它有助于減小代碼大小以及CPU的負荷。此外，CCU可以連接到8通道10位ADC來提供硬件事件驅動的觸發，來提供無須傳感器的控制功能。