MCU微控制器在电动滑板车技术核心剖析

如果把电动滑板车的组件拆分，一一估价的话，电机及控制系统的成本是最高的，同时他们也是电动滑板车的“大脑” ，电动滑板车的启动、运行、进退、速度、停止依靠的都是滑板车中的电机控制系统。
 
电动滑板车能快速安全运行，对电机控制系统的性能要求很高，对电机的效率也有较大的要求。同时作为一种实用型的交通工具，要求电机控制系统能承受震动、耐受恶劣环境、可靠性高。
 
常规的滑板车控制系统硬件设计方案如下图所示，主要包括驱动 MCU、门驱动电路、MOS 驱动电路、电机、霍尔传感器、电流传感器、速度传感器等模块。

MCU 通过电源通电工作，利用通讯接口和充电模块和电源及功率模块进行通信。门驱动模块与主控 MCU 进行电气连接，并通过 OptiMOSTM 驱动电路来驱动 BLDC 电机。霍尔位置传感器可以感测电机当前的位置，电流传感器和速度传感器可以组成双闭环控制系统来控制电机。
 
电机启动运行后，霍尔传感器感测电机的当前位置，将转子磁极的位置信号转换成电信号，为电子换相电路提供正确的换相信息来控制电子换相电路中的功率开关管的开关状态，并将数据反馈给 MCU 单片机。
 
电流传感器和速度传感器组成双闭环系统，输入转速差，转速控制器会输出对应的电流大小，然后该电流与实际电流大小之差作为电流控制器的输入，再输出对应的 PWM，驱动永磁转子连续不断地旋转，进行换向控制和调速控制。使用双闭环系统可以增强系统的抗干扰性，双闭环系统增加了对电流的反馈控制，可以减小电流的超调和过饱和现象，得到更加良好的控制效果，是电动滑板车平稳运动的关键。
 
某些滑板车还配备了电子防抱死系统。该系统通过感知车轮轮速传感器，对车轮速度进行检测，如果检测到车轮处于抱死状态，自动控制抱死车轮的制动力大小，使其处于边滚边滑的状态（侧滑率为 20%左右），保证了电动踏板车的车主安全。