Projekt: Entwicklung eines eigenen Vektorcontrollers für Elektroscooter
In uns entstand die Idee, einen eigenen Vektorcontroller zur Steuerung von Gleichstrommotoren zu entwickeln.
Da Elektromobilität, insbesondere E-Scooter, immer mehr an Popularität gewinnt, wurde die Entscheidung getroffen, den Controller speziell für einen E-Scooter zu konzipieren.
Ziel: Intelligente Steuerung mit FOC-Technologie
Die Hauptidee bestand darin, eine Unterstützung der Vektorregelung (FOC) zu realisieren und Funktionen wie Rekuperationsbremse, Tempomat, den Modus „Fußgänger-Assistent“ – ein System, das hilft, den Scooter neben sich zu schieben – und vieles mehr zu integrieren.
In der zweiten Phase unseres Projekts erhielt das Gerät eine vollständige Mensch-Maschine-Schnittstelle, umgesetzt durch ein farbiges LCD-Display sowie Bluetooth- und NFC-Module.
Bluetooth wird zur Verbindung mit dem Smartphone verwendet, während NFC zur Benutzererkennung, Passwort-Authentifizierung und für Diebstahlschutzfunktionen dient.
Der Inverter befindet sich derzeit in der Testphase – und hat sich bisher sehr gut bewährt. Das Display befindet sich aktuell in der Entwicklungsphase.
Technische Basis: STM32 Mikrocontroller und DRV8323-Treiber
Einige Worte zur Komponentenbasis der Inverterplatine:
Für komplexe mathematische Berechnungen wird ein Hochleistungs-Mikrocontroller des Unternehmens STMicroelectronics (STM32) eingesetzt, der über ein CORDIC-Modul verfügt, das die hardwaremäßige Berechnung trigonometrischer Funktionen ermöglicht, die für die Vektorregelung notwendig sind.
Darüber hinaus ist der Mikrocontroller mit einem Hochgeschwindigkeits-ADC mit Oversampling-Funktion ausgestattet, die eine hardwareseitige Mittelwertbildung des Eingangssignals ermöglicht. Eine besonders wichtige Rolle in jedem Inverter spielt die Steuerung der Leistungstransistoren.
Leistungsstufe und Schutzmechanismen
Eine besonders wichtige Rolle spielt die Steuerung der Leistungstransistoren.
In unserem Fall fiel die Wahl auf den DRV8323-Treiber, der nicht nur sechs Kanäle zur Ansteuerung der Transistoren, sondern auch drei Kanäle mit Operationsverstärkern für die Strommessung sowie einen integrierten DC-DC-Abwärtswandler enthält.
Der Treiber unterstützt die SPI-Schnittstelle, über die verschiedene Parameter eingestellt werden können, zum Beispiel die Öffnungs- und Schließströme der Transistoren – ein entscheidender Faktor für die Anstiegszeit (dU/dt). Außerdem verfügt das System über eine DESAT-Schutzfunktion, die ebenfalls über SPI konfiguriert wird.
Leiterplattendesign und elektromagnetische Verträglichkeit
Besonderes Augenmerk wurde auf das Leiterplattendesign gelegt.
Bei der Arbeit von Schaltnetzteilen spielt die Platine eine entscheidende Rolle für die Zuverlässigkeit und elektromagnetische Verträglichkeit des Geräts.
Daher entschieden wir uns, eine vierlagige Leiterplatte zu verwenden, was die Abschirmung und Stabilität der Schaltung deutlich verbessert hat.
Auf dieser Seite halten wir Sie über den Fortschritt unseres Projekts auf dem Laufenden.
