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ＭＣＵ為電動自行車提供有效的驅(qū)動

m.middletowncarescoalition.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(fēng)扇到工業(yè)機(jī)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(qū)動的自行車（或稱為“電動自行車”）在內(nèi)的電動交通工具，無刷直流電動機(jī)正在各種領(lǐng)域中取代整流式電動機(jī)。由于它們越來越普及，特別是在亞洲，這樣的“個人運(yùn)輸(Tran Sport)設(shè)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(qū)域性運(yùn)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(jìn)行的一項調(diào)查顯示，62%的活動參與者從只駕駛單乘客的汽車轉(zhuǎn)變?yōu)槠骄恐茯T電動自行車行駛24～28英里。

　　盡管這種情況可能是獨(dú)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(jìn)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(jīng)驗在整個美國推廣，影響可能會非常大。根據(jù)環(huán)境保護(hù)局的說法，在美國，人們每天大約進(jìn)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(jī)來驅(qū)動，并由電子控制設(shè)備（ECU）進(jìn)行控制。無刷直流電動機(jī)之所以受歡迎，是因為它們運(yùn)轉(zhuǎn)快、無噪聲、效率高，而且展示了比整流式電動機(jī)更長的工作壽命。無刷直流電動機(jī)中傳送的力矩和電動機(jī)尺寸的比值比其他電動機(jī)要高，這使得它們非常適用于對體積/重量要求比較高的應(yīng)用。

　　無刷直流電動機(jī)所需要的基于MCU的控制器通常受限于應(yīng)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(yīng)用不僅需要波形因數(shù)小，而且對成本的要求也特別高。

　　基本型電動自行車在設(shè)計上是簡單的。它的后輪由三相無刷直流電動機(jī)驅(qū)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(jī)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(nèi)，而且對熱性能和耐用性有很高的要求，這些都為設(shè)計者提出了許多難題。

　　設(shè)計難題

　　成本敏感性、零件數(shù)量以及整體功能的難題可以通過使用功能強(qiáng)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(shè)計人員應(yīng)當(dāng)尋找每個機(jī)器周期兩個時鐘的增強(qiáng)型8051芯片（而不是標(biāo)準(zhǔn)的12），它提供了更強(qiáng)的計算效率，更快的執(zhí)行速度(Tempo)以及增強(qiáng)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(yīng)電動機(jī)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(jī)控制外設(shè)可能包含一塊脈寬調(diào)制電路，通過可以預(yù)編程以自動執(zhí)行任務(wù)的捕獲/比較單元（CCU）來實現(xiàn)，它有助于減小代碼大小以及CPU的負(fù)荷。此外，CCU可以連接到8通道10位ADC來提供硬件事件驅(qū)動的觸發(fā)，來提供無須傳感器的控制功能。