网络研讨会 — 如何延长四轮车和工业无人机的飞行时间和电池寿命

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评论 收藏 上传者:hi5
大家好! 欢迎参加今天的网络研讨会。 我是来自 Element14 的 Randy,今天的网络研讨会由我主持。 今天的演示来自德州仪器 (TI)。 这就是如何通过电子速度控制器 来延长四轴飞行器和工业无人机的 飞行时间和电池寿命。 本次网络研讨会将由Kristen Mogensen 和 Kevin Stauder 主讲。 Kristen 是 TI 工业电机驱动器的系统工程师, 同时专注于硬件和软件。 他从 2014 年开始担任该职务。 他于 2008 年加入德州仪器 (TI),从加入 公司开始他担任过各种技术职位。 Kristen 在丹麦技术大学 学习了电气工程。 2008 年,他获得了电气工程理学 硕士学位。 Kevin 是电器和电动工具系统工程师。 他从 2014 年开始担任该职务。 他在获得电气工程理学硕士 学位之后加入德州仪器 (TI), 他在 TI 担任过各种技术职位和营销职位。 在演示结束时,将会有一个问答环节。 您可以在 WebEx 屏幕的问答窗口中提问。 那么,现在有请Kristen 和 Kevin 进行今天的演示。 大家好! 我叫 Kristen Mogensen。 今天的演示先从我开始, 然后到中间部分后, Kevin 会接替我进行演示。 那么,今天的议程是,首先 讨论用于无人机 ESC 的高速无传感器 FOC 设计。 然后,我们将讨论德州仪器 (TI) 提供的 用于无人机的电池组解决方案。 对于用于无人机 ESC 的高速无传感器 FOC, 我们的议程如下。 首先,我们将对无人机进行快速概述,以便 我们可以大致了解在构建完整的 无人机时需要构建哪些 具体的模块。 然后,讨论梯形控制和正弦控制 注意事项。 然后,讨论在进行设计时, 包括开始之前以及整个 设计过程中,需要考虑什么 类型的软件。 然后,测试结果是什么,以及我用于测试 该设计的测试设置是怎样的。 然后是设计概述,简明扼要地 告诉您该设计可以执行什么任务。 那么,从无人机的角度来说,基本而言,您首先需要 无人机飞行控制器,它主要 接受来自遥控器的 命令,获取反馈,并且 对无人机进行控制。 那么,基本而言,向电机发送控制 命令,并且从所有在无人机中 实现的传感器获取反馈,以确保 无人机正常飞行并且按照预期飞行。 然后,您需要一个云台控制器。 云台控制器,根据其质量, 或者说它的专业程度, 可能包含一至三个轴。 然后,还有一个摄像头模块, 我们将无人机的该部分称为有效载荷。 从有效载荷的角度而言, 这基本上可以是任何东西,您可以说, 这是我的无人机上应该执行任务的部分。 它可以是从视频摄像机到可能构建在热成像 摄像机上的雷达传感器,无论您需要什么,您都 可以将其作为有效载荷放在这里。 然后,还有您将连接到飞行 控制器的视觉和感知系统, 通常实现这些系统是为了使无人机能够感知 其周围的环境,以便它基本上能够 避免撞到墙壁等物体上。 如果它知道那里有墙壁, 它就不会允许用户使其与墙壁的距离小于它认为 安全的距离。 然后还有电池组。 最后是 ESC,也称为 电子调速器。 根据您的无人机类型, 今天,我们将从四轴飞行器的角度对其 进行更详细的讨论,因此您有四个电机。 但是,当然,如果您仅有一个普通 飞机种类的配置,您就仅有一个电机。 在这里,通常而言,您今天看到的 是其刷式直流电机,您将使用 该电机,或者梯形控制电机。 在这里,对电机进行速度控制 可以改变推进力,并且可以改变无人机的方向。 我们将无人机的该部分称为飞行系统。 然后,当然,您还有一个遥控器。 在这里,它基本上获取来自无人机的输入, 并且为无人机提供有关如何飞行的输入。 当然,该控制器也需要电池组。 我们把这称为遥控器。 在今天的演示中,我们会重点讨论 ESC,至少在这部分的演示中是这样。 我们稍后将重点讨论电池管理。 那么,对于 ESC,基本而言,根据 您选择使用的电机控制的类型, 您可以提高电机的效率, 以及您的电机的速度 动态性能。 通常,您可以看到梯形控制 用于驱动电机。 您将看到,该梯形控制 在本质上由于其产生方式而具有一个扭矩纹波。 如果您改用 FOC 控制,则会消除该扭矩纹波, 并且这将为您提供更加平稳的控制。 由于 FOC 的工作方式, 与梯形控制相比,您还会提高速度 变化或您对速度变化的响应速度方面的 动态性能。 当然,改为使用 FOC 也会带来新的挑战。 例如,与梯形控制相比,对于 FOC, 您需要更精确的角度。 当然,您可以通过添加传感器来实现这一点, 而传感器比较昂贵,因此它当然不是一种 真正可行的解决方案。 因此,如果您选择 FOC,只有当它能够在无传感器的情况下实现时, 这种方式才真的有意义。 您可以在不使用传感器的情况下实现它,此时您需要 一个基于反 EMF 的无传感器 算法,我们稍后还会对该算法稍作讨论。 那么,在这里,我们显示的是,如果您有一个典型的梯形 ESC, 这些是您使电机转动 所需的主要组件。 那么,在今天结束时,您 将看到,您具有三个连接到 FET 的半桥 FET 可以是内部的也可以是外部的。 通常,您具有外部 FET,因为 您驱动如此大的电流,以至于您 无法在封装内部耗散功率,因此您 会尝试通过移出FET 来将其分离。 您还会看到,您具有一个电流传感放大器。 然后,可能有电压传感,以及直流 -- 或者您具有电压传感, 还可能有直流链路传感, 这具体取决于您如何实现控制机制。 如果您转向正弦控制,您将看到, 它不会对其有大的改变。 最大的改变是,您需要测量三个相位 电压 -- 或者您需要测量三个相位,而不是 仅测量低侧的一个混合相位 电流。 那么,现在进行更深入的比较, 您可以从控制的角度 了解梯形和正弦之间的差异。 那么,您具有的是梯形控制, 您会看到,您具有一个 60 度角测量。 因此,基本而言,每隔60 度您就会进行换向, 随着该换向,您的电机将转动。 对于磁场定向控制,您具有的是 一个实时精确角度测量, 因此您的角度需要精确的多。 根据您执行无传感器控制的方式,您将 具有不同的基于反 EFM 的控制技术。 对于梯形控制, 您通常具有过零技术。 还有一种称为InstaSPIN-BLDC 的不同 方法,该方法执行集成。 然后,如果您改为使用 FOC,您将具有 一项滑动电机技术, 然后,提供了使用 InstaSPIN FOC 的选项,您最终会使用 TI FAST 算法。 因此,当您执行梯形控制时,您将看到 您需要三个相位电压, 并且可能具有可选的单个分流测量。 再次说明一下,对于InstaSPIN-BLDC,您将 看到您具有相同的设置。 如果您选择滑动模式观测器,您将看到 您在这里需要直流总线以及一至三个 分流测量。 根据您选择的分流器数量, 您还能通过您的PWM 控制器设置 来限制您可以使用的 PWM 占空比。 因此,您将在一定程度上限制可以将多少 [听不清] 总线用于您的电机控制。 那么,以上就是一些注意事项,但最后您可以进行选择。 对于 InstaSPIN FAST,您需要三个相位电压 -- 直流链路电压和两到三个分流测量。 再次强调,我们对分流的讨论是相同的。 您将限制您自己,但它是一种选择。 您不必这么做,然后您可以 执行三项分流测量。 您通过扭矩性能 和速度性能可以看到, 从梯形角度而言, 由于实现过零技术的方式, 您具有较差的动态性能,这意味着当您进行速度改变时, 您需要一定的时间才能对速度变化做出反应。 如果您改为使用 InstaSPIN-BLDC, 您将看到您不仅对于负载变化更加 稳定,而且具有更佳的动态性能。 您可以更快地响应速度变化。 从扭矩的角度而言, 您具有高扭矩,但是您也具有扭矩纹波, 因为您每隔60 度就会 进行换向。 这样就会产生扭矩纹波, 该纹波还会降低扭矩性能中的 动态零点。 然后转向 FOC,您会看到 对于滑动模式观测器, 您通常具有较差的低速性能。 当然,这还取决于您的滑动模式 观测器有多先进。 而在全速范围上,您将具有中等的动态 性能。 有一点可以肯定的是,它很难进行调节, 您需要针对不同的负载情况以及不同的 速度对其进行调节,从而使其在滑动模式 观测器的整个动态范围内稳定地运行。 转向 InstaSPIN TIFAST 算法,您可以 看到,与其他三个选项相比,您具有最佳的 低速到高速性能。 您具有最佳的动态性能。 非常好的一点是,从角度方面而言, 其无传感器部分可以进行自主调节。 因此,您具有用于识别 电机参数的识别协议。 一旦您拥有它们,您就 无需再识别电机。 您将其置于您的系统中, 不必再去考虑角度测量 问题。 对于扭矩性能,从 FOC 角度 可以看到,您具有理想的扭矩控制, 这意味着低噪声、平滑的运行和 最佳的动态性能。 当然,在这里,它还包含您的电机。 如果您具有梯形绕线电机,那么 您用于梯形控制的电机将具有最佳工作效果, 当然,对于 FOC也是一样的。 如果您具有正弦绕线电机, 系统将实现最佳的性能。 您当然也可以进行交叉选用, 但这必然会造成一定程度的 系统性能下降。 从系统成本角度而言, 您可以在这里看到梯形控制,它是相同的, 在这里,你将为电流分流添加 额外的测量。 因此,在这里,您将有一些额外的成本。 现在,看看 FOC控制的挑战, 您需要考虑三个方面的问题。 首先,您需要考虑 PCB 本身。 我需要什么类型的功率级? 我需要执行什么类型的电压电流感应? 它必须有怎样的性能? 你需要事先考虑这些类型的问题。 然后,从软件角度而言, 您需要构建您的 FOC 部分, 当我说 FOC 时,我是指 Clarke、[? Park ?]、 PI 控制器、加速、 轨道定义。 所有这些基本上都是标准的。 第二个软件部分是, 您具有角度估算, 但理论上,您还可以使用机械传感器来执行。 现在我们更加详细一点儿地讨论软件。 从软件角度而言, 您还需要知道您使用的控制器 具有正确执行缺欠频带所需的 PWM 功能。 您是否能够在需要的时间触发 ADC 采样? 您是否能够同时同步所有 PWM, 以便能够在驱动 [听不清] 时 尽可能高效地使用 PWM 模式? 然后,您需要怎样的电机电气速度? 从电气的角度而言,您需要运行电机的 速度越快,您需要的 处理能力就越高,因为您需要对 您的电流测量进行采样,或者您需要 能够对电流环路进行足够的处理, 以便您基本上可以针对您 运行的高速度进行稳定的速度控制。 然后,当然,您是否能够轻松地调节 您的 PI 控制器,或者它是否进行试错并期待 最佳结果? 然后,从软件角度而言,最后 一部分是,正如我先前所说的,我们将讨论 基于反 EMF 的传感器。 当电机未运转时,不存在反 EMF, 这意味着您无法获取位于零点的角度。 因此,您需要首先开始让电机旋转。 然后,在经过特定的点之后, 您将从开环控制转为闭环 控制。 您还需要将该部分算法 构建到您的软件模板中。 然后,从硬件角度而言, 您需要考虑电压和电流感应。 您需要考虑FET 额定值。 它们是否能够实现您需要的电流和电压? 您需要从导电和开关 角度考虑系统的效率。 然后,当然,如果发生故障,您需要 对系统进行什么类型的保护。 然后,从角度方面而言,您是否要实现机械传感器, 或者您是否要实现估算算法? 对于估算算法, 您需要针对整个速度范围对该算法进行调优, 您还需要知道您的电机参数。 因此,从 InstaSPINFOC 角度而言, 您基本上具有FAST 软件编码器, 这将从您的设计注意事项中去掉 公式的该部分。 我们已经为您完成了该部分。 然后是第二部分,正如我先前提到的, 从角度方面而言,您无需再执行 任何操作,但仍需要执行 一些任务。 您仍需要为电流环路调节这里的 PI 控制器、 PI 速度以及 PI,以确保您的 系统按照您的预期准确地执行。 因为,当然,您确切地知道 您希望电机如何旋转。 那么,在此期间,我们还会向 MotorWare 库中添加一个工具或项目, 您可以通过它基本上与您使用的硬件进行实时交互。 对于连接的电机,您可以实时看到 您的电机实现步进响应和电流。 此外,还对步进响应进行调优,以便为您 提供您认为最适合您的系统的电流步进响应。 在今天结束时,如果您看看我先前提到的 高速电机,您基本上 可以看到,每隔833 微秒,您基本上 会将电机旋转一圈,这意味着,要使您的 电流控制能够响应该极高的速度, 您需要非常快地运行电流环路。 对于该系统,我们针对高达 22kHz 的电流环路对其进行了测试,这基本上 意味着大约 44 微秒。 因此,您基本上可以说,我这里的步进响应, 您可以看到,大致上对于旧电流,要针对 PI 控制器应用或调节新电流, 这基本上需要大约 400 微秒。 您可以看到,800 微秒已经 足够让您快速响应 这些高速度。 这意味着,在今天结束时, 这将使您能够对您的电机中的 电气频率进行稳定的步进响应。 这是您对系统进行基本计时 所需的东西。 当然,使它的速度超快 还可能会产生一些效率损失, 您可以通过降低其速度来进行补偿。 但这是您的系统动态性能的一部分, 我们无法了解相关情况, 您需要在此通过该电流 调优对该电机进行基本调优,以便系统 实现最佳性能。 然后,转到下一步,您以前看到的电流 和速度控制器, 我们通过级联控制实现它们。 因此,您需要做的是,首先 对电流控制器进行调优,以实现您认为最佳的设置, 然后您要做的是,您可以对速度 控制器进行调优。 在这里,您可以看到我针对高速 信号对轻微过冲情况调节了速度控制器。 然后,当您完成该速度控制后, 您要做的是,您基本上可以转向电机的全速范围。 您在这里看到的是,凭借极高的动态性能, 您可以在大约500 毫秒内 从负 8,000 RPM 转向正 8,000 RPM。 基本而言,您还可以 在这里看到,当您改变电机速度时,您在 轨道上具有每秒3,600 RPM 的加速度。 在这里您可以看到轻微的过冲。 当然,调节 PI 控制器以实现精确的性能, [听不清]您将 能够补偿它的该部分。 然后,稍微展示我们是怎样测试系统的。 我们看到,当您运转该螺旋桨, 然后直接将其放到桌子上时,您将看到 螺旋桨产生的湍流基本上还会 使速度性能变得不稳定, 因为它基本上会将空气向下推动很多, 以至于它将影响螺旋桨的 运转方式。 因此,您将看到由于该空气运动 而带来的螺旋桨或者电机的不稳定性。 我们通过进行此处的设置来对其进行补偿, 您可以看到,它看起来更像一个无人机, 你可以看到空气可以从电机离开。 然后您可以在这里看到我们使用的板、电源, 然后我使用Code Compose Studio 将其与 PC 相连接。 在这里,它基本上直接连接到该 Launch Pad, 调试器已经包含在该板中。 您可以稍微了解一下电机的尺寸, 由于您已经知道了无人机 [听不清], 您知道它们有多小,但您基本上会 在这里看到它们非常非常小。 从设计角度而言, 您看到的是,如果您看到用于无人机 ESC 的极高性能的系统解决方案,您基本上 具有针对无传感器 FOC控制实现电机控制 所需的所有接口。 这里还展示了您能够以这些 极高的速度运行的TI FAST 观测器。 我们展示了用于执行该变化的 从 1k RPM 到 10kRPM 的高动态性能。 您可以在不到 200毫秒的时间内完成它。 我们测试的电机基本上是 6 极对电机, 在这里,我们以 12,000 RPM 的转速运行它 -- 这是最大转速。 我们使用的是标准 TIEVM,因此,基本而言, InstaSPIN-Motion LaunchPad和 DRV8305 BoosterPack。 这两者是标准配置。 您可以将其放在一起。 它们已经包含在硬件中。 阅读设计指南,我还稍微介绍了 您如何更改DRV BoosterPack, 使其能够包含电机将运行的 更高频率。 通常,该板是为 300赫兹电机构建的, 要将其更改得更高一些,您需要更改 系统的滤波器,以便在您快速 运行它时能够不使信号衰减得 太多。 然后,用于 C2000 LaunchPad使用 MotorWare 的 非常简单的固件示例,板本身,由于 BoosterPack 支持 2 至 6 节锂聚合物电池, 并且相电流额定值为 15 安培。 也可以通过调节BoosterPack 上使用的 FET 来更改它,此外,在这里, 您需要确保您使用的分流器 也支持更高的电流。 该系统所具有的一些优势是, 我先前所讨论过的,22.5kHz PWM 电流 控制。 现在您明白其中的原因了,因为我以 45kHz PWM 运行它, 然后我将其除以二。 这些都是在硬件中完成的,因此您 在执行该转换时不会损失任何处理器能力。 那么,在今天结束时, 您无需对无传感器算法进行调优 即可很快地上市,并且您可以通过您要使用的 特定螺旋桨很快地对电机设置进行调优, 以实现您可以实现的最佳性能。 有关一切是如何实现的 更多信息,您可以访问 TIDA-00916, 在这里,您可以找到介绍我们执行的 部分测试以展示性能以及我们如何使用系统的 工具文件夹设计指南。 这里稍微介绍了数据表。 但在这里,您还可以找到指向 我们使用的两个 EDM 的链接,您也可以在 TI Store 上购买它们。 我对无人机上的ESC 介绍到此结束, 现在有请Kevin 进行演示。 谢谢 Kristen。 那么,我现在将继续演示的 电池组部分。 Kristen 展示了无人机中 可能具有的不同块,我将重点介绍 电池组部分。 那么,首先让我扼要重述一些电池基础知识。 让我们从什么是开路电压开始。 那么,如果我们看看单节锂离子电池的电压, 我们可以看到,电压将从 4.2 伏变为 3 伏。 它将具有这种形状, 在周期的开头和末尾具有 陡峭的曲线,在中间具有 相对平坦的稳定阶段。 需要记住的一点是,该曲线是在非常 非常低的放电电流下获得的。 电池单元将具有阻抗,[听不清] 在这里由 I-R BAT,一旦电池单元中具有充电或 放电电流,我们将具有 施加到电池单元的压降。 这意味着,一旦I-R 为放电电流, 压降将会更大,并且我们会 更快地达到放电电压的终点 EDV。 那么,这意味着,即使在理论上 我的电池单元的总电量为 Q-max, 我用于对其进行放电的电流也会 更大,我能够使用的电量也会更低。 那么,这是我们必须考虑的事情, 尤其是在电流为I 的应用中,或者 当电流持续变化时,例如当我们希望 加速或上下移动时 [听不清] 无人机。 该电流将完全改变,这意味着 该曲线还将持续上升和 下降,使得估算剩余的电量变得 更加困难。 我很快要讨论的另一个术语是 充电速率,它基本上是 放电或充电电流。 这通常是在一小时后 对电池进行完全放电所需的电流。 这就是为什么当我们谈到 1C 电流时,意味着电池将在一小时后完全放电。 如果它是 2C,则意味着它 将是在半小时后对电池进行放电所需的电流, 依此类推。 充电状态,SOC,我还将提到它。 那么,这就是我宁愿解释该首字母缩略词的含义的原因。 当我们寻找解决方案或讨论电池组时, 一件重要的事情是了解什么是 s 和 p。 那么,s 是我们具有的串联电池单元的数量,p 是串联的数量。 为什么这很重要? 因为您有两节电池,您需要具有相同的 解决方案。 2s1p,因此两节串联电池、一节并联电池 将具有更高的电压、更低的电流。 那么,这是相同的额定功率, 但是当我们查看解决方案时,这很重要。 最后但同样重要的是,因为我稍后还会提到它, CEDV。 我先前提到过,EDV是放电电压的终点。 因此,基本而言,达到该电压时, 我们应停止对电池进行放电,以免损坏 电池单元。 CEDV 是 [听不清]监测算法, 它具有补偿放电终点, 从而支持在电流负载变化时对 给定的电量进行精确的测量。 那么,现在我们更详细地了解了 电池单元,我们需要考虑一些参数, 我们为什么需要它们。 首先是有关安全的参数。 即过压、过流、过热。 如果没有进行监视以及在 [听不清] 时没有采取措施,这三项 可能会导致电池单元出现故障、 损坏、爆炸或着火。 因此,这些确实是对安全至关重要的参数。 其他两种情况与用户体验的 关系更密切,这意味着它们 不会直接导致安全问题,但更多地会导致 最终用户的体验很差,它们是欠压和电池单元 不平衡。 欠压意味着,正如我先前 提到过的,电压应是固定的,介于 4.2 和 3 伏之间。 如果电压降到 3 伏,以下,不会有危险, 但这意味着电池单元会损坏, 我们在后续周期中无法以相同的电量使用它。 因此,我们应尽量防止出现这种情况,以便 您的客户不会因为欠压未得到妥善 处理而导致的较差电池寿命性能, 而对您的最终产品产生糟糕的印象。 电池单元不平衡意味着,例如, 如果有几个串联的电池单元, 其中一个电池单元已充满电,一个电池单元已完全放电, 那么就无法进一步对电池组 进行充电或放电,因为一个电池单元 将始终过压,而另一个电池单元始终欠压。 我们需要做的是,执行电池单元 平衡,以便将电池组恢复至类似的电压, 从而能够延长整个电池组的 寿命。 此外,电池单元平衡,使用的 [? 负载 ?], 有时较便宜的电池单元是您 在首次收到它们时在电压方面不直接匹配的电池单元。 这意味着,或许您可以纠正该不平衡, 从而使您的整个电池组实现最佳体验。 那么,这些参数意味着,我们需要 具有我们稍后使用的任何解决方案, 强烈建议您查看整个电池组的电压, 以及每个电池单元的电压, 进出电池单元的电流和温度。 那么,对于无人机的电池组而言,我们 现在应该注意什么问题呢。 第一个问题当然是是小巧的外形。 我们的解决方案的空间和重量应 尽可能地小。 我们希望解决方案的成本尽可能低,但低成本 并不意味着糟糕的解决方案,而是意味着 我们能够以最便宜的价格实现最佳的解决方案。 我们必须考虑的另一个问题, 我先前稍微提到过它, 就是我的电池组中剩余多少电量。 对于无人机,这至关重要,因为对于其他 [听不清] 设备,如果电池电量低或者为空, 那么 [听不清]设备会停止工作, 这没什么大不了的,我们只需要重新充电,然后 可以继续工作。 对于无人机,如果我们正在飞行途中,而电池电量为空, 那么无人机会坠落。 因此,我们需要能够预测电池何时会放电、 您何时需要充电,这样我们 就可以使无人机安全地着陆。 但对于无人机而言,有一个需要考虑的问题, 即我们有一个I 放电电流, 非连续的电流。 那么,正如我先前提到过的,如果我们使无人机上下 移动或对其进行加速或制动,放电 曲线会发生改变。 这就是我们需要能够妥善处理 I 放电电流的 东西的原因。 在这里,例如,CEDV,因此 [听不清] 放电电压终点对于 1C 和 25 或 50C 之间的放电具有很好的性能。 因此,这是我们在我们的TI 设计之一中采取的解决方案, 对于我们建议的该解决方案,我们 还可以将其与 Impedance Track配合使用,这是实现 精确度的下一步骤。 因此,如果具有良好且精确的解决方案 还不够,我们需要具有非常好且非常精确的 解决方案,那么Impedance Track 是理想之选。 我们谈到的串联电池单元有多少个? 通常介于两个和四个之间,可能多达七个电池单元。 我今天要展示的解决方案聚焦于 两个和四个之间的平台, 但我们还具有用于更大数量电池单元的其他解决方案。 当然,作为一个TI 设计,我们 希望为您提供一些易于评估的东西, 我们对如何进行设计、什么 是每个参数的[听不清] 进行了 全面讨论。 我们为您提供的也是您可以拥有的 完整 [听不清]文件、[听不清] 文件、测试报告,等等。 那么,现在更详细地具体讨论一个 TI 设计, TIDA-00984,该 TI 设计包含四个电池单元。 它还具有双电池单元版本, 它是相同的解决方案,只是配置不同而已。 它包含一个电池充电器、一个 CEDV [? 补偿 ?] 放电电压终点,但进行电量监测。 该电池与 ImpedanceTrack 是引脚对引脚 兼容的,如果您需要更精确的性能。 电池组保护、电池单元平衡以及 板载充电状态,因此我们确切地 知道剩余电量的百分比是多少。 还有 SMBUS 通信,用于进行高级状态更新。 那么,SMBUS,如果您对它不熟悉, 与其他通信协议 [听不清]。 充电器的一些主要规格。 在这里,我们具有效率为 93% 的充电器,其输入电压介于 18 和 28 伏直流之间。 充电电压为 16.73,这稍低于每个 电池单元 4.2 伏。 这是充电电压测量。 这是测量的放电电流,1.311 安。 在充电期间,在接近 24 摄氏度的环境温度下,灯泡的最高温度可达 43 度。 该充电器还具有预充电模式。 那么,通常而言,什么是预充电, 这就是说,如果我们通过欠压正确地 保护我们的电池组,那么我们应该不需要该功能。 但是,有时电池单元的电压可能会降至 3 伏 以下,这是不可取的,但这有可能发生。 假设每个电池单元的电压介于 2 和 3 伏之间, 充电器将识别该情况, 然后会施加非常小的电流,以安全地达到 3 伏。 一旦达到 3 伏,我们就处于安全的状况了, 然后我们可以开始以正常的速率充电。 那么,这就是充电器包含的预充电功能。 然后看看保护,我们 具有多种级别的过流。 例如,以 15 安持续 20 秒、 以 20 安持续 10 秒、以 24 安持续 15 秒。 此外,我们还具有短路保护, 例如以 33 安持续 1 毫秒或以 44 安持续 244 毫秒。 可以根据您的具体规格,以及 过压和欠压保护和温度 保护,在不同级别对这些 参数的电流值 和时间值进行编程。 该板的一些规格。 我们有针对测量仪表和稳压器的电流, 测量仪表具有 1.32微安的有效电流。 我们具有板载 3.3 伏直流/直流稳压器。 我很快将向您展示的生产 FET 具有 0.0325 欧的串联阻抗。 在以 10 安的电流进行放电时, 最高温度为 72 摄氏度。 那么,方框图如此处所示。 那么,在这里,我们连接到电池单元, 以测量每个电池单元的电压并进行平衡。 我们具有电池正极和负极连接, 电池组正极和负极连接, 因此电池连接到电池单元,然后 电池组连接到系统的其余部分。 我们还具有针对 [听不清] 测量仪表和充电器的[听不清] 输入。 [听不清] 测量仪表负责执行监测 保护和平衡并且控制两个 FET。 这两个 FET位于 I 侧, 这意味着在发生故障期间我们不会中断 通信 [听不清]。 现在,背靠背 FET,意味着如果在充电期间发生 故障,我们仍然可以进行放电,但无法充电。 如果在放电期间发生故障, 这个将用作[? 二极管 ?],因此 我们无法进一步放电,但是,如果我们具有 另一个未发生过压或欠压的 [听不清],我们 仍然可以充电。 两个 FET 都将打开,这样我们就可以 充电或放电。 在这里,我们为充电器提供了 18 至 28 伏直流输入。 我们还具有板载 [听不清] 3。 我们还可以将其更改为 5 伏。直流/直流稳压器, 然后这又到达用于 SMBUS 通信的 通信连接器。 在板上,我们还有几个 LED,用于显示 剩余的电量。 板如此处所示,具有我刚才提到的不同 连接器。 那么,现在我们快速查看一下一些测试性能。 这里是充电和放电周期。 在这里,我们可以看到,在充电期间,我们具有 一个恒定计数阶段。 在这里,执行这些恒定计数,在我们监测 每个电池单元期间,其电压 不断升高。 当我们到达充电电压终点时, 充电器从恒定计数切换到 恒定电压,计数将下降, 直到我们达到充电计数的终点。 看看放电,我们在这里有应用到 放电的红色计数。 因此,我们开始具有零, 然后我们应用 10 安,然后我们再返回到零。 在此期间,整个电池组的电压 会上升到最高,然后下降,一直 到我们移除负载,此时电压重新上升。 请不要关注小的凸起。 这是因为我们的负载,当我们释放 负载时,实际上,我们具有另一个小的尖峰。 这就是我们具有该小的电压凸起的原因。 但是,在这里,重要或有趣的是, 我们可以看到电压在这里, 一旦我们移除负载,我们就 可以看到电压重新上升。 这就是我以前提到过的, 由于电池单元的阻抗,一旦我们移除或添加 电流,就会施加电压降。 这里是 10 安放电期间的 MOSFet 温度。 在这里,我们可以看到,充电状态会 从 100% 变为零,在这里,我们 可以看到最高温度为 72.5 摄氏度。这是它的热像图, 放电电流为 10 安,在 1C 充电期间, 具有 47.7 度的尖峰。 这是一个单页信息图表。 其中的大部分内容我已经提到过。 我要再次强调的是, 该解决方案不仅可以与 CEDV 算法配合使用, 如果我们需要更精确地估算剩余 电量,也可与Impedance Track 配合 使用。 但我们使用的 CEDV算法非常合适, 应该足够用于大多数 无人机应用。 我们具有集成的电池单元平衡。 我们可以针对电压、电流、温度、充电时间、 充电和放电 FET等等对故障进行 全面编程。 我们可以对电池组寿命进行诊断。 由于黑盒原因,我们将其称为 实际电池,因为我们知道所有要发生的事情。 因此,基本而言,我们实际上能够 知道发生了什么,在什么时刻由于什么原因发生了什么故障。 我们还具有板载直流/直流稳压器。 然后您可以在线查看 不同的数据表,或者查看工具文件夹, 您可以在这里找到原理图、物料清单、 Gerber、软件、用于说明如何设计它的 完整设计指南。 我的演示到此结束,感谢 大家的参与。 在进入问答环节之前,有几个对于两个 演示都很有意思的链接。 左侧大部分是Kristen 介绍的部分, 其中展示了几个显示三相 ESC 的 TI 设计。 他今天展示了916,但 643 也 很有意思。 一些用于德州仪器 (TI)提供的三相电机 驱动器的产品选项。 用于查看和下载InstaSPIN-FOC 的链接。
课程介绍 共计1课时,56分50秒

网络研讨会 — 如何延长四轮车和工业无人机的飞行时间和电池寿命

增加飞行时间的障碍是使无人机的螺旋桨无效。本场研讨会他们讨论了无人机电子速度控制器(ESCs)的解决方案,这将帮助制造商使无人驾驶飞行时间更长,更平稳和拥有更稳定的性能。 在本视频中,设计人员可以了解如何为任何现有的无人机设计添加测量,保护,平衡和充电功能,以增加飞行时间。

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