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Intel英特尔16位微处理器芯片N87C196MC技术资料.pdf
Intel 英特尔l6位变频主控微处理器芯片50C196Mx用户手册.pdf
变频器在火力发电厂凝结水系统的应用.pdf
(一)、EC1电系系统架构(48V)
電系示意圖电系示意图
(二)、电气介绍
1、重要零件介紹
码表与充残电器：
电动机车仪表总成，上有电量指示表，用以指示剩余电量，如同引擎机车油量表。里程及时速指示功能，另外还有行驶中、异常、警示…等LED显示功能。仪表再刚开机时，LED会各亮一秒，蜂鸣器也跟随响5次，表示开机正常可以行驶。
充残电器是一个200W车上型定电流定电压充电器。内部含有两部分：一是电量管理系统；一是充电系统，合称充残电器。 回家可随时将电池充饱电，让电动机车能随时保持最佳状况。
电源降压器(DC-DC)和驱动器：
整车控制运转的重心，主要控制马达起动运转速率，并随时侦测负载、相位、当温度过高或电流异常会产生限流，并显示在面板上，提醒使用者注意。电源降压器(DC-DC)主要功能是把直流电48V电压降压成直流电12V电压，提供给灯、开关及喇叭……等的电源回路。 降压器前端有串一组3A保险丝，以防灯系系统异常影响整车电源系统。
断路器和继电器：
电源供应来源之主要开关，当开关扳至ON的位置，整车才有电力。 继电器 是电源到驱动器的一种媒介，当钥匙开关打开，驱动器内部自我测试正常后，会送出一个讯号去驱动继电器的线圈，才把电源送出至驱动器，去驱动马达运转。 无刷直流马达驱动设计 为了配合马达输出转矩之需求，驱动器需输出130Amp，同时为了配合整车效率之达成，驱动器之最佳效率在0.86以上。 以此为目标进行设计。
电池:
由四个12V，26AH串联而成，提供48V之电压，为动力能量来源。
(二)、方块图说明
无刷直流马达驱动器之方块图，如下所示。
图无刷直流马达驱动器方块图:
功能说明如下：
(1)电池 由四个12V，26AH串联而成，提供48V之电压。
(2)换流器 配合驱动器之输出需达130A，故选用150A之1GBT功率模组，以减少组装工时。
(3)电流检知信号处理电路 电流检出器系使用NANA-20CA之CurrentSensor，将电流大小转换为电压值，送入微处理器，此部份亦包含电流限制处理，其处理方式为：二段式磁滞动作而由驱动器之功率切换元件温度开关及马达绕线温度开关所控制切换。
驱动器之功率切换元件温度开关为85℃NC接点，马达绕线温度开关为135℃NC接点。
在一般情况下为高电流(130A)限制值而且为磁滞动作，在驱动器的功率切换元件温度开关或马达绕线温度开关动作时切到低电流(30A)限制值仍为磁滞动作。
为了使得在电流限制动作时降低交换频率(Switchingfrequency)，在电流限制电路中加一个峰值检出器(peak detector)。
(4)转子位置检出信号处理电路：马达转子之位置系利用三个霍耳元件来检出，并经一滤波器，滤除可能之杂讯，再送微处理器，以产生正确的时序触发电号。
(5)闸极驱动电路： 在驱动电路上可以选用市售之MOSFETgateDriver，我们选用IR公司的IR2110，以简化电路设计。
IR2110将逻辑输入信号转换为"同相"的低电阻抗输出。低电压端输出(LO)是固定在Vcc，而高压端的输出(HO)则是浮动的，可以到500V。
IR2110的输入/输出时序图如下图所示，两个输出端HO和LO是HIN和LIN逻辑输入同相，当SD逻辑输入为high时，将使两个输出端trun off。
图Input/OutputTiming
当Vcc电压低于电压动作点，则UV检知电路会送出关闭信号使得两组输出端没有输出。 当VBS电压低于电压动作点，另一个UV检知电路会使得高压端没有输出，两组输出端为图样(Totempole)输出，输出端有二个N通道MOSFET，可以提供峰值电流大于2A和低于3欧姆的导通电阻，一个MOSFET是接成源极随耦器，而另一个是共源极的型式，因为是图腾极型式，当驱动电容性负载时，其上升时间会比下降时间慢，以3300pf负载时，其上升时间会比下降时间慢，以3300pf负载为例其上升时间与下降时间分别为50ns和33ns。
(6) 微处理器：以Intel微控制器N87C196MC为控制核心之开回路电压控制，由电动机车上加速器(Accelerator)所输出之信号，经由微控制器N87C196MC内部之类比/数位转换器所处理，而电流限制值为130A当检知流经马达之电流超过预设之电流限制值，将降低输出到马达之电压，以减低流经马达之电流达到电流限制之功能。
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電系示意圖电系示意图
(二)、电气介绍
1、重要零件介紹
码表与充残电器：
电动机车仪表总成，上有电量指示表，用以指示剩余电量，如同引擎机车油量表。里程及时速指示功能，另外还有行驶中、异常、警示…等LED显示功能。仪表再刚开机时，LED会各亮一秒，蜂鸣器也跟随响5次，表示开机正常可以行驶。
充残电器是一个200W车上型定电流定电压充电器。内部含有两部分：一是电量管理系统；一是充电系统，合称充残电器。 回家可随时将电池充饱电，让电动机车能随时保持最佳状况。
电源降压器(DC-DC)和驱动器：
整车控制运转的重心，主要控制马达起动运转速率，并随时侦测负载、相位、当温度过高或电流异常会产生限流，并显示在面板上，提醒使用者注意。电源降压器(DC-DC)主要功能是把直流电48V电压降压成直流电12V电压，提供给灯、开关及喇叭……等的电源回路。 降压器前端有串一组3A保险丝，以防灯系系统异常影响整车电源系统。
断路器和继电器：
电源供应来源之主要开关，当开关扳至ON的位置，整车才有电力。 继电器 是电源到驱动器的一种媒介，当钥匙开关打开，驱动器内部自我测试正常后，会送出一个讯号去驱动继电器的线圈，才把电源送出至驱动器，去驱动马达运转。 无刷直流马达驱动设计 为了配合马达输出转矩之需求，驱动器需输出130Amp，同时为了配合整车效率之达成，驱动器之最佳效率在0.86以上。 以此为目标进行设计。
电池:
由四个12V，26AH串联而成，提供48V之电压，为动力能量来源。
(二)、方块图说明
无刷直流马达驱动器之方块图，如下所示。
图无刷直流马达驱动器方块图:
功能说明如下：
(1)电池 由四个12V，26AH串联而成，提供48V之电压。
(2)换流器 配合驱动器之输出需达130A，故选用150A之1GBT功率模组，以减少组装工时。
(3)电流检知信号处理电路 电流检出器系使用NANA-20CA之CurrentSensor，将电流大小转换为电压值，送入微处理器，此部份亦包含电流限制处理，其处理方式为：二段式磁滞动作而由驱动器之功率切换元件温度开关及马达绕线温度开关所控制切换。
驱动器之功率切换元件温度开关为85℃NC接点，马达绕线温度开关为135℃NC接点。
在一般情况下为高电流(130A)限制值而且为磁滞动作，在驱动器的功率切换元件温度开关或马达绕线温度开关动作时切到低电流(30A)限制值仍为磁滞动作。
为了使得在电流限制动作时降低交换频率(Switchingfrequency)，在电流限制电路中加一个峰值检出器(peak detector)。
(4)转子位置检出信号处理电路：马达转子之位置系利用三个霍耳元件来检出，并经一滤波器，滤除可能之杂讯，再送微处理器，以产生正确的时序触发电号。
(5)闸极驱动电路： 在驱动电路上可以选用市售之MOSFETgateDriver，我们选用IR公司的IR2110，以简化电路设计。
IR2110将逻辑输入信号转换为"同相"的低电阻抗输出。低电压端输出(LO)是固定在Vcc，而高压端的输出(HO)则是浮动的，可以到500V。
IR2110的输入/输出时序图如下图所示，两个输出端HO和LO是HIN和LIN逻辑输入同相，当SD逻辑输入为high时，将使两个输出端trun off。
图Input/OutputTiming
当Vcc电压低于电压动作点，则UV检知电路会送出关闭信号使得两组输出端没有输出。 当VBS电压低于电压动作点，另一个UV检知电路会使得高压端没有输出，两组输出端为图样(Totempole)输出，输出端有二个N通道MOSFET，可以提供峰值电流大于2A和低于3欧姆的导通电阻，一个MOSFET是接成源极随耦器，而另一个是共源极的型式，因为是图腾极型式，当驱动电容性负载时，其上升时间会比下降时间慢，以3300pf负载时，其上升时间会比下降时间慢，以3300pf负载为例其上升时间与下降时间分别为50ns和33ns。
(6) 微处理器：以Intel微控制器N87C196MC为控制核心之开回路电压控制，由电动机车上加速器(Accelerator)所输出之信号，经由微控制器N87C196MC内部之类比/数位转换器所处理，而电流限制值为130A当检知流经马达之电流超过预设之电流限制值，将降低输出到马达之电压，以减低流经马达之电流达到电流限制之功能。