TOSHIBA M4K MCU馬達驅動控制應用於E-bike解決方案

自行車產業的電動化趨勢,促使了電動輔助自行車(E-bike)的興起。E-bike是一種結合電子業與自行車業的時代新品,它的出現為人們的出行帶來了更多的便利。E-bike的主要組成有三大部分:電池、馬達、控制器,而當自行車業者要轉投入生產E-bike其面臨到最大的阻礙就是馬達控制,多數自行車業者均為傳統機械背景,較無電子/電機相關背景人員。迫使業者需外購現成模組,但馬達規格皆為模組廠家制定,無法有市場差異化,最後淪為價格競爭。

為使這樣的門檻降低,TOSHIBA 推出M4K系列MCU透過其技術合作夥伴MikroElektronika (以下簡稱:MIKROE)的生態系統,提供相對應的硬體,共分為兩大部份:搭配M4K MCU的MIKROE Clicker 4開發板以及Clicker 4 Inverter Shield。軟體方面則是使用TOSHIBA 開發的MCU Motor Studio,共有兩大組件:馬達控制PC工具(Motor Control PC Tool),M4K MCU專用馬達控制韌體(Motor Control Firmware)。其馬達控制PC工具(Motor Control PC Tool),可以讓開發者在PC上使用人機界面就可以調整馬達參數以及控制馬達運轉,此工具還具有圖形繪製馬達相關回授參數,如:電壓、電流、轉速等…,並將相關數據儲存成Log檔案,以利實驗結束後的分析,大大縮短開發時程。

►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1、Clicker 4開發板 上方已搭載偵錯器,並提供四個mikroBUS™插座可連接多種不同MIKROE Click board™,因此可擴充更多功能。另外還搭載擴充連接器、JTAG/SWD偵錯埠、LED指示燈和按鈕。 2、Clicker 4 Inverter Shield 配備六個用於馬達驅動的MOSFET,一個可調節高達48V馬達供電電壓的開關電源,一個可供外部控制器板使用的5V穩壓電源,板上靈活的介面可以從霍爾感測器和增量編碼器獲得定位回饋,另外還具有過電流保護功能。 3、Motor Control PC Tool: 於PC上安裝圖形化界面的軟體,並透過高速UART實現參數設定(如:電機、系統和PI參數的動態調整)、驅動控制(如:加/減速調整、運轉、停止)、即時記錄和診斷(如:目標/實際轉速、目標/實際扭矩、實際電流)。 4、Motor Control Firmware: TOSHIBA提供可擴充、可完全設定的M4K MCU專用馬達控制韌體,此韌體提供的馬達控制為轉速、扭矩、位置,提供回授方式:1-Shunt / 3-Shunt 電流檢測,相關檢測保護方式為過流檢測、緊急停機、堵轉檢測、過壓/欠壓檢測、電機斷路檢測。

►方案規格

1、高性能Arm Cortex-M4核心,最高頻率為160MHz 2、馬達與變頻器控制功能以及通訊介面 3、封裝系列腳位(64針腳~100針腳) 4、內建128 ~ 256KB 快閃(程式) 及 32KB 快閃(數據) 5、內建24KB SRAM/ 6、5V電源,工作溫度為-40°C至105°C,適用於包括家用電器和工業設備在內的各種馬達控制應用

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