電動滑板車（e-scooters）正迅速成為一種比步行更快、更方便的交通方式。它們也比私家車更便宜、更環(huán)保，是短途旅行的理想選擇，例如從公共交通站的最后一英里通勤。預計2020-2030年電動滑板車市場規(guī)模將以 7.7% 的復合年增長率增長，目前進入電動滑板車市場的潛力巨大。

瑞薩電子為電動滑板車開發(fā)了交鑰匙移動解決方案參考設計，該電動滑板車為 1600W 電機供電并配備 48V 鋰離子電池組。此電動滑板車參考是生產最終滑板車設計的起始解決方案。設計中使用的主要功能組件是瑞薩組件，使解決方案的集成變得更加容易。該系統(tǒng)具有啟動軟件以加快上市時間。

踏板車解決方案的最大速度為 5000 rpm。該解決方案具有無線充電選項，可傳輸 60W 功率為電池充電。手機應用程序用于與踏板車進行通信。

鋰離子電池具有更高的能量密度并且比鉛酸電池更輕。它們對環(huán)境更安全，更換頻率更低。48V 電機設計提供更大的扭矩和更好的電源效率。與 24V 或 36V 解決方案相比，這可以帶來更好的加速和更長的運行時間。

圖 1 – 48V 移動解決方案

系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。系統(tǒng)有兩個主板。一塊板有一個電池前端管理器、一個充電器和一個中央 MCU。另一塊板監(jiān)控電機狀態(tài)并調節(jié)驅動電機的信號。該系統(tǒng)有兩個可選板 - 一個可用于擴展系統(tǒng)功能的藍牙?板和一個用于非接觸式充電的無線電源傳輸選項。

該系統(tǒng)有一個輸入連接器，該連接器接受一個 24V 電源適配器，用于通過ISL81601升降壓控制器為電池組充電。該控制器在負載下具有高效率和恒流特性。該控制器具有輸入和輸出電流監(jiān)視器以及過壓和過流檢查系統(tǒng)安全和狀態(tài)。帶有ISL84051多路復用器的ISL28214運算放大器用于調節(jié)從 ISL81601 到 MCU 的輸入和輸出電流檢測信號。MCU 監(jiān)控這些信號，作為對系統(tǒng)的冗余和診斷檢查。

ISL94216監(jiān)控電池組健康狀況和系統(tǒng)狀態(tài)。ISL94216 是一款 16 芯電池前端 （BFE） 集成電路。BFE 掃描電池組的極端電壓、電流、溫度和開路狀況。在檢測到任何先前條件后，BFE 可以通過集成的 FET 控制驅動器電路自動斷開系統(tǒng)的電源。該系統(tǒng)設計支持多達 14 節(jié)電池組。帶有 CRC_CITT16 X25 錯誤檢查的 SPI 通信用于與 MCU 通信。

RX23T MCU 作為系統(tǒng)的中央控制器。RX23T 專門用于驅動具有同步三相測量和用于電機換向的精確脈沖寬度調制 （PWM） 定時器的單電機解決方案。RX23T 具有 GPIO 并支持 SPI 和 I2C 串行通信協(xié)議。這些外圍設備用于監(jiān)視和控制系統(tǒng)的其余部分。

電機控制和逆變器板具有一個帶有獨立相電流感應 （ ISL28191 ）的 3 相逆變器，用于監(jiān)控電機失速等極端條件。單獨的相電流測量還可以實現(xiàn)無傳感器電機控制或不同類型的控制回路。HIP2211是一款高頻半橋 NMOS FET 驅動器，可調節(jié)來自 MCU 的 PWM 信號以驅動逆變器各相的柵極。該驅動器具有 100V 的工作范圍，使其能夠適應電機瞬態(tài)和其他惡劣條件。

除了電流感應外，電機控制和逆變器板還可以監(jiān)控每相電壓，從而進行反電動勢計算。該板具有用于包含傳感器的電機的霍爾連接。電路板和系統(tǒng)支持油門和剎車連接。

ISL80410 LDO 為電路板的驅動器和條件電路供電 。

該系統(tǒng)有一個利用RX23W單芯片藍牙 MCU 的藍牙? 選項。在該系統(tǒng)中，RX23W（服務器）通過藍牙通信用作移動應用程序（客戶端）的連接。RX23T 定期向 RX23W 發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)。然后 RX23W 使用藍牙 5.0 協(xié)議將狀態(tài)傳輸?shù)揭苿討贸绦?。移動應用程序可以通過傳輸?shù)?RX23W 來打開和關閉滑板車。系統(tǒng)中包含無線選項允許功能擴展。

使用P9415進行無線充電還有一個替代方案。P9415 是一款無線接收器，可將耦合信號整流為 20V。兩個接收器并聯(lián)使用，可將輸出功率提升至最大 60W。無線電力傳輸選項有利于機械疲勞和連接簡單性很重要的應用。

該系統(tǒng)的主要優(yōu)點是它采用模塊化設計方法，允許針對各種其他應用調整不同的模塊。代碼的結構也是模塊化的。這允許用戶挑選對最終應用最有利的功能塊。這有助于縮短上市時間。

該解決方案包含一個電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持帶充電器的鋰離子電池、用于電機控制的 1600W 逆變器動力傳動系統(tǒng)、容量為 60W 的無線充電器以及用于診斷和控制的藍牙連接。這些模塊可適用于割草機、清潔器、電動工具、電動自行車、手推車、漫游車、移動電源等應用。瑞薩電子的客戶將獲得完整的硬件和軟件參考設計，以協(xié)助和加速他們的開發(fā)。

審核編輯：郭婷