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Renesas déploie une solution clé en main de mobilité 48 V
août 2020 par Marc Jacob
Renesas Electronics Corporation présente une solution de mobilité 48V qui aide les clients à accélérer le développement des scooters électriques, des vélos électriques, des onduleurs et des systèmes de stockage d’énergie. Cette solution de référence utilise une approche modulaire à la fois matérielle et logicielle pour présenter les blocs fonctionnels de base et optionnels qui peuvent être utilisés pour de nombreuses applications 24V-48V telles les tondeuses à gazon, les chariots électriques, les robots nettoyeurs, les outils électriques, les blocs d’alimentation, etc. Il utilise également 15 circuits intégrés Renesas, y compris trois périphériques clés : le frontal gestion batterie ISL94216 à 16 cellules, les drivers robustes HIP2211 100V MOSFET et le microcontrôleur RX23T 32 bits (MCU) pour le contrôle du moteur. La solution complète de mobilité 48V est alimentée par une batterie Li-ion de 25ah qui pilote un onduleur de 1600W pour atteindre des vitesses allant jusqu’à 5000 tr/min.
La solution combinée de mobilité 48V comprend deux cartes qui répondent au plus grand nombre de cellules de batterie et aux niveaux de puissance requis par les applications de mobilité. La carte BMS se concentre sur des blocs-batteries plus gros et à tension plus élevée. La carte de commande du moteur et de l’onduleur comporte des mesures synchronisées de courant / tension et des drivers qui sont modulés en largeur d’impulsion (PWM) pour activer le moteur et surveiller l’état du moteur. L’algorithme avec le matériel est idéal pour piloter des moteurs DC sans balais (BLDC). De plus, deux cartes optionnelles sont disponibles : la carte récepteur de charge sans fil et la carte de commande Bluetooth® Low Energy (BLE 5.0).
Pour le contrôle du système, la solution complète utilise un microcontrôleur RX23T faible coût et économe en énergie ayant une unité à virgule flottante (FPU) intégrée et six compteurs hautes performances spécialement conçues pour les algorithmes de contrôle d’onduleurs complexes. Ces caractéristiques spécifiques et cette conception modulaire aident les ingénieurs à réduire considérablement les heures de travail dans le développement et le débogage de logiciels / matériels. De plus, contrairement à d’autres gestionnaires de batterie monolithiques pour grand nombre de cellules, le ISL94216 hautement intégré offre plusieurs fonctionnalités qui équilibrent et surveillent l’état du système pour améliorer la durée de vie et la sécurité de la batterie, indépendamment du MCU. La solution complète utilise également le contrôleur buck-boost synchrone bidirectionnel à 4 commutateurs ISL81601 60V pour une charge ultra-rapide. Le profil de charge CC/CV du contrôleur est implémenté via le MCU du système.
Principales caractéristiques de la solution clé en main de mobilité 48V
• Carte BMS et chargeur
• La BMS à 16 cellules ISL94216 prend en charge jusqu’à 200 mA+ l’équilibrage des cellules externes – clé pour permettre une recharge rapide et une utilisation élevée dans les grands blocs-batteries avec une tolérance de branchement à chaud jusqu’à 62 V.
• La BMS fournit une protection et une surveillance complètes de la batterie côté positif pour les blocs-batteries 4S à 16S.
• Le microcontrôleur RX23T 32 bits de Renesas avec FPU intégré prend en charge le contrôle total de l’ensemble du système.
• Les amplificateurs opérationnels Renesas ISL28214 offrent une faible consommation d’énergie et une faible polarisation d’entrée, et l’ISL81601 maximise l’efficacité de la charge et utilise la détection de courant et la surveillance d’E/S pour ajuster les niveaux d’entrée.
• Le multiplexeur ISL84051 de Renesas gère jusqu’à huit entrées avec une faible impédance RDSon et des temps de commutation en nanosecondes.
• Carte de contrôle moteur et onduleur
• La carte de commande moteur et l’onduleur reçoivent les 48V du bloc-batterie et peuvent atteindre jusqu’à 5000 tr/min sur un groupe motopropulseur à onduleur de 1600 watts avec capteurs de commande du moteur.
• La carte de commande moteur et l’onduleur comprend un convertisseur DC/DC, des capteurs de courant ampli-op ISL28191, un régulateur LDO ISL80410, des drivers MOSFET demi-pont HIP2211 100V et le pont de MOSFET ; se connecte à la carte BMS.
• Cartes et application de téléphonie mobile en option
• La carte de pilotage BLE avec RX23W MCU permet une connectivité sécurisée du téléphone portable via BLE pour le contrôle de l’accélération, l’état de la batterie, la connexion GPS et l’historique de l’itinéraire enregistré ; se connecte à la carte BMS. Ce MCU est spécifiquement choisi dans la même famille RX pour permettre la conception de logiciels réutilisables.
• La carte de récepteur de charge sans fil comprend deux récepteurs sans fil Renesas utilisés en parallèle pour augmenter la sortie au besoin ; se connecte à la carte BMS.
• L’application de téléphone portable déverrouille le scooter, contrôle l’alimentation ON/OFF et le démarrage du moteur.
• La solution de mobilité envoie des données de diagnostic et paramétriques au canal BLE sécurisé du téléphone portable à intervalles d’une seconde.
– Prix et disponibilité
La nouvelle BMS 16 cellules ISL94216 est maintenant disponible dans un boîtier QFN à 64 broches auprès des distributeurs mondiaux de Renesas, au prix de 2,99 USD par quantités de 1 000 unités.
