Lithium-Ionen-Batterie-Stromversorgungsdesign eines bürstenlosen Gleichstrommotors

Verbraucher wünschen sich, dass Batterieprodukte eine hervorragende Zuverlässigkeit aufweisen und die Lebensdauer von Batterien verlängern, beispielsweise in tragbaren Elektrowerkzeugen, tragbaren medizinischen Geräten oder Produkten für die Hausautomation. Mit dem schnellen Wachstum begann der Markt dieser Produkthersteller mit der Verwendung einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien, Li-Ionen-Stromversorgung des bürstenlosen Gleichstrommotors (刷). Der bürstenlose Gleichstrommotor eignet sich hervorragend für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit, hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdichte. Da es keinen Bürstenverschleiß und -austausch gibt, ist die Zuverlässigkeit des bürstenlosen Gleichstrommotors sehr hoch. Daher ist seine Lebenserwartung deutlich höher als bei einem Bürstenmotor und verlängert somit die Lebensdauer des Produkts erheblich. Andererseits werden Lithiumbatterien häufig in allen Arten von Unterhaltungselektronikprodukten wie Smartphones und Tablets usw. verwendet. Lithium-Ionen-Batterien gehören aufgrund ihrer überlegenen Energiedichte und der langsamen statischen Ladungsverlusteigenschaften zu den am häufigsten verwendeten Batterien. Lithium-Ionen-Batterien werden nicht nur in Produkten der Unterhaltungselektronik verwendet, sondern werden in der Vergangenheit immer häufiger auch in Produkten mit Blei-Säure-Batterien eingesetzt, beispielsweise in Golfwagen und elektrischen Rasenmähern. Neue bürstenlose Motoren mit Lithium-Ionen-Batterie arbeiten lange, die Produktzuverlässigkeit ist höher, um die Entwicklung des Marktes für batteriebetriebene elektrische Produkte zu fördern. Bei vielen Produkten wird die neue Batterie aufgerüstet, darunter Handbohrmaschinen, Akku-Elektrowerkzeuge wie Kettensägen, Gebläse und kleine Elektrofahrzeuge (Elektrofahrräder und Rollstühle) sowie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung usw. Diese neuen Produkte müssen auch den MOSFET-Antriebsbrückentreiber aktualisieren, um eine Vielzahl von Funktionen nutzen zu können, während gleichzeitig die Zusammenarbeit mit integrierten BLDC-Motoren und den Lithium-Ionen-Batterien verringert wird. Insbesondere bietet die Innovation des neuen Brückentreibers eine Sicherheitsfunktion, die verhindert, dass die Regeneration der Motorlast reduziert wird, während die Batterie bei Schäden und Beschädigungen der Lithium-Ionen-Batterie außer Kontrolle gerät, und die Batterie und die Lebensdauer der Lithium-Batterieprodukte mehrerer Klassen weiter verlängert. Das Upgrade auf Lithium-Ionen-Batterien und bürstenlose Lithium-Ionen-Batterien mit Gleichstrommotor mit hoher Energiedichte ist anderen Batterietechnologien (z. B. Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid- oder Blei-Säure-Batterien) überlegen. Einer der Hauptvorteile. Typischerweise ist die Energiedichte von Lithiumbatterien zwei- bis dreimal so hoch wie bei anderen Batterietechnologien. Eine hohe Energiedichte kann die Größe des Akkupacks verringern, das Gewicht der Handelektrowerkzeuge reduzieren und zu einer weiteren Miniaturisierung führen. Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Elektrofahrrads oder -rollstuhls verlängert werden, ohne dass sich die Größe oder das Gewicht des ursprünglichen Akkus erhöht. Allerdings ist die hohe Energiedichte von Lithiumbatterien nicht ohne Anwendungsprobleme. Eine Lithiumbatterie ist nicht das, was wir normalerweise unter der Batteriespannungsquelle verstehen. Die interne Induktivität der Lithiumbatterie ist recht hoch (-nH). Bei Verwendung des PWM-Antriebsmotors wird eine deutliche Welligkeitsspannung erzeugt. Die einfache Lösung besteht darin, genügend Kapazität zwischen der MOSFET-Brücke hinzuzufügen. Aufgrund der Platz- und Kostenbeschränkungen kann diese Methode jedoch nicht verwendet werden. Neben dem begrenzten Platz ist die Beschränkung der PCB-Struktur auch das Hauptproblem vieler batteriebetriebener Handelektrowerkzeuge. In einigen Anwendungen führt die Brückenschaltung zwischen kleinen Kapazitäten auch dazu, dass die Brückenschaltung starke Spannungswelligkeiten erzeugt. Um beispielsweise große Lastbedingungen bei Lithium-Ionen-Batterien mit -V zu erreichen, wird die Kapazität durch die minimale Kapazität der Lithium-Batterie überbrückt. Der Talwert der Spannung könnte im Vergleich zur V-Spitzenspannung nur V betragen. Eine weitere Überlegung besteht darin, dass während der Arbeitsbedingungen einer Überlastung, wie z. B. dem Abwürgen des Rotors, in diesem Fall die Batteriespannung auf einen sehr niedrigen Wert abfällt. In diesen Fällen muss der Controller (und nicht der Antrieb) entscheiden, wie er auf diese extremen Arbeitsbedingungen reagieren soll.