ブラシレスDCモーターのリチウムイオンバッテリー電源設計

消費者は、ポータブル電動工具、ポータブル医療機器、ホームオートメーション製品など、優れた信頼性を備え、バッテリーの寿命を延ばすバッテリー製品を望んでいます。急速な成長に伴い、これらの製品メーカーの市場は新世代のリチウムイオン電池、リチウムイオン）ブラシレスDC（4）モーターの電源の使用を開始しました。ブラシレス DC モーターは、高信頼性、高効率、高出力密度のアプリケーションのニーズに非常に適しています。ブラシの磨耗や交換がないため、ブラシレス DC モーターの信頼性は非常に高いです。したがって、その期待寿命はブラシモーターよりも大幅に長く、製品の耐用年数が大幅に延長されます。一方、リチウム電池は、スマートフォンやタブレットなどあらゆる家電製品に広く使われています。リチウムイオン電池は、エネルギー密度に優れ、静電容量の減少が遅いという特性から、最も広く使われている電池の一つとなっています。リチウムイオン電池は家電製品だけでなく、これまでゴルフカートや電動芝刈り機などの鉛蓄電池製品にも応用されることが増えてきました。新しいリチウムイオン電池駆動のブラシレスモーターは長時間稼働し、製品の信頼性が高く、電池駆動の電気製品市場の発展を促進します。ハンドドリル、チェーンソー、ブロワーなどのバッテリー式電動工具、小型電気自動車（電動自転車や車椅子）、無停電電源装置など、多くの製品が新しいバッテリーをアップグレードしています。また、これらの新製品は、統合された BLDC モーターモーターやリチウムイオンバッテリーとの連携を減らしながら、さまざまな機能を使用するために MOSFET 駆動ブリッジドライバーを更新する必要があります。特に、新しいブリッジドライバーの革新により、セキュリティ機能が提供され、リチウムイオン電池の損傷や損傷で電池が制御不能になったときのモーター負荷回生の低下を防ぐことができ、電池と複数のクラスのリチウム電池製品の耐用年数をさらに延長できます。リチウムイオン電池へのアップグレードと高エネルギー密度のリチウムイオン電池ブラシレス DC モーターは、他の電池技術 (ニッケルカドミウム、ニッケル水素、鉛蓄電池など) よりも優れていることが主な利点の 1 つです。通常、リチウム電池のエネルギー密度は他の電池技術の 2 ～ 3 倍です。高いエネルギー密度により、バッテリーパックのサイズが小さくなり、手動電動工具の重量が軽減され、さらなる小型化が可能になります。また、純正のバッテリーパックのサイズや重量を増やすことなく、電動自転車や車椅子の作業時間を延長できます。しかし、リチウム電池の高エネルギー密度には、その応用上の問題がないわけではありません。リチウム電池は、私たちが通常理解している電池の電圧源とは異なります。リチウム電池の内部インダクタンスは非常に高く（-nH）、PWM駆動モーターを使用すると明確なリップル電圧が発生します。簡単な解決策は、MOSFET ブリッジ間に十分な静電容量を追加することですが、スペースとコストの制限により、この方法は使用できません。スペースが限られていることに加えて、PCB 構造の制約も多くのバッテリー駆動の手持ち電動工具の主な問題です。一部のアプリケーションでは、小さな静電容量間のブリッジ アーム ジャンパによって、ブリッジ回路が重大な電圧リップルを生成することもあります。たとえば、大きな負荷条件でリチウムイオン電池を-Vにするために、リチウム電池の最小容量によって静電容量がブリッジされ、バレー値電圧はVピーク電圧と比較してVと同じくらい低くなります。もう 1 つの考慮事項は、ローターの失速などの過負荷の動作状態では、バッテリー電圧が非常に低い値まで低下することです。このような場合、コントローラーは（ドライブではなく）このような極端な作業条件にどのように対応するかを決定できます。