Informação Técnica Brose - Pt

CFM - Descrição técnica de motor sem escova
Motor elétrico sem escova (BLDC motors, BL motors) também conhecido como motor
eletronicamente comutada (EC motors) são motores síncronos que são alimentadas por
corrente contínua (DC) trabalhando a uma tensão de 10V a 16V, de acordo com a aplicação
automotiva. O princípio de trabalho do motor é baseado em uma tensão de alimentação
integrada inversível/comutativo, o qual produz um sinal elétrico AC para conduzir o motor.
Neste contexto, AC, corrente alternada, não implica em uma forma de onda senoidal, mas sem
uma corrente bidirecional sem restrições em forma de onda. Sensores adicionais e eletrônicos
integrados dentro dos da carcaça do motor controlam a amplitude e a forma de onda da saída
do inversor (e, portanto, porcentagem do uso da barra DC / eficiência) e frequência (por
exemplo velocidade do rotor). A velocidade do motor BLDC, funções e diagnósticos podem ser
controlados com interface de comunicação através de variação de pulso (PWM – Pulse Width
Modulation) emitida por fonte externa da central do carro ou determinado protocolo de
comunicação para aplicação do carro para instância LIN-bus.
Imagem 1 – Eletrônicos força
Imagem 2 – Diagrama do bloco do motor
A parte do rotor de um moto sem escova é frequentemente um motor magnético permanente,
mas também pode ser um motor de relutância comutada, ou necessária ativação de motor
indutivo. Um típico motor sem escova possui imãs permanentes os quais giram em torno de
armadura fixa. Um controlador eletrônico substitui a montagem de escova/comutador de motor
DC, que troca continuamente a fase para enrolamentos para manter motor girando. O
controlador executa distribuição de força controlada e similar ao utilizar um circuito de estado
sólido ao invés de um sistema de escova/comutador.
A tecnologia do motor sem escova da Brose difere dos motores sem escova padrão devido ao
imã permanente de Ferrita dentro do rotor do motor; significa em componente de rotação na
área interna do motor. Devido a esses fatos, os motores da Brose são chamadas de motores BBL
– Brose Brush Less com rotor interno. Adicionalmente o rotor interno fornece o resfriamento
dos eletrônicos. Os ímãs são moldados de resina plástica para evitar oxidação dos componentes
do rotor.
Imagem 3 – Visão Geral dos componentes do motor
Visão Geral técnica
Range de Força de saída
Conceito de força modular
Posição de enrolamentos
Número de polos (enrolamentos)
Posições magnéticas
Material dos ímãs
Diâmetro do motor
Altura do estator
Tensão de entrada
Corrente de entrada
Torque de saída
Eficiência de saída
Aplicação
200 Watts até 600 Watts
200W/300W/400W/450W e 600W
Externo ao motor estator
8
Externo ao motor estator
Ferrite
Eixo fixo ao rotor
120 mm
14,5mm
Min. 10 Volts
Max. 16 Volts
Nominal 12 Volts
Max. 50 A
Min 0,8 Nm
Max 1,15 Nm
80%
Ventilador elétrico para sistema
refrigeração de motor automotivo
de
Além disso, o motor da Brose oferece conceito de segurança para proteger o motor contra
falhas internas e externas.
As proteções do motor são:
Detecção de Sobre tensão / Sub-tensão na fonte de alimentação principal controlado em dobro
1) Software (micro controlador)
2) Hardware (BLDC driver IC)
Detecção de Sobre tensão / Sub-tensão em lado regulado.
O driver do BLDC possui um VDD e um VREG Desligamento de Sub-tenção integrada, para evitar
operações com VDD ou VREG encurtado para GND.
Fuso termal irreversível
Hardware opcional para proteção do motor e componentes completos para bloqueio do motor
ou sobre corrente do motor.
Desligamento por Sobre corrente
O driver BLDC monitora o sinal de saída do amplificador operacional. Se o sinal de saída alcança
nível específico para um tempo específico o driver BLDC detecta sobre corrente e estabelece um
sinal de erro. A saída do driver puxa para baixo a tensão da porta-fonte de todos os MOSFETs
externos e permanece em Modo de Erro.
Proteção de Circuitos Curtos
O driver BLDC providencia uma proteção para circuitos curtos para MOSFETs externos. A drenofonte da tensão do MOSFET externo é monitorado.
Tempo morto e Shoot Through protection
Deve se assegurar que lados alto e baixo do MOSFET não estejam ligados simultaneamente,
conectando diretamente a tensão da bateria ao GND. O tempo morto gerados dentro do driver
BLDC IC é fixo em ótimo.
Adicionalmente ao tempo morto o driver MOSFET IC providencia o travamento do mecanismo
evitando que ambos MOSFET externos de meia ponte possam ser ligados ao mesmo tempo. Esta
funcionalidade é chamada shoot through protection
Amplificador de corrente
A funcionalidade de um amplificador de corrente é monitorada por algoritmo de software
baseado em tensão equilibrada predefinido.
MOSFET
Se o driver BLDC detectar qualquer desvio do MOSFET, um sinalizador de erro indica ao micro
controlador para iniciar sequência de teste definido no MOSFET.
Circuito ponte B6
Os MOSFETs são conectados ao circuito ponte B6.
Um MOSFET defeituoso (lado alto ou lado baixo) leva a mau funcionamento e pode ser
detectado por auto teste, mas a situação se mantém estável e não leva a mais problemas
futuros.
Proteção de Tensão Reversa
Realizado por uso de Fonte MOSFET em rota de abastecimento. Em caso de polaridade reversa
de tensão de alimentação a Fonte MOSFET é desligada.
Proteção de bloqueio rígido e ameno controlado por programa algoritmo baseado na velocidade
do ventilador e informações de corrente.
Proteção de acima da temperatura
A temperatura do dispositivo é monitorada e depende de valores definidos, a performance do
drive é reduzido ou o drive é completamente parado.