Electric Go-Kart的再進化

這周又進行了兩次路測，從中間又發現了一些控制上的小問題。

測試的人員希望一踩油門，就立刻有最大的動力輸出，這對硬體設計者確實是個大考驗。因為所有的條件都對了，才有可能開放最大輸出，否則只是提高功率晶體損壞的機率而已。

進行起步與定速的測試

鋰電池省著用，改用48V30A的電源供應器供電

1U標準Rack的電源供應器，負責穩定的電源供應，真的是好幫手

電卡丁車才有的前進(Forward)與後退(Reverse)選擇開關

RPM設定在1090，現在實際轉速為1074RPM，相電流約13.4A

控制器上保留一個VR，所以可以不踩油門，就可以控制後軸的轉速

約1000RPM時轉動的照片，此時的車速約是10KM/hr

油壓剎車已經可以運做了

吃油的卡丁車鐵定無法在這個場所安靜地測試。不過還是有鏈條傳動的聲響出現

高手的經驗傳承:鏈條不要太緊，過緊時反而不好帶動!! 好像真的是這樣，長知識了

48V20A的鋰電池，沒使用時，一定要用塑膠保護套將輸出端蓋住，以免不小心短路了!!

Electric Go-Kart(電動卡丁車)的 配線說明

別人的電卡丁車怎麼配線，我們是不知道的。

不過，這裡公佈了旗威科技的Electric Go-Kart整車配線圖。

其中的95%應該不會再修改了

電源由鋰電池供應，雖然已經有BMS在運作，外部再加一層保護孩是比較安全。 

第一道關卡是機械式緊急開關(E. STOP)
第二道關卡是大電流專用的繼電器(RELAY)，可切換100A的電流。控制信號由driver送達
第三道關卡是大電流的FUSE(70A)，超過此電流且時間過長時，FUSE就會熔斷
第四道關卡是驅動板內部的電流偵測電路，也分擔部分電池保護的工作

兩組溫度輸入，分別監視驅動器與馬達的溫升 

油門踏板是拉線式的霍爾信號輸出，平常約在0.8V，線性輸出為1.0V-4.0V。 

煞車信號也由踏板輸入，所以可以知道即時的煞車力道，控制器可以針對此信號再做分析 

前進或倒車信號選擇，如果此信號不接也可以。內定就是前進Forward

指針式類比輸出，可用來作多用途顯示:電流、轉速、溫度或駕駛效率等等

The way to complete the dream, is to accumulate the small things everyday.
"完成夢想，就是累積微不足道的小事"                                           --鈴木一郎

everyday是我特別加上去的，所以中文變成了 "完成夢想，就是每天累積微不足道的小事"

5000RPM 48V 3KW 無刷馬達照片集

主要規格
供應電壓:DC48V
額定轉速:5000RPM
額定功率:3000W，外部風扇強制冷卻型
輸出接線:UVW輸出，HALL信號輸出，馬達溫度信號輸出

用途: EV電動載具用 或 電動卡丁車用
配合控制器 :Chipware-48A0
配合鋰電池:48V20AH

示波器的接地夾法也是一項技巧

這幾個月一直都在修改馬達控制器的電路與程式，上周終於送走第一台 Electric Go-Kart。

由於腳踏的油門開關尚未寄到，只好先用機車轉把替代，只是用起來一直怪怪的。第二台電動卡丁車也正在組裝中，希望一切能夠更順利一些。

空接頭的最右PIN就是GND點，鱷魚夾可以夾但不好夾

在測試馬達運轉時，我們通常要借用示波器來觀察Hall信號的狀態變化，還有其頻率。可以用頻率值直接推導出馬達的轉速來。從示波器的畫面上，亦可以判斷出控制程式寫得好或是有待加強!!

量測開始了，先從控致板上找到一個離Hall信號最近的GND點，這個GND點就在3P 2.5mm接頭的最右端，示波器的GND鱷魚夾要接到這裡。



通常，我們夾這個地端都會有點不爽!! 因為接的時候稍有不慎，GND點就會跟相鄰的PIN短路到，有時候會造成控制系統的異常，或是RESET重置。

其實，只要換一種夾的方式，就可以避免與鄰近接腳短路的情況，請看圖示。
示波器的GND鱷魚夾並不是直接夾在PIN上，而是夾在白色接頭的邊邊塑膠上，然後用鱷魚夾的背部，去碰觸GND PIN，這樣就再也不會與其他PIN短路了。

用背靠的方式貼緊GND點

有看清楚嗎?下次請自己試試看

小技巧大功效，懂了沒??

看100次以後，再來說懂不懂!!

一直以來，我都是自學者。

老師要教之前，我就先學會了。

國中自己學洗照片。

別人寫的程式看不懂，沒關係。沒有人天生就會懂別人的思緒。

高中自己學電路設計，DIY自己裝音響。
大學大二開始自己學Z80組合語言，自己學C，自己學設計數位電路。
自己學會摸索，自己學會承擔責任。
因為，我自己知道我要甚麼!!
但是，請你從頭到尾至少看100次後，或是至少做100次後，再來講說你看不懂。

我的經驗是看到大約30次以後，就逐漸看懂了。

多年以前接了一個案子，幫國外客戶看儀器設備的機器碼，
全部都是0101的組合語言。我把它印出來足足有2500-3000頁之多。
第一星期看了十來次大概完全摸不到訣竅!!
第二星期我已經找到開發者與公司留下的記錄。
第三星期開始，我已經約略了解整個程式的動作。
第四周我如魚得水開始修改程式了!!
第五周通知客戶準備付款了。

破壞工程師 Part 2

以前曾經聽過同行的說過:產品好不好,輸出短路一下就見真章.

真的? 還假的?

在公司裡面,供應BLDC無刷馬達的高壓電源供應器(DC380V 6A)已經測了近兩周了.我也想來試試看,當輸出達2000W的高壓電源,突然被短路時,結果會是怎樣? 搞破壞正是我的專長,ㄎㄎ!!很早以前就想這樣試了,只是苦無機會做這檔事.

這次動用不少設備,Agilent桌上型5位半電表,Fluke電流勾表與溫度表,IDRC AC功率表還有IDRC AC SOURCE

燈泡與電阻組成2000W的負載,還要電扇散熱.好像有點不環保?!

安全起見,人在遠處(2M以上),啟動短路測試

DC電流勾表先歸零後,開始記錄最大max值

以下事情請勿輕易嚐試,除非您有超過95%的把握...

為了安全起見,當然不是手拿著線材,直接對380V的電路做短路. 


我的安排是這樣的:
拉兩條粗線到25A的電磁開關上,電磁開關的作動是用一個旋鈕開關做ON/OFF控制,此控制信號是220V規格的,安排到另一個獨立的AC電源插座上.

測試時,電源供應器在全額負載下,這時,突然旋鈕開關切到ON,電磁開關往下吸,立刻造成輸出瞬間短路的情形.
由於V=380Vdc,R約只有0.01歐姆左右,瞬間的電流應該要超過數百Amp以上.如果控制電路的反應不夠快,肯定會有大災難出現的.

我們另外在高壓輸出處掛一支DC電流勾表,監看短路的瞬間,最大電流會爬升到多少?

就是今天早上,所有測試工具都準備妥當了,代表危險的警示燈也亮了,大夥的神經開始緊繃了.



第一次短路試驗開始

只聽到一個Braker跳脫的聲響,原來接到負載的線上,還有一個6A的Braker做保護,瞬間短路當然就是他先啟動機械保護了.把Braker移除,再試一下.

第二次短路試驗開始

5 4 3 2 1 短路!!
高壓的電源供應板整個斷電,原來AC側的8A保險絲斷了!!看了一下電流勾表,顯示瞬間的最大電流不到12A.這個值很重要,意即電流一超過設定的極限Limit值時,整個輸出是馬上被OFF掉的.再換上10A更大規格的保險絲.

FUSE不是噴熔式燒毀,代表保護是正確且即時的

第二次測試時,最大電流到11.6A就啟動保護機制了

第三次短路試驗開始

好緊張 5 4 3 2 1 短路!!

這次換AC220V供電的AC SOURCE受不了,直接進入保護模式.因為短路發生時,我們設計的保護電路反應很快,這也導致整個AC供應電壓的瞬間陡降,但是仍未到達電流的保護臨界點.

整個電路經過此次的短路測試,結果完全PASS,
這也讓我們對自己設計的產品更有信心

整個測試過程非常順利,而且只有一枚FUSE損壞斷開.這也驗證了整個電路的強健性Robust是夠的,真的很棒!! 真棒!!

破壞工程師今天就做到這裡,謝謝指教 !!

破壞工程師 我的另一個職稱

大部分的工業產品在設計之初,都是先假設在理想狀況(ideal case)動作的.
也就是說:所有的狀況都是在最佳下運作.

不過,真實的狀況卻是很殘酷的.AC電壓會變動,馬達轉久了會發熱,負載會變化,周圍的溫度有溫升,還有人為的不當操作等等.這都會使原本乾淨簡潔的電路變得異常複雜,而控制器的程式也因為影響條件的增多,進而增加其中的不確定性.

我的任務就是把這些問題預先暴露出來,提早解決問題.

所以,馬達若是轉在額定的10000RPM,我就把它往上加速.提高到11000RPM或是12000RPM,看看結果是怎麼樣?哪邊溫升最快?哪個零件首先失效?最後的對策如何?

高壓的電源供應可輸出1000W時,我硬把功耗提高到1250W或更高,看看MOSFET是否受得了?散熱器的散熱速度夠嗎?需要強制冷卻嗎?
借由這些現象去思考對策,不僅可以增加產品的信賴度,同時,也大大地提升了我們的設計能力.

2015年9月初 正在測試輸出1KW的高壓電源

情況是操到1.7KW時還是頭腦壯壯,選用的零件超規了.
可是到1.8KW時就再見了,零件的上限就在這裡

2KW的負載不容易找,只好用燈泡與高功率電阻來撐場面.
我想突然把強制散熱風扇停掉,不曉得哪個零件會先受不了

在電路當中加入保護的FUSE,我們可以由FUSE融斷的樣子,推算出電路板損壞的情況.例如,FUSE整個炸開,那一定是瞬間大電流造成的.如果FUSE斷開了,可是僅僅斷了其中的0.5mm時,這可能是長時間在額定電流附近工作,最後才陣亡的.

保險絲斷了,一定要找出原因來.否則"鐵定"一斷再斷

哇!!整個炸開了,這下損失大了!!

燒壞掉的功率模組IPM,每次都是慘痛的教訓,一定要小心!!

還記得幾年前在台中測試鍊條荷重250Kg的吊車時,我故意在鏈條上打一個死結,好狠啊!!!

讓可承受2噸的鏈條無法通過.第一次測試時,電流過載控制器跳脫,第二次測試時,鏈條斷裂,但控制板安然無恙!!

電子零件被惡搞,機器胡亂操作,不按照常理輸入,這些都是我經常在做的事,所以稱"破壞工程師"一點都不為過.只是,下班後,我就不再做這些事了.