Projets:Lab:2011:OpenBrushless2k

OpenBrushless2k
Auteur	Aeris
Date de proposition	18/01/2011
Tags du projet	Projet Electrolab
Lieu d'utilisation final	Anywhere
Utilisateur final	Everybody
Type de projet	Projet officiel de l'électrolab
Responsable	Aeris
Budget	0
Participants	4
Temps nécessaire	few months for the first prototype, a year for first official release.

Projet OpenBrushless2k

De plus en plus de membres de l'Electrolab sont intéressés pas la mobilité électrique. Les contraintes associées à ces projets poussent souvent à l'utilisation de moteurs brushless de moyenne puissance (autour du kW). L'objectif de ce projet est de fournir une interface de contrôle ouverte, robuste et constituant une brique élémentaire pour les futurs projets du lab, notamment en explorant la voie du contrôle de moteur sans capteurs.

Introduction

Dans différents projets, le besoin de piloter des moteurs brushless a été évoqué (robotique, modélisme, mobilité électrique...). Les contraintes associées à ces projets poussent souvent à l'utilisation de moteurs brushless de moyenne puissance (autour du kW). Conscients des difficultés récurrentes inhérentes à ce besoin (utilisation de modules spécialisés coûteux, de circuits intégrés propriétaires...), l'Electrolab a décidé de se doter d'une "brique" élémentaire permettant de piloter des moteurs brushless jusqu'à 2kW.

Objectifs

L'objectif de ce projet est de fournir une interface de contrôle ouverte, robuste et réutilisable facilement pour les futurs projets du lab.

Les objectifs forts sont :

• ne pas être dépendant de composant spécifiques, ou ne possédant pas d'équivalent chez d'autres constructeurs.
• offrir des possibilités

notamment en explorant la voie du contrôle de moteur sans capteurs.

Cahier des charges

Partie Hardware

Caractéristiques technique :

• Support de pack de batterie de 24V (30V max).
• Support de moteur de 2kW en régime soutenu.
• Résistant au froid, pour utilisation en extérieur.
• Résistant au choc et vibration (mobilité oblige).

Fonctionnalités souhaitées :

• UART (prioritaire)
• commande par potentiomètre (prioritaire)
• commande par PWM
• commande par SPI
• GPIO
• LED d'état
• gestion des freins manuel
• kill switch
• BEMF (prioritaire)
• capteur Hall
• capteur quadrature
• contrôle du couple

Partie software

Reprogrammable (hackabilité)

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Réalisation

Rassemble un ensemble de ressources décrivant les étapes du projet, et aidant à organiser le travail en cours

Macro planning

• Réaliser un premier prototype hw courant ?
• Ebaucher le logiciel courant ?
• Ebaucher un CDC précis pour le banc de test
• Faire des démos pour peaufiner le concept courant ?
• Tenter de créer une dynamique autour de ce projet au delà du lab

Etat d'avancement

• 10 mai 2011:

Prochaines actions/en cours

TODO 0 : brainstorming

Il en ressort le besoin de développer un prototype, les spécifications de se prototype ont été posées, il sera nommé "Version 0".

Il faudrait réaliser un banc de test, supportant des moteurs de 2kW, et avec un contrôle précis du freinage.

Il a été décider d'utiliser un PCB de qualité professionnel, 4 couches, trou métallisé.

TODO 1 : prototype Version 0

Le but du prototype 0 est de fournir une base correcte pour faire de la recherche et développer du soft pour valider les concepts.

Fonctionnalités :

• une UART compatible avec les câble serial FTDI pour le débogage
• GPIO (possibilité de SPI, I2C, quadrature, Hall, IO analogique et digital...)
• BEMF de base sur la carte

Spécifications :

• alimentation en 30V max (transistor 60V dû au puissances dans les bobines du moteur)
• 100A max par phase (se qui fait 3kW max)
• les transistor serons en couple pour réduire la dissipation thermique et répartir le courant, donc 50A par transistor ainsi que pour le PCB les alimentant
• une alimentation en 15V, utilisé par les drivers, car les MOSFET ne supportent que 20V max sur leurs grilles
• la logique de la carte sera alimenté en 3.3V, courant pour les CMS

Technologies adoptées  :

• PCB 4 couches qualité pro (70µm, trou métalisés)
• des MOSFET avec une faible dissipation thermique (RDSon faible), compact et supportant 60V - 100A : BSC028N06LS3
• un microcontroleur spécialisé réduisant le nombre de composants et simple de programmation : dsPIC33FJ32MC204
• une connectique permettant d'ajouter des "shield" sur la carte pour tester des fonctionnalités non prévu : DIL 2x8 * 2
• un capteur de courant embarqué pour la recherche sur le contrôle du couple : LTC6101
• régulateur de courant linéaire type 7815, car on a besoin de très peu de puissance en sortie : MC78L15ABDG
• convertisseur DC/DC 3.3V, car la chute de courant est très importante : ADP3050

Livrables:

• Schéma
• Dossier de fab
  • Gerber
  • Bom
• code source
• tuto de réalisation
• doc sur le fonctionnement

Ressources:

TODOs:

Remarques:

Résultats

Permet de capitaliser sur le travail effectué: l'utiliser, le reproduire, l'améliorer, ...

Schéma structurel

TBC

Budget

TBC

Contacts, fournisseurs

TBC

Prototype 1

TBC