伴隨著集成電路的高速發(fā)展,很多產(chǎn)業(yè)都發(fā)生了翻天覆地的變化,比如汽車行業(yè)。電機控制器就是一種應用在汽車上的集成電路,有很大的作用。
什么是電機控制器?
對于電機控制器的定義,官方解釋是,它是通過主動工作來控制電機按照設(shè)定的方向、速度、角度和響應時間等進行工作的集成電路。在電動車輛中,電機控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令,將動力電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機所需的電能,來控制電動車輛的啟動運行、爬坡力度等行駛狀態(tài)。
基于不同研究目的,因此電機的分類繁多。目前電動汽車的電機基本上用的交流電機,目前主流車用的主流電機是永磁交流電機,有三個特性:一是結(jié)構(gòu)簡單,工作運行上安全可靠性;二是電動機的體積小,重量比較輕,功耗的損耗小,工作效率高;三是電動機的形狀和尺寸具有靈活多樣性。電機控制器是由逆變器和控制器兩部分組成。其中逆變器接收電池輸送過來的直流電電能,逆變成三相交流電給汽車電機提供電源,其次控制器接受電機轉(zhuǎn)速等信號反饋到儀表,當發(fā)生制動或者加速行為時,控制器控制變頻器頻率的升降,從而達到加速或者減速的目的。
未來的電機控制器是怎樣的?
電動機控制器的工作不只是自己,它也可以用來配合電動機進行結(jié)合,如驅(qū)動永磁同步電動機、伺服電動機和分激直流電動機等等。隨著集成功能越來越多,意味著安全要求越來越高。安全性能需要通過很多芯片架構(gòu)結(jié)合實現(xiàn),比如SBC+MCU監(jiān)控架構(gòu)、高壓備份電源、安全相關(guān)驅(qū)動芯片、IGBT故障的全面診斷、獨立安全關(guān)斷路徑、獨立ADC通道的旋變信號解碼、不同質(zhì)兩路高壓采樣電路、不同質(zhì)三相電流霍爾傳感器等。隨著器件的發(fā)展和分裝技術(shù)的發(fā)展,成本預測會逐步降低。從分裝角度來說,傳統(tǒng)易用型模塊向方磚、超薄外形,最后裸DBC/芯片形式這樣的趨勢發(fā)展。
從芯片角度來看,電動機控制器是往高效率、高操作結(jié)溫方向發(fā)展。如E3芯片操作結(jié)溫在150℃,EDT2芯片結(jié)溫可以提升至175℃,SIC碳化硅芯片結(jié)溫可以超過175℃。使用SiC器件可以顯著降低開關(guān)損耗,提升系統(tǒng)效率,減少死區(qū)時間,提升系統(tǒng)輸出能力。電機里面的IGBT的方向是650V,IGBT的設(shè)計往更高的750V以及1200V 。EMC等級將越來越高,下一步應該是class5水平,現(xiàn)在二代產(chǎn)品可能能做到class3、class4,以后EMC要做到class5,要求措施要做到小型化,成本更低。
隨著智能技術(shù)的進步,電機控制器有很多種,而智能控制器可能是最普遍的那一種,因為它能利用微處理器來控制電動機控制中用到的功率元件,也可以監(jiān)控電動機的負載,將電動機的轉(zhuǎn)矩和負載相配合,這樣的設(shè)計是降低給電動機的交流電電壓,讓電機更加安全,因為汽車一定是更安全的,也是智能的。