《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)控制器你了解嗎

2020-03-26
來(lái)源:電子發(fā)燒友

  隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及化,現(xiàn)今市面上的電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)使用的都是交流電機(jī)。交流電機(jī)的動(dòng)力是由車(chē)載儲(chǔ)電池提供,通過(guò)車(chē)載儲(chǔ)電池對(duì)車(chē)輛提供直流電,但是正常的電動(dòng)機(jī)卻需要交流電才能正常工作。因此把直流電變成交流電才是電動(dòng)汽車(chē)工作的關(guān)鍵。

  電動(dòng)機(jī)控制器3大模塊

  1、電子控制模塊(ElectronicController):是包括硬件電路和相應(yīng)的控制軟件的統(tǒng)稱(chēng)。硬件電路主要包括微處理器及其最小系統(tǒng)、對(duì)電機(jī)電流,電壓,轉(zhuǎn)速,溫度等狀態(tài)的監(jiān)測(cè)電路、各種硬件保護(hù)電路,以及與整車(chē)控制器、電池管理系統(tǒng)等外部控制單元數(shù)據(jù)交互的通信電路。控制軟件根據(jù)不同類(lèi)型電機(jī)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制算法。

  2、驅(qū)動(dòng)器(Driver):可以將微控制器對(duì)電機(jī)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào),并隔離功率信號(hào)和控制信號(hào)。

  3、功率變換模塊(PowerConverter ):起到對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制的作用。電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)常使用的功率器件有大功率晶體管、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管以及智能功率模塊等。

  電動(dòng)機(jī)種類(lèi)繁多

  基于不同研究目的,因此電機(jī)的分類(lèi)繁多。目前電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)基本上用的交流電機(jī),目前主流車(chē)用的主流電機(jī)是永磁交流電機(jī),有三個(gè)特性:一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作運(yùn)行上安全可靠性;二是電動(dòng)機(jī)的體積小,重量比較輕,功耗的損耗小,工作效率高;三是電動(dòng)機(jī)的形狀和尺寸具有靈活多樣性。

  電動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行工作

  電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)汽車(chē)工作過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)控制器在促使電動(dòng)機(jī)工作。電機(jī)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(guò)來(lái)的直流電電能,逆變成三相交流電給汽車(chē)電機(jī)提供電源,其次控制器接受電機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)反饋到儀表,當(dāng)發(fā)生制動(dòng)或者加速行為時(shí),控制器控制變頻器頻率的升降,從而達(dá)到加速或者減速的目的。

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  電動(dòng)機(jī)控制器未來(lái)發(fā)展遵循原則

  一、高安全性,是電動(dòng)機(jī)控制器的最基本要求

  集成功能越來(lái)越多,意味著安全要求越來(lái)越高。安全性能需要通過(guò)很多芯片架構(gòu)結(jié)合實(shí)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(dòng)芯片、IGBT故障的全面診斷、獨(dú)立安全關(guān)斷路徑、獨(dú)立ADC通道的旋變信號(hào)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。

  二、高功率密度化,其外形體積會(huì)隨分裝向小型化發(fā)展

  隨著器件的發(fā)展和分裝技術(shù)的發(fā)展,成本預(yù)測(cè)會(huì)逐步降低。從分裝角度來(lái)說(shuō),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(shì)發(fā)展。外形體積隨分裝向小型化發(fā)展,2018年或者未來(lái)可以達(dá)到2013年外形體積大小的1/10。

  從芯片角度來(lái)看,電動(dòng)機(jī)控制器是往高效率、高操作結(jié)溫方向發(fā)展。比如E3芯片,其操作結(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(guò)175℃,如果E2芯片功率損耗為1,后兩者功率損耗分別為0.8和0.3到0.5之間。使用SiC器件可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗,提升系統(tǒng)效率,減少死區(qū)時(shí)間,提升系統(tǒng)輸出能力。

  從電池包和控制器的總體考慮,總成本下降5%,從整車(chē)考慮,續(xù)航里程增加10%。使用SiC器件之后能夠提升整體效率。

  三、高壓化是電動(dòng)機(jī)控制器未來(lái)發(fā)展的基本趨勢(shì)

  GBT的方向是650V,IGBT的設(shè)計(jì)往更高的750V以及1200V 。EMC等級(jí)將越來(lái)越高,下一步應(yīng)該是class5水平?,F(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。EMC核心突破創(chuàng)新定位在:以更優(yōu)的濾波方案,更低成本的EMC器件成本達(dá)到高等級(jí)EMC要求。

  電機(jī)控制器已做到“五合一”水平,有5大類(lèi)產(chǎn)品

  目前,在很多城市,基本的電動(dòng)車(chē)電機(jī)控制器已經(jīng)做到“五合一”水平,分為5大類(lèi)別產(chǎn)品:

  1、單主驅(qū)控制器、輔件三合一控制器(集成:EHPS控制器+ACM控制器+DCDC)。

  2、輔件五合一控制器(集成:EHPS控制器+ACM控制器+DCDC+PDU+雙源EPS控制器)。

  3、乘用車(chē)控制器(集成:主驅(qū)+DCDC)。

  4、物流車(chē)三合一控制器(集成:主驅(qū)+DCDC+PDU)。

  5、物流車(chē)五合一控制器(集成:主驅(qū)+EHPS控制器+ACM控制器+DCDC+PDU)。


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