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扒一扒电动汽车的电机控制器
扒一扒电动汽车的电机控制器
2018年8月9日   来源:OFweek电子工程网  作者:
关键词: 电机控制器  

    随着电动汽车的普及化,现今市面上的电动汽车的发动机使用的都是交流电机。交流电机的动力是由车载储电池提供,通过车载储电池对车辆提供直流电,但是正常的电动机却需要交流电才能正常工作。因此把直流电变成交流电才是电动汽车工作的关键。

    电动机控制器3大模块

    1、电子控制模块(ElectronicController):是包括硬件电路和相应的控制软件的统称。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流,电压,转速,温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路,以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

    2、驱动器(Driver):可以将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并隔离功率信号和控制信号。

    3、功率变换模块(PowerConverter ):起到对电机电流进行控制的作用。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

    电动机种类繁多

    基于不同研究目的,因此电机的分类繁多。目前电动汽车的电机基本上用的交流电机,目前主流车用的主流电机是永磁交流电机,有三个特性:一是结构简单,工作运行上安全可靠性;二是电动机的体积小,重量比较轻,功耗的损耗小,工作效率高;三是电动机的形状和尺寸具有灵活多样性。

    电动机控制器进行工作

    电动机在驱动汽车工作过程中,电动机控制器在促使电动机工作。电机控制器是由逆变器和控制器两部分组成。其中逆变器接收电池输送过来的直流电电能,逆变成三相交流电给汽车电机提供电源,其次控制器接受电机转速等信号反馈到仪表,当发生制动或者加速行为时,控制器控制变频器频率的升降,从而达到加速或者减速的目的。

    电动机控制器未来发展遵循原则

    一、高安全性,是电动机控制器的最基本要求
集成功能越来越多,意味着安全要求越来越高。安全性能需要通过很多芯片架构结合实现,比如SBC+MCU监控架构、高压备份电源、安全相关驱动芯片、IGBT故障的全面诊断、独立安全关断路径、独立ADC通道的旋变信号解码、不同质两路高压采样电路、不同质三相电流霍尔传感器等。

    二、高功率密度化,其外形体积会随分装向小型化发展

    随着器件的发展和分装技术的发展,成本预测会逐步降低。从分装角度来说,传统易用型模块向方砖、超薄外形,最后裸DBC/芯片形式这样的趋势发展。外形体积随分装向小型化发展,2018年或者未来可以达到2013年外形体积大小的1/10。

    从芯片角度来看,电动机控制器是往高效率、高操作结温方向发展。比如E3芯片,其操作结温在150℃,EDT2芯片结温可以提升至175℃,SIC碳化硅芯片结温可以超过175℃,如果E2芯片功率损耗为1,后两者功率损耗分别为0.8和0.3到0.5之间。使用SiC器件可以显著降低开关损耗,提升系统效率,减少死区时间,提升系统输出能力。

    从电池包和控制器的总体考虑,总成本下降5%,从整车考虑,续航里程增加10%。使用SiC器件之后能够提升整体效率。

    三、高压化是电动机控制器未来发展的基本趋势

    GBT的方向是650V,IGBT的设计往更高的750V以及1200V 。EMC等级将越来越高,下一步应该是class5水平。现在二代产品可能能做到class3、class4,以后EMC要做到class5,要求措施要做到小型化,成本更低。EMC核心突破创新定位在:以更优的滤波方案,更低成本的EMC器件成本达到高等级EMC要求。

    电机控制器已做到“五合一”水平,有5大类产品

    目前,在很多城市,基本的电动车电机控制器已经做到“五合一”水平,分为5大类别产品:

    1、单主驱控制器、辅件三合一控制器(集成:EHPS控制器+ACM控制器+DCDC)。

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

    3、乘用车控制器(集成:主驱+DCDC)。

    4、物流车三合一控制器(集成:主驱+DCDC+PDU)。

    5、物流车五合一控制器(集成:主驱+EHPS控制器+ACM控制器+DCDC+PDU)。

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