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浅谈电动汽车电机控制器技术
发布时间:2023-03-06 点击数:902
       1电机控制器基本上运用
1.2电机控制器集成化方式
集成化方式包含:
单主驱控制板、辅助件三合一控制板(集成化:EHPS控制板+ACM控制板+DCDC)、辅助件五合一控制板(集成化:EHPS控制板+ACM控制板+DCDC+PDU+山源EPS控制板)、汽车控制板(集成化:主驱+DCDC)、货运车三合一控制板(集成化:主驱+DCDC+PDU)、货运车五合一控制板(集成化:主驱+EHPS控制板+ACM控制板+DCDC+PDU)。
1.3电机控制器基本概念
电机控制器基本要素:根据逆变桥调配导出正玄波来永磁电机,多合一的控制板包含
配电设备控制回路:为集成控制器各部件给予配电设备,如TM交流接触器、断路器、电空调控制回路供电系统、电化霜控制回路供电系统这些; IGBT推动控制回路:接受控制信号,推动IGBT并意见反馈情况,给予工作电压防护及其维护;辅助电源:为控制回路给予开关电源,为光耦电路给予隔离电源;DSP电源电路:接受全车控制代码,同时提供反馈情况,检验电机系统感应器信息内容,依据命令传送电机控制系统数据信号;结构和散热设计:为电机控制器给予排热,给予控制板组装适用,给予控制板安全防范。

电机控制器热设计

全车具体软件环境繁杂,工作状况较为极端,对热设计明确提出非常高规定:
模拟仿真实验必须多层面:
系统级(关键偏重于控制板系统级热包含水路设计方案合理化及其操纵级内部结构感温模拟仿真,系统级模拟仿真包含控制模块级实体模型)
控制模块级(核心部件实体模型电容器,奖牌的模拟仿真,根据相对密度、热流密度进而模拟仿真电容器温度)
单面板级(模拟单面板工作温度、单面板上核心零件排热,目的在于精准单面板某一重要器件的排热,例如单面板放一些重要电阻器。若早期进行了单板的模拟仿真,能够迅速做设计上边的精准设计方案)
射频收发器(IGBT、主功率模块模拟仿真,IGBT是模块控制器关键,如何发挥IGBT较大水平,在于IGBT射频收发器模拟仿真的精确度)
实验需要满足高精密:开展多轮数实验试验模拟仿真闭环控制,热管散热器误差±3℃
繁杂工作状况模拟仿真:额定值、负载典型性工作状况模拟仿真、匝间独特工作状况模拟仿真、规律性负荷、非线性负载明确控制板较大能力。
2电子控制系统高效率开发技术
电子控制系统效率提高1%,对全车合理性及其净重都更有优势,高效率开发技术包含载波动态管理、DPWM发波技术性、过调制技术、多源高效率HSM电动机。
2.1、载波动态管理技术性
电子控制系统最重要的消耗来源是逆变电源一部分,逆变电源消耗70%来源于电源开关一部分。
从开关损耗视角减少,探讨了载波动态管理技术性。经过模拟仿真实验发觉,调节工作频率后,智能控制器高效率较大能够提升2%上下,运用动态性载工作频率技术性,尤其是在低转速比,对载波规定不这么高情况下,调节载波可以有效降低控制器的消耗,给予控制器的高效率,基本预估每100千米能够提供1.5公里,载波不可以不受限制下降,还需要考虑全车噪音和电机控制系统的需求。
2.2、DPWM发波关键技术
不连续发波的关键技术,选用DPWM技术性比COWM技术降低1/3的电源开关频次,能够明显减少电源开关频次,做到降低开关损耗的效果。
当调配比M>0.816,CPWM和DPWM调配中的谐波电流类似同样。此地区可采取DPWM技术性从而降低元器件消耗。
2.3、过调制技术运用
控制模块消耗包含开关损耗和导动消耗。导动消耗与输出电压有很大的关系,功率一定的情形下,输出电压减少相匹配电压必须对应提升。
根据添加过调配,能有效提升弱磁区功率和输出扭矩,提升电压4%,峰值功率相匹配提升4%上下,改进全车在高速的加速性能;
根据添加过调配,导出同样输出功率,电流量会显著降低,能减少系统软件发烫,提升控制器的负载能力,改进全车加速性能;
根据添加过调配,能有效提升基波工作电压,与没过调配对比,能够有效提升电机的效率,电机电流能明显减少(0~8%),效率提升能有效增加里程数。
2.4、多源高效率HSM电动机
除开电机控制效率提高,也包括电机的效率提高。
HSM电动机混和同步电动机,对比IPM电动机能够兼具低速档区效率快速区高效率。HSM特别是在在中国快速恒功率运作区域,高效率优点更明显。实验发现低速档区、快速区,HSM高效率高过基本IPM电动机,总体来说应用HSM技术性以后能提高电机的效率。
在公交车与团队车条件下,IPM与HSM电动机进行比较,HSM电动机占上风。
考虑到全车工作状况综合能耗等级定项开发技术,通过调整电动机各耗损份量占比,完成质量的定项提升,融合实际车系实时路况,定制开发综合性能耗等级更高电动机,提升里程数。
3电子控制系统控制模块结温保护技术
做了许多热仿真,获得了控制器的较大水平,较大水平不一定能守护好电机控制器,实际工作状况非常复杂。
3.1、IGBT结温估计实际意义
结温是判断IGBT处在安全运营的重要条件,IGBT工作结温限定着控制器的最大输出水平。
IGBT超温毁坏危害比较严重,有许多方面要素,比如设计方案要素、繁杂工作状况、高振动、温度冲击,散热膏老化,根据NTC开展IGBT结温的间接保护,存在一定的局限,在匝间等极端工况下,热量遍布不太匀称、IGBT与NTC存有温度差,且NTC与结温之间的关系并不是非常明确,必须早期实验探索,NTC响应速度慢,不可以精确立即体现结温起伏情况。易导致IGBT超温毁坏,传统式应用NTC开展IGBT结温介绍维护,存有局限。
纯粹应用NTC的保护,在情况极端的情形下,非常危险。
3.2、根据NTC的IGBT结温估计
依据工作中主要参数,如电压电流工作频率,做精准的热仿真,获取热气主要参数,测算校准,提早预计IGBT结温。通过检测、模拟仿真与手机软件实体模型相互之间校检,最后结温估计偏差±3℃之内。
3.3、根据环境温度取样二极管的IGBT结温估计
环境温度取样二极管立即集成化在IGBT正中间,相对于传统控制模块能直接采集到晶元结温(类似),提升控制模块水平、能够获得晶元的结温起伏,提升稳定性,确保使用寿命,缺点在于立即收集晶元结温,高压低压的电气安全难题。
控制模块6路结温取样,控制模块及外界电源电路成本费提高,现阶段选用1各IGBT结环境温度,单通道二极管的环境温度,根据消耗测算,热气主要参数测算,推导出别的几路IGBT温度。
采用单路二极管环境温度取样,运用前沿的消耗测算及热气主要参数计算方式、检测、模拟仿真与手机软件实体模型相互之间校检,结温估计偏差稳定可以达到3℃之内,暂态10℃之内。
3.4、根据结温估计的过温保护对策
优点:
结温的监管更为立即,车身的加速能力更强;
实时监控系统结温,在匝间极限值条件下,既可以发挥其控制器的较大水平,又能保证控制板不容易过温毁坏,全车安全性更高一些;
在全车正常运转的条件下,将IGBT的电流量水平发挥到极致,全车驱动力性很强;
控制板能够联系实际运行状况进行一些更前卫的算法研究,比如IGBT使用寿命损害度实时分析等,提升全车的可靠性。
保障措施:
设定结温限定,当结温风险很大时,开展降载波或是降转距对策;风险性消除,降帧或是转距数据信息回暖。
4电机控制器技术发展趋势
4.1高安全系数
扭矩安全性根据:SBC+MCU监管架构设计、髙压备份数据开关电源、安全性有关驱动芯片、IGBT故障全方位确诊、单独安全性关闭途径、单独ADC通道旋变数据信号编解码、不同质双路髙压采样电路、不同质三相电流霍尔元件等完成。