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1、电机遏制器基础运用
1.1电机遏制器集成情势
集成情势囊括:
单主驱遏制器、辅件三合一遏制器(集成:ehps遏制器+acm遏制器+dcdc)、辅件五合一遏制器(集成:ehps遏制器+acm遏制器+dcdc+pdu+双源eps遏制器)、乘用车遏制器(集成:主驱+dcdc)、物流车三合一遏制器(集成:主驱+dcdc+pdu)、物流车五合一遏制器(集成:主驱+ehps遏制器+acm遏制器+dcdc+pdu)。
1.2 电机遏制器基础道理
电机遏制器基础功效:经过逆变桥调制输入正玄波来启动电机,多合一的遏制器囊括
配电回路:为集成遏制器各局部供给配电,如tm交战器、熔断器、电空气调节回路供电、电除霜回路供电之类;
igbt启动回路:接受遏制旗号,启动igbt并反应状况,供给电压分隔以及养护;
扶助电源:为遏制通路供给电源,为启动通路供给分隔电源;
dsp通路:接受整车遏制训令,并供给反应消息,检验和测定电机体例传感器消息,按照训令传输电机遏制旗号;
构造与散热体例:为电机遏制器供给散热,供给遏制器安置扶助,供给遏制器安定防备。
电机遏制器热安排
整车本质运转情况搀杂,工况比拟卑劣,对热安排提出很高诉求:
仿真考查须要多档次:
体例级(重要偏重于遏制器体例级的热囊括水道安排有理性以及遏制级里面环温仿真,体例级仿真囊括模块级的模子)
模块级(要害元件模子库容,铜牌的仿真,经过密度、热流密度进而仿真库容的温度)
单板级 (仿真单板情况温度、单板上要害零件散热,手段是为了透彻单板某个要害器件的散热,比方单板放了少许要害电阻。若前期做了单板的仿真,不妨更快做安排上头的透彻安排)
芯片级(igbt、主功率模块仿真,igbt是模块遏制器中心,怎样表现igbt最大本领,在于于igbt芯片级仿真的精确度)
考查需满意高精度:举行多轮次考查考查仿真闭环,散热器缺点±3℃
搀杂工况仿真:额定、过载典范工况仿真、堵转特出工况仿真、周期性负载、非线性负载决定遏制器最大的本领。
2、电气控制体例功效优化本领
电气控制体例功效提高1%,对整车财经性以及分量都很有上风,功效优化本领囊括载频动静安排、dpwm发波本领、过调制本领、广域高效h**电机。
2.1、载频动静安排本领
电气控制体例最重要的耗费根源是逆变器局部,逆变器耗费70%来自电门局部。
从电门耗费观点贬低,接洽了载频动静安排本领。经过仿真考查创造,安排电门频次后,遏制器功效最大不妨提高2%安排,运用动静载频次本领,更加是在低转速,对载频诉求不那么高的功夫,安排载频不妨灵验贬低遏制器的耗费,供给遏制器的功效,发端估计每100公里不妨供给1.5公里安排,载频不许无穷制下调,还须要商量整车乐音和电机遏制的须要。
2.2、dpwm发波本领运用
不贯串发波的本领运用,沿用dpwm本领比cowm本领缩小1/3的电门度数,不妨明显贬低电门度数,到达缩小电门耗费的手段。
当调制比m0.816,cpwm和dpwm调制下的谐波好像沟通。此地区可沿用dpwm本领以贬低器件耗费。
2.3、过调制本领运用
遏制器耗费囊括电门耗费和导动耗费。导动耗费与输入交流电有很大联系,输入功率确定的情景下,输入交流电贬低对应输入电压须要相映普及。
经过介入过调制,能灵验普及弱磁区输入功率和输入转矩,普及输入电压4%,峰值功率对应普及4%安排,革新整车在高速的能源本能;
经过介入过调制,输入沟通功率,交流电会鲜明贬低,能减小体例发烧,普及遏制器的过载本领,革新整车能源本能;
经过介入过调制,能灵验普及基波电压,与没有过调制比拟,不妨灵验普及电机功效,电机交流电能鲜明减小(0~8%),功效普及不妨灵验延迟续航历程。
2.4、广域高效h**电机
除去电气控制功效提高,还囊括电机功效提高。
h**电机混公约步电机,比拟ipm电机不妨统筹低速区功效和高速区功效。h**更加在中高速恒功率运转地区内,功效上风越发鲜明。考查发此刻低速区、高速区,h**功效高于惯例ipm电机,总体来看运用h**本领之后不妨普及电机功效。
在公共交通车与大众车工况下,ipm与h**电机举行比较,h**电机占上风。
商量整车工况的归纳能效定向优化本领,经过安排电机各耗费重量比率,实行功效的定向优化,贯串简直车型路况消息,定制化开拓归纳能效更高的电机,普及续航历程。
3、电气控制体例模块结温养护本领
做了很多热仿真,获得了遏制器的最大本领,最大本领偶然能养护好电机遏制器,实际工况很搀杂。
3.1、igbt结温预算实际意旨
结温是判决igbt居于安定运转的要害前提,igbt的处事结温控制着遏制器的最大输入本领。
igbt过热破坏感化重要,有很多上面成分,比方安排成分、搀杂工况、高振动、温度报复,硅脂的老化,按照ntc举行igbt结温的转弯抹角养护,生存确定的控制性,在堵转等极其工况下,热量散布很不平均、igbt与ntc生存时差,且ntc与结温的联系不是很精确,须要前期考查探求,ntc相应功夫慢,不许精确准时反应结温振动状况。易惹起igbt过热破坏,保守运用ntc举行igbt结温简介养护,生存控制性。
简单运用ntc举行养护,在工况卑劣的情景下,很伤害。
3.2、鉴于ntc的igbt结温预算
按照处事参数,如电压交流电频次,做透彻的热仿真,索取热流参数,计划矫正,提早预估igbt结温。过程尝试、仿真与软硬件模子彼此校验,最闭幕温预算缺点±3℃以内。
3.3、鉴于温度采集样品二极管的igbt结温预算
温度采集样品二极管径直集成在igbt**,对立于保守模块不妨径直搜集到晶元结温(好像),普及模块本领、不妨获得晶元的结温振动,普及真实性,保护寿命,缺陷在乎径直搜集晶元结温,上下压的安规题目。
模块6路结温采集样品,模块及外部通路本钱增高,暂时沿用1各igbt结的温度,单路二极管的温度,经过耗费计划,热流参数计划,推导出其余几路igbt的温度。
沿用单路二极管温度采集样品,运用进步的耗费计划及热流参数计划本领、尝试、仿真与软硬件模子彼此校验,结温预算缺点稳态可达3℃以内,瞬态10℃以内。
3.4、鉴于结温预算的温度养护战略
上风:
结温的监察和控制越发径直,整车的加快本能更好;
及时监察和控制结温,在堵转极限工况下,既能表现出遏制器的最大本领,又能保护遏制器不会过温破坏,整车的安定性更高;
在整车平常运转的工况下,将igbt的交流电本领表现到最大,整车能源性更强;
遏制器不妨贯串本质运转工况举行少许更时尚的算法接洽,比方igbt寿命伤害度及时计划等,普及整车的真实性。
养护办法:
树立结温控制,当结温有危害时,举行降载频大概降转矩战略;危害废除,降频大概转矩数据上升。
4、电机遏制器本领兴盛趋向
4.1高安定性
动量矩安定经过:**c+mcu监察和控制框架结构、高压备份电源、安定关系启动芯片、igbt妨碍的所有确诊、独力安定关断路途、独力adc通道的旋变旗号解码、各别质两路高压采集样品通路、各别质三相交流电霍尔传感器等实行。
4.2、高emc等第
此刻二代产物大概能做到class3、class4,此后emc要做到class5,诉求办法要做到袖珍化,本钱更低。emc中心冲破革新定位在:以更优的滤波计划,更低本钱的emc器件本钱到达高等第emc诉求。如emc诉求到达class5,体积占比小于5%,本钱小于50rmb。
兴盛接洽实质囊括:“电气控制+电机”体例emc处置计划,中心器件emc个性接洽及处置计划,“电气控制+电机”体例emc仿真平台。
4.3、高压化
重要对准乘用车,暂时电压一致300-400v安排,此后大概往高压化兴盛,超等赶快充气和功率需要提高是电动公共汽车高压化的内涵启动力。如充气电压从400v提高至800v,充气功夫不妨减少一半。这一块必需提高,电动公共汽车将来才个普遍,高压化是兴盛的一个趋向,对应这个趋向,逆变器的安排会从650v igbt的安排往更高的750v以及1200v igbt的目标兴盛。
4.4、高功率密度
从分装观点,保守易用型模块向方砖、超薄形状,结果*dbc/芯片情势如许的趋向兴盛。形状体积随分装向袖珍化兴盛,2018年大概将来不妨到达2013年形状体积巨细的1/10。
从芯片这个维度,往高功效、高*纵结温目标兴盛,如e3芯片,*纵结温为150℃,edt2芯片结温不妨提高至175℃,sic碳化硅芯片结温不妨胜过175℃,即使e2芯片功率耗费为1,后两者功率耗费辨别为0.8和0.3到0.5之间。运用sic器件不妨明显贬低电门耗费,提高体例功效,缩小区功夫,提高体例输入本领。从干电池包和遏制器的总体商量,总本钱低沉5%,从整车商量,续航历程减少10%。运用sic器件之后不妨提高完全功效。
跟着器件的兴盛和分装本领的兴盛,本钱猜测会渐渐贬低。
产物维度来讲,供给海马的遏制器,不妨做到18kw/l,第二个乘用车遏制器功率密度不妨做到26 kw/l,最新的乘用车遏制器正在做不妨做到35 kw/l,将来运用sic资料估计功率密度能做到45 kw/l。
4.5、器件集成化和定制化
功效安定,莫大集成化:
功效安定,更高主频:
启动分隔ic:功效安定,高集成度:
模子库容仍旧莫大定制化了,以至在模子库容里集成emc的。比方遏制器emc 的y库容,独立加一个通路板,将来向集成化兴盛。这是电机遏制器自己,将来体例也是向着集成化兴盛。
根源:公共汽车工程师之家