汽車電機(jī)控制解決方案

1、汽車電機(jī)控制解決方案篇一：純電動客車電機(jī)控制器設(shè)計方案純電動客車電機(jī)控制器設(shè)計方案摘要：依思普林產(chǎn)品采用自主開發(fā)的1200V/400-800A六單元IPM模塊，電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)完全針對電動客車應(yīng)用設(shè)計，具有體積小、重量輕、功率密度高、溫升低（控制器內(nèi)部溫升比市場同類產(chǎn)品低30C以上）、長期可靠性高的特點(diǎn)，產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。關(guān)鍵詞：純電動客車；電機(jī)控制器；設(shè)計方案早在XX年，我在一次去瑞士考察時，走在蘇黎世大街上，整潔的大街上幾乎看不到燃油車，簡直就是有軌電車的天下，恍惚間讓我看到八九十年代老北京什剎海的景色，干凈的空氣讓我流連！在回來不久后我就成立了深圳市依思普林科技有限公司，專注從事新

2、能源汽車核心部件的研發(fā)。依思普林目前擁有多名IGBT模塊及電機(jī)控制器開發(fā)經(jīng)驗技術(shù)人員，團(tuán)隊所研發(fā)的電機(jī)控制器，性能覆蓋540V/200kW以內(nèi)所有新能源電動客車車型，功率范圍在80kw-200kw。產(chǎn)品采用自主開發(fā)的1200V/400-800A六單元IPM模塊，電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)完全針對電動客車應(yīng)用設(shè)計，具有體積小、重量輕、功率密度高、溫升低（控制器內(nèi)部溫升比市場同類產(chǎn)品低30C以上）、長期可靠性高的特點(diǎn)，產(chǎn)品性能國內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國際先進(jìn)水平。一、控制器外觀結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)圖1-1電機(jī)控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1-2電機(jī)控制器外形圖電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)如下表：表1-1電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)二、電動客車電控整體解決方案

3、三、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：1、造型新穎依思普林電機(jī)控制器的箱體是鋁合金一體壓鑄，防護(hù)等級達(dá)到IP67。體積小，重量輕，造型新穎，突出了“綠色、環(huán)?！钡闹黝}。2、自主知識產(chǎn)權(quán)汽車級大功率IGBT模塊技術(shù)目前國內(nèi)市場上電機(jī)控制器多采用標(biāo)準(zhǔn)封裝的工業(yè)級的IGBT模塊，由于模塊不是針對電動客車應(yīng)用設(shè)計，IGBT模塊采用的材料、結(jié)構(gòu)及長期可靠性均無法滿足電動客車的應(yīng)用要求，依思普林自主開發(fā)的1200V/400A800A六單元IGBT模塊完全針對電動客車應(yīng)用設(shè)計，具有小體積、高功率密度、低熱阻（熱阻相比傳統(tǒng)模塊降低33%以上）、高長期可靠性的特點(diǎn)，模塊性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。圖3-1IGBT模塊（1200V/40

4、0A800A）結(jié)構(gòu)圖(1) 為提高模塊抗機(jī)械振動和機(jī)械沖擊能力，模塊內(nèi)部連接均采用鋁線進(jìn)行軟連接，避免了傳統(tǒng)模塊的焊接方式，同時電極均采用注塑的方式埋入塑料外殼中，保證了模塊內(nèi)部連接的長期可靠性，滿足電動大巴長期振動的應(yīng)用要求；(2) 模塊采用三相全橋設(shè)計，使模塊更加緊湊，同時根據(jù)應(yīng)用需求，優(yōu)化安裝和連接方式，便于電容、驅(qū)動電路等布置，幫助用戶降低應(yīng)用系統(tǒng)體積。(3) 采用IGBT模塊和電機(jī)控制器散熱器一體化設(shè)計，直接水冷，有效降低系統(tǒng)熱阻，提高系統(tǒng)功率密度。篇二：電動汽車動力總成控制系統(tǒng)方案詳解電動汽車動力總成控制系統(tǒng)方案詳解來源：網(wǎng)站整理導(dǎo)讀長期以來，諸如永磁同步電機(jī)(PMSM和感應(yīng)電機(jī)等

5、三相交流電機(jī)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，這些電機(jī)還是相對時新的裝置，目前正被逐漸用作傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)充品或替代品。關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)工業(yè)控制汽車電子長期以來，諸如永磁同步電機(jī)(PMSM和感應(yīng)電機(jī)等三相交流電機(jī)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，這些電機(jī)還是相對時新的裝置，目前正被逐漸用作傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)充品或替代品。PMS詠用的繞組為三相正弦分布繞組和機(jī)械位移繞組。三相正弦波和時間位移電流可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。這一旋轉(zhuǎn)磁場使電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過（逆變器中的）MOSFE砌換電機(jī)繞組的電流而產(chǎn)生。磁場定向控制（FOC算法為電機(jī)電流控制生成PWM模式。轉(zhuǎn)子的位置和電流持續(xù)不斷地被檢測?；?/p>

6、于高性能微控制器的高效FOC系統(tǒng)，為電動汽車和混合動力汽車驅(qū)動提供安全高效的解決方案創(chuàng)造了條件（圖1）。圖1:運(yùn)行于FOC模式的32位TriCore微控制器。AUDOMA產(chǎn)品系列的PWMfe成方式英飛凌的32位AUDOMA）系列微控制器內(nèi)裝一枚主內(nèi)核（TriCoreCPU，淺綠色）和一枚快速協(xié)處理器（被稱為PCP，深綠色）。這種非對稱架構(gòu)能夠利用PCP高效處理外圍設(shè)備，而無需中斷在TriCoreCPU上運(yùn)行主算法的處理進(jìn)程。PCP負(fù)責(zé)處理關(guān)鍵的實時中斷負(fù)荷，因此可減輕CPU的負(fù)擔(dān)。有兩種方案可以生成驅(qū)動逆變器的可生成非常復(fù)雜的PWM莫式，例如非對稱死區(qū)時間生成或定制模式。外設(shè)模塊CCU6是一個

7、低端方案，可用于生成中心對齊和邊緣對齊的PWM模式。相比GPTA而言，CCU6可以以較低的軟件開銷直接支持pwMb號生成，同時，無需配置多個定時器單元。CCU6和GPTA這兩個模塊都具備觸發(fā)功能，能夠讓PWM信號和A/D電流測量實現(xiàn)無延遲的等時同步（參見箭頭“觸發(fā)事件”）。作為一個附加的安全特性，每個GPTA模塊都配有“緊急模式停止信號”，可用于設(shè)置安全開關(guān)。針對TriCoreAUDOMAX微控制器系列的所有成員，提供了一個基于PRO-SIL的安全平臺，它包含硬件（安全看門狗CIC61508）和軟件（SafeTcore驅(qū)動程序），可滿足ASIL認(rèn)證的B級至D級要求。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC測量電

8、流圖1所給示例對電機(jī)的兩個相電流進(jìn)行了測量，并采用了一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換?；谥鸫伪平拇嫫鳎⊿AR，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器具備很高的精度（12位分辨率），并且轉(zhuǎn)換時間小于1微秒。由兩個已知的相電流可以計算出第三個相電流。針對更高的安全要求，建議對電機(jī)的第三個相電流進(jìn)行額外的測量。針對這一應(yīng)用，帶有第三個模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的微控制器可供選擇。連接旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器旋轉(zhuǎn)變壓器將PMSM轉(zhuǎn)子的角位移轉(zhuǎn)換為一個電氣值。一般情況下，可利用一個附加的正切函數(shù)電路從兩個信號（正弦/余弦）導(dǎo)出轉(zhuǎn)子的角度值。旋轉(zhuǎn)變壓器電路的信號輸出至SPI總線，也可由微控制器直接讀取旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦和余弦信號。還有一種可選的方式是讀取

9、編碼器信號，在運(yùn)行于微控制器GPT12的編碼器接口中對其進(jìn)行調(diào)理，再反饋到控制算法。AUTOSA之外重復(fù)利用汽車電子軟件近年來，汽車電子軟件和通信已通過OSEK、AUTOSA、FlexRay等規(guī)范而標(biāo)準(zhǔn)化。除標(biāo)準(zhǔn)化軟件成分以外，汽車電子系統(tǒng)還使用了可在多種應(yīng)用中被重復(fù)利用的控制算法。如今，電機(jī)控制由分布在汽車車身、底盤和動力總成系統(tǒng)各處的電子控制單元（ECU來完成。MC-ISAReMotor驅(qū)動程序提取了三相電機(jī)應(yīng)用中電流控制的一般特性，設(shè)計用于支持多種位置信息采集模式和逆變器控制裝置。三相電機(jī)控制英飛凌AUDCMAX系列非常適用于電機(jī)的控制。TriCore架構(gòu)和MC-ISAReMotor驅(qū)動

10、程序可采用高級控制策略控制多臺三相電機(jī)，包括無刷直流電機(jī)（BLDC塊交換（blockcommutation，BC及永磁同步電機(jī)（PMSM磁場定向控制（FOC。單一微控制器甚至還能同時支持BLDC和PMSMfe機(jī)控制。相比于其他類型的電機(jī)而言，采用FOC控制的PMSM電機(jī)能效更高、磨損更小，并且可以實現(xiàn)精確控制和定位。特別是，這種電機(jī)支持線性轉(zhuǎn)矩控制，為將其用于混合電動汽車動力總成系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。圖2顯示了MC-ISAReMotor驅(qū)動程序的電流控制環(huán)路，右側(cè)為復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動（CDD。這個時間關(guān)鍵型電流控制環(huán)路在中斷上下文中進(jìn)行處理，處理時間不超過50微秒。左側(cè)是附加的用于位置和轉(zhuǎn)速控制的軟件成分

11、（SWC，由應(yīng)用程序提供。圖2：電機(jī)控制中的電流控制環(huán)。位置檢測和電流檢測模式為符合精確定位的要求，MC-ISAReMotor通過采用霍爾傳感器外加增量編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器，實現(xiàn)了典型高分辨率檢測模式。此外，還可將無傳感器FOC用于故障安全模式。對于成本敏感的應(yīng)用，AUDOMAX系列支持直接旋轉(zhuǎn)變壓器模式，該模式通過軟件和分立元器件實現(xiàn)，避免了配備外置旋轉(zhuǎn)變壓器IC的需要，這能使每個控制單元在成本上降低2美元左右。與此同時，MC-ISAReMotor可以支持兩相或直流母線電流測量模式（圖3）。圖3:MC-ISAReMotor操作模式。此軟件可劃分為兩個組成部分：不依賴于硬件和依賴于硬件的成分。不

12、依賴于硬件的模塊用于EmoControl、位置信息采集PA和FOC（圖4）。因此，EmoControl是通過FOC控制方向和電流的主要模塊。送入電機(jī)的電流決定了轉(zhuǎn)矩。MC-ISAReMotor驅(qū)動向應(yīng)用程序反饋電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速信息。位置信息采集PA模塊負(fù)責(zé)從旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器信號中提取角度信息。具備Park-Clarke變換和空間矢量調(diào)制（SVM）的FOC是通過檢測給定電流和位置來設(shè)置新電流的主要部分。圖4:磁場定向控制（FOC模塊框圖。硬件相關(guān)的模塊，包括重復(fù)使用的AUTOSARMCAE動（ADCSPI、DIO），或PWM言號生成（EmoPwrl驅(qū)動CCU6和編碼器接口EmoIcu（通過GPT

13、12讀取編碼信號）的專用模塊?？蛻艟帉懙奈恢煤娃D(zhuǎn)速控制代碼，可以按標(biāo)準(zhǔn)軟件成分（SW-C添加，就像AUTOSA所提供的一樣。為支持符合安全要求的應(yīng)用，從一開始設(shè)計軟件成分時就考慮安全要求非常重要。在ECU的開發(fā)階段應(yīng)明確應(yīng)用的特定需求，并且，這些需求將隨應(yīng)用的不同而不同。此外，為支持安全應(yīng)用，還應(yīng)考慮現(xiàn)成電機(jī)驅(qū)動的某些安全因素。MC-ISAReMotor采用符合ISO26262的軟件開發(fā)流程開發(fā)而成，并可支持安全相關(guān)系統(tǒng)中的三相電流測量。英飛凌eMotor主要優(yōu)勢概述英飛凌AUDOMA）系列和MC-ISAReMotor驅(qū)動，可并行控制多達(dá)4臺PMSMgBLDC電機(jī)，同時還能滿足應(yīng)用任務(wù)控制所需

14、的性能。MC-ISAReMotor和標(biāo)準(zhǔn)AUTOSARMCA驅(qū)動由同一配置工具整合，因此，用戶可在同一界面中為AUTOSARMCALLMC-ISAReMotor驅(qū)動配置微控制器資源，為無縫配置不同軟件模塊創(chuàng)造了條件。汽車ECU開發(fā)人員可專注于電機(jī)的應(yīng)用相關(guān)控制，而無需改編電機(jī)的控制算法。為降低系統(tǒng)成本，AUDOMAX系列還支持直接旋轉(zhuǎn)變壓器模式，免除了加裝旋轉(zhuǎn)變壓器IC的需要。AUDOMAX系列和MC-ISAReMotor驅(qū)動被設(shè)計用于支持安全應(yīng)用。篇三：汽車技術(shù)及車身和動力系統(tǒng)解決方案汽車技術(shù)及車身和動力系統(tǒng)解決方案隨著人們對汽車舒適性等方面要求的提高，車身電子控制和動力性的重要性日益突顯，

15、越來越多的汽車開始裝備高性能的車身控制系統(tǒng)和先進(jìn)的管理系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的增加和升級為半導(dǎo)體器件的應(yīng)用開辟了巨大的空間。但是，面對環(huán)保和豐富消費(fèi)者體驗的需求，以及汽車器件的最嚴(yán)格規(guī)范，制造商一方面要在產(chǎn)品的設(shè)計和制造等方面更加注重可靠性指標(biāo)的認(rèn)證，另一方面也要保證產(chǎn)品在提供更高性能的同時，符合環(huán)保節(jié)能方面的要求。本文將結(jié)合安森美半導(dǎo)體的汽車技術(shù)專長，談?wù)勂囓嚿砑皠恿ο到y(tǒng)解決方案所采用的各種器件。先進(jìn)的汽車工藝技術(shù)汽車電子設(shè)備的增加使汽車的各個部分都無法避免寄生信號，甚至可能出現(xiàn)80VV的峰值，汽車設(shè)計團(tuán)隊必須考慮到這一點(diǎn)。用于汽車的模塊和組件需要能夠承受這種峰值并保證實現(xiàn)應(yīng)有的功能。安森美半導(dǎo)體

16、利用成熟的汽車技術(shù)能力，開發(fā)了一套專門的高電壓汽車電源技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)雜的高電壓系統(tǒng)級芯片（SoC）解決方案，滿足最大電壓和數(shù)字門集成的要求。同時，汽車中越來越多的電子含量對電磁兼容性的要求越來越高，汽車制造商也制定了相應(yīng)的性能標(biāo)準(zhǔn)，旨在使車載網(wǎng)絡(luò)（IVN）應(yīng)用擁有更高的抗ESD脈沖和抗EMI能力。安森美半導(dǎo)體利用創(chuàng)新的I3T50/I3T80技術(shù)提供最佳的一流器件，通過深溝槽隔離等工藝既實現(xiàn)了先進(jìn)功能，又保證了可靠設(shè)計，降低了芯片上不同單元（cell）結(jié)構(gòu)之間的干擾。安森美半導(dǎo)體的一系列技術(shù)允許使用高達(dá)100V的電源，有利于元件的集成包括嵌入式微處理器內(nèi)核。安森美半導(dǎo)體的汽車ASIC和專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

17、（ASSP解決方案廣泛用于動力總成（包括環(huán)境溫度>150C的高溫應(yīng)用）、安全、車身、儀表板、IVN、傳感器和驅(qū)動器應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體是汽車MOSFE市場的主要供應(yīng)商。除了平面MOSFE產(chǎn)品系列，該公司還提供40V和60V溝槽MOSFE。溝槽技術(shù)是為低Rds（on）開關(guān)應(yīng)用優(yōu)化的，與平面技術(shù)相比，更適用于線性操作模式。安森美半導(dǎo)體車身及便利應(yīng)用解決方案車身電子及便利應(yīng)用包括氣候控制、智能接線盒、前照燈調(diào)節(jié)與電源控制、雨刷和光傳感、后視鏡控制、座椅位置/加熱/冷卻、車門模塊、方向盤傳感器等。這里以車身暖通空調(diào)（HVAC的控制、通信和電源，以及直流電機(jī)驅(qū)動器為例介紹。1.車身HVAC勺控制、通

18、信和電源HVAC包括多個子系統(tǒng)：其一是汽車加熱及通風(fēng)系統(tǒng)，從外部管道吸入清新空氣進(jìn)入車廂;進(jìn)入的空氣可以通過連接引擎冷卻系統(tǒng)的小型發(fā)熱芯來加熱。其用途是提高乘客的舒適和安全度。其二是空調(diào)制冷系統(tǒng)，將車內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移到不斷循環(huán)的蒸發(fā)和冷凝的外部空氣中，降低空氣的溫度和濕度。其三是控制頭，即帶有用戶界面的ECU（電子控制單元）。圖1：HVAC框圖圖1是HVAC的框圖，圖中綠色的部分都會用到安森美半導(dǎo)體的各種器件。這些器件包括用于I/O保護(hù)的二極管和整流器;用于收發(fā)器或SBC的接口；用于電機(jī)預(yù)驅(qū)動器（BLDGBDC的IGBT/FET和MOSFET用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的負(fù)載/繼電器驅(qū)動器及接口；用于控制面板的雙極晶體管/數(shù)字晶體管（BRT、接口、模擬開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)邏輯、多路轉(zhuǎn)換器；用于信號調(diào)理的放大器和比較器、運(yùn)算放大器；用于高端驅(qū)動器的驅(qū)動器、負(fù)載/繼電器驅(qū)動器、IGBT/FET和MOSFET用于電源保護(hù)的二極管和整流器