PUMBAA Контролер за двигател на електрически превозни средства (MCU) PMC20A

(1) Функция за преобразуване на енергия. Реализирайте рекуперация на спирачната енергия, за да подобрите пробега на превозното средство;

(2) Функция за управление на въртящия момент. Контролерът изпраща отрицателни стойности на въртящия момент към контролера на двигателя, за да намали разхищението на енергия;

(3) Функция за активно разреждане. Саморазреждането на кондензатори с голям капацитет за дълго време ще представлява риск за безопасността от високо напрежение;

(4) Функция за защита на безопасността. Моторна система с функции за откриване на повреди, напомняне за повреди, обработка на повреди и други функции за защита на безопасността;

(5) Функция за високоскоростна CAN мрежова комуникация. Ефективна реализация на блока за управление на електрическия двигател и стратегията за функциониране на цялото превозно средство, контрол на безопасната и надеждна работа на моторната система, за да се гарантира безопасната експлоатация на превозното средство.

В превозните средства с нова енергия (NEV), блокът за управление на двигателя (MCU), известен още като „инвертор“ или „електрическа система за управление“, е един от „трите основни компонента“ (батерия, двигател и електрическа система за управление). Неговата производителност определя директно шофирането, консумацията на енергия и надеждността на превозното средство. Основната функция на MCU е прецизно да преобразува високоволтовия постоянен ток (DC), изходящ от батерията, в трифазен променлив ток (AC), необходим за задвижващия двигател. Той също така регулира скоростта и въртящия момент на двигателя въз основа на команди от блока за управление на превозното средство (VCU), като по този начин контролира ускорението, забавянето и работата на превозното средство с постоянна скорост. Принципът му на работа може да бъде разделен на четири основни процеса: „приемане на сигнал – преобразуване на енергия – задвижване на двигателя – обратна връзка за състоянието“.

1. Приемане на сигнал: Приемане на команди за управление на превозното средство

По време на работа на превозното средство, входните данни от водача (напр. положение на педала на газта) първо се предават към VCU. VCU изчислява целевия въртящ момент/скорост, необходими за двигателя, въз основа на параметри като отваряне на педала на газта, скорост на превозното средство, състояние на зареждане на батерията (SOC) и положение на предавката. След това изпраща тази команда към MCU чрез шината на Controller Area Network (CAN).

2. Преобразуване на енергия: Преобразуване на постоянен ток в променлив ток

Захранващата батерия извежда високоволтов постоянен ток (обикновено 300V–800V), докато задвижващите двигатели NEV (предимно синхронни двигатели с постоянни магнити) изискват трифазен променлив ток, за да работят. Това преобразуване се извършва от „инверторната верига“ на микроконтролера (MCU), центрирана върху „трифазна мостова инверторна верига“, съставена от шест IGBT (биполярни транзистори с изолирана врата) – по два на фаза (горни и долни рамена на моста). Всеки IGBT действа като „управляем превключвател“. Главният управляващ чип на MCU извежда PWM (импулсно-широчинна модулация) сигнали за прецизно регулиране на времето за включване/изключване и работния цикъл на шестте IGBT. Например, включването на горното рамо на моста на фаза А, докато се изключва долното рамо на моста, и включването на долното рамо на моста на фаза B, докато се изключва горното рамо на моста, образува токов контур между фази А и B. Чрез циклично управление на последователността на проводимост на IGBT във фази A, B и C, MCU генерира регулируем трифазен променлив ток (с честота, определяща скоростта на двигателя, и амплитуда, определяща въртящия момент).

(Микроконтролер)

3. Задвижване на двигателя: Работа на двигателя с променливотоково захранване

Трифазният променлив ток, генериран от инверторната верига, се подава директно в статорните намотки на задвижващия двигател. Токът, протичащ през статорните намотки, създава въртящо се магнитно поле, което задвижва ротора да се върти под въздействието на електромагнитна сила. Това преобразува електрическата енергия в механична енергия, която след това се предава на колелата чрез редуктора и задвижващия вал, като в крайна сметка задвижва превозното средство.

4. Обратна връзка за състоянието: Затворен контур за управление и защита на безопасността

MCU не просто „издава команди веднъж“; той използва механизъм за управление със затворен контур от „събиране на данни от сензори → регулиране на обратната връзка“, за да гарантира, че двигателят работи по предназначение, като същевременно предотвратява повреди. Сензорите за ток събират фазови токове в реално време, сензорите за напрежение следят напрежението на шината, а температурните сензори проследяват температурите на IGBT транзисторите и двигателя. Главният управляващ чип сравнява „действителния ток/скорост“ с „целевия ток/скорост“. Ако възникнат отклонения, той регулира PWM сигналите на IGBT транзисторите в реално време, за да коригира параметрите на променливотоковия изход, стабилизирайки въртящия момент и скоростта. Ако бъдат открити необичайни сигнали (напр. прекомерен ток, IGBT транзистори с прегряване), MCU задейства защитни мерки, като например намаляване на изходната мощност, прекъсване на изхода на IGBT или докладване на повреди на VCU, предотвратявайки повреда на двигателя или MCU и осигурявайки безопасността на шофиране.

(Микроконтролер)

Заключение​

NEV MCU е сложна система, интегрираща силова електроника, микроелектроника, теория на управлението и технологии за управление на температурата. Като интелигентен инвертор, той използва векторно управлявани алгоритми със затворен контур, за да регулира прецизно превключването на силови полупроводници (IGBT/SiCs), преобразувайки постоянния ток от батерията в контролируем променлив ток за задвижване на двигателя и позволявайки ефективно възстановяване на енергия. Бързият напредък в MCU технологията – като еволюцията от IGBT към по-високоефективни SiC материали – позволи на съвременните NEV да постигнат изключителни характеристики на ускорение, плавно шофиране и удължен пробег.