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電動汽車的電機(jī)控制趨勢

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:microchip ? 作者:microchip ? 2023-05-06 10:35 ? 次閱讀

電動車零部件市場

近年來,電動汽車(EV)行業(yè)發(fā)展迅速。全球電動汽車銷量已達(dá)6萬輛。展望7財(cái)年,全球電動汽車銷量預(yù)計(jì)將達(dá)到2030,47萬輛,約占乘用車新銷量的8%。50年度中國電動汽車銷量為3萬輛,預(yù)計(jì)33年度將超過2021萬輛。

電動汽車比傳統(tǒng)汽車需要更多的電動機(jī),原因有幾個(gè)。它們需要更換任何皮帶或曲柄/凸輪軸驅(qū)動附件,例如泵、壓縮機(jī)和執(zhí)行器。它們還需要用于電子控制冷卻液泵等新系統(tǒng)的電機(jī)。雖然可以使用低成本的有刷直流 (BDC) 電機(jī),但無刷直流 (BLDC) 電機(jī)提供了對電動汽車尤為重要的關(guān)鍵優(yōu)勢:

更高的能源效率

使用正弦控制實(shí)現(xiàn)更安靜的操作

提高可靠性,延長電機(jī)壽命

汽車電子水泵為例,電動汽車的需求比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車更多。電動汽車需要對三個(gè)新系統(tǒng)實(shí)施溫度控制:高壓電池組、牽引電機(jī)和牽引電機(jī)逆變器電子控制板。每輛電動汽車平均需要三個(gè)電子水泵,電子水泵的成本比傳統(tǒng)的皮帶驅(qū)動機(jī)械泵更昂貴。

電動汽車中的冷卻風(fēng)扇

另一個(gè)例子是車輛中的冷卻風(fēng)扇。傳統(tǒng)燃油車通常為前置散熱器提供一個(gè) BLDC 發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇,但一些配備較大發(fā)動機(jī)的車型配備了兩個(gè)。電動汽車最多有三個(gè)散熱器風(fēng)扇。雖然沒有發(fā)動機(jī)冷卻,但它們有助于冷卻高壓電池組和牽引電機(jī)逆變器電子控制板。您可以聽到這些風(fēng)扇在 EV 關(guān)閉或?yàn)槠涓邏弘姵亟M充電后繼續(xù)運(yùn)行的聲音。

電動汽車暖通空調(diào)系統(tǒng)中可以使用額外的 BLDC 電機(jī)。傳統(tǒng)燃油車使用發(fā)動機(jī)皮帶驅(qū)動HVAC壓縮機(jī),但電動汽車需要電子電機(jī)直接驅(qū)動壓縮機(jī)。HVAC 系統(tǒng)還需要基于 BLDC 電機(jī)的風(fēng)扇來循環(huán)氣流。

電動汽車中的熱泵

此外,大多數(shù)現(xiàn)代電動壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)都支持熱泵的功能(多一個(gè) BLDC 電機(jī)),一些電動汽車包括一個(gè)。熱泵是一種包括電磁膨脹閥和用于熱交換的制冷劑管路的系統(tǒng),其工作方式類似于反向的空調(diào)。熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率可以比電阻元件正溫度系數(shù)(PTC)加熱器高3至4倍。但是,它只能在>-20°C的環(huán)境中工作良好。

PTC加熱也常用于電動汽車車廂加熱,可在任何溫度下工作。雖然它在將能量轉(zhuǎn)化為熱量方面幾乎100%有效,但PTC的最大缺點(diǎn)是它消耗大量的電池能量。使用PTC加熱器可以顯著縮短電動汽車在寒冷環(huán)境中需要為電池充電之前的行駛距離。

熱管理系統(tǒng)(TMS)是電動汽車的新趨勢。它們將HVAC系統(tǒng)的控制(包括加熱和冷卻壓縮機(jī),空氣循環(huán)風(fēng)扇,膨脹閥和執(zhí)行器)與高壓電池組和牽引電機(jī)逆變器板的溫度控制(包括熱回收和再利用)相結(jié)合并協(xié)調(diào)。TMS可以顯著增強(qiáng)電動汽車的整體功能,TMS的市場潛力非常大。這種復(fù)雜的控制系統(tǒng)還需要ISO26262功能安全和AUTOSAR?支持。

總之,電動汽車中有更多的 BLDC 電機(jī),因此需要更多的電機(jī)控制 MCU。眾所周知,電動汽車對半導(dǎo)體的要求非常高,包括電機(jī)控制MCU。以下是一些基本要求:

CPU 時(shí)鐘頻率

電機(jī)控制專用外設(shè)

AEC Q100 0 級認(rèn)證(-40°C 至 +150°C)

功能安全和自動SAR支持

用于電機(jī)控制的 dsPIC33CK 數(shù)字信號控制器 (DSC)

MicrochipdsPIC33CK數(shù)字信號控制器(DSC)專為電機(jī)控制而設(shè)計(jì)。它們具有獨(dú)特的混合內(nèi)核(MCU 和 DSP 組件),支持高效的 DSP 指令執(zhí)行,而無需承擔(dān) DSP 芯片的高成本。DSC 集成了內(nèi)部高精度 RC 振蕩器和許多高性能模擬外設(shè),包括具有 12.3 ENOB 的 5 位 ADC (10.5 Msps)、用于基準(zhǔn)電壓源的具有 15 位 DAC 的快速 12ns 模擬比較器和高精度運(yùn)算放大器。這些減少了客戶電機(jī)控制板上的外部組件,從而節(jié)省了空間和成本。

DSC DSC 可在 -40°C 至 +150°C 的寬環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作。 此外,其AEC Q-100 0級汽車認(rèn)證使其非常適合汽車和工業(yè)電機(jī)控制應(yīng)用。設(shè)計(jì)中包含許多安全功能,如 DMT、WWDT、FLASH OTP 等,以提高功能安全性。結(jié)合Microchip的功能安全手冊、FMEDA報(bào)告和動態(tài)診斷代碼,dsPIC33CK DSC可以幫助客戶簡化獲得功能安全I(xiàn)SO 26262認(rèn)證的流程。

此外,Microchip還提供非常全面的電機(jī)控制硬件開發(fā)工具和軟件算法支持的生態(tài)系統(tǒng)。例如,稱為 motorBench? 開發(fā)套件的免費(fèi)軟件圖形用戶界面 (GUI) 使您能夠使用磁場定向控制 (FOC) 算法在幾分鐘內(nèi)啟動和運(yùn)行 BLDC 電機(jī)。另一個(gè)名為X2C-Scope的免費(fèi)工具是電子示波器,它極大地方便了調(diào)試電機(jī)操作或PC上的任何應(yīng)用程序代碼

dsPIC33通道雙核DSC電機(jī)控制

Microchip的dsPIC33CH雙核DSC非常適合將多個(gè)基于BLDC電機(jī)的水泵和/或冷卻風(fēng)扇的控制組合到一個(gè)控制器中,以節(jié)省資金和空間。這些 DSC 具有兩個(gè)運(yùn)行頻率高達(dá) 100 MHz 的獨(dú)立內(nèi)核,以及支持兩個(gè)或三個(gè) BLDC 電機(jī)所需的所有電機(jī)控制外設(shè)。

審核編輯:郭婷

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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