Unitat de controlador de motor de vehicle elèctric PUMBAA (MCU) PMC20A

(1) Funció de conversió d'energia. Aconseguir la recuperació d'energia de frenada per millorar l'autonomia del vehicle;

(2) Funció d'execució de parell. El controlador envia valors de parell negatius al controlador del motor per reduir el malbaratament d'energia;

(3) Funció de descàrrega activa. L'autodescàrrega d'un condensador de gran capacitat durant molt de temps comportarà riscos de seguretat d'alt voltatge;

(4) Funció de protecció de seguretat. Sistema de motor amb detecció de fallades, recordatori de fallades, gestió de fallades i altres funcions de protecció de seguretat;

(5) Funció de comunicació de xarxa CAN d'alta velocitat. La realització efectiva de la unitat de control del motor elèctric i de tota l'estratègia de funcionament del vehicle, controla el funcionament segur i fiable del sistema motor per garantir el funcionament segur del vehicle.

En els vehicles de nova energia (NEV), la unitat de control del motor (MCU), també coneguda com a "inversor" o "sistema de control elèctric", és un dels "tres components principals" (bateria, motor i sistema de control elèctric). El seu rendiment determina directament l'experiència de conducció, el consum d'energia i la fiabilitat del vehicle. La funció principal de la MCU és convertir amb precisió el corrent continu d'alt voltatge (CC) de sortida de la bateria en el corrent altern trifàsic (CA) que requereix el motor de tracció. També ajusta la velocitat i el parell del motor en funció de les ordres de la unitat de control del vehicle (VCU), controlant així l'acceleració, la desacceleració i el funcionament a velocitat constant del vehicle. El seu principi de funcionament es pot desglossar en quatre processos principals: "recepció de senyals - conversió d'energia - conducció del motor - retroalimentació d'estat".

1. Recepció de senyals: Recepció d'ordres de control del vehicle

Durant el funcionament del vehicle, les entrades del conductor (per exemple, la posició del pedal de l'accelerador) es transmeten primer a la VCU. La VCU calcula el parell/velocitat objectiu requerit pel motor en funció de paràmetres com l'obertura del pedal de l'accelerador, la velocitat del vehicle, l'estat de càrrega de la bateria (SOC) i la posició de la marxa. A continuació, envia aquesta ordre a la MCU a través del bus de xarxa d'àrea del controlador (CAN).

2. Conversió d'energia: conversió de corrent continu a corrent altern

La bateria d'alimentació emet CC d'alt voltatge (normalment de 300 V a 800 V), mentre que els motors d'accionament NEV (principalment motors síncrons d'imants permanents) requereixen CA trifàsica per funcionar. Aquesta conversió la realitza el "circuit inversor" de la MCU, centrat en un "circuit inversor de pont trifàsic" compost per sis IGBT (transistors bipolars de porta aïllada), dos per fase (braços del pont superior i inferior). Cada IGBT actua com un "interruptor controlable". El xip de control principal de la MCU emet senyals PWM (modulació d'amplada d'impuls) per regular amb precisió el temps d'encesa/apagada i el cicle de treball dels sis IGBT. Per exemple, si s'activa l'IGBT del braç del pont superior de la fase A mentre s'apaga el braç del pont inferior, i si s'activa l'IGBT del braç del pont inferior de la fase B mentre s'apaga el braç del pont superior, es forma un bucle de corrent entre les fases A i B. En controlar cíclicament la seqüència de conducció dels IGBT a les fases A, B i C, l'MCU genera una corrent altern trifàsica ajustable (amb la freqüència que determina la velocitat del motor i l'amplitud que determina el parell).

(UCM)

3. Accionament del motor: Funcionament del motor amb alimentació de corrent altern

El corrent altern trifàsic generat pel circuit inversor s'introdueix directament als debanaments de l'estator del motor d'accionament. El corrent que flueix a través dels debanaments de l'estator crea un camp magnètic giratori, que fa girar el rotor sota la força electromagnètica. Això converteix l'energia elèctrica en energia mecànica, que després es transmet a les rodes a través del reductor i l'eix de transmissió, impulsant finalment el vehicle.

4. Retroalimentació d'estat: control de bucle tancat i protecció de seguretat

L'MCU no només "emet ordres una vegada"; utilitza un mecanisme de control de bucle tancat de "recopilació de dades del sensor → ajust de retroalimentació" per garantir que el motor funcioni com està previst i alhora evitar fallades. Els sensors de corrent recopilen corrents de fase en temps real, els sensors de voltatge controlen el voltatge del bus i els sensors de temperatura rastregen les temperatures dels IGBT i del motor. El xip de control principal compara el "corrent/velocitat real" amb el "corrent/velocitat objectiu". Si es produeixen desviacions, ajusta els senyals PWM dels IGBT en temps real per corregir els paràmetres de sortida de CA, estabilitzant el parell i la velocitat. Si es detecten senyals anormals (per exemple, corrent excessiu, IGBT sobretemperatura), l'MCU activa mesures de protecció com ara reduir la potència de sortida, tallar la sortida dels IGBT o informar de fallades a la VCU, evitant danys al motor o a l'MCU i garantint la seguretat de la conducció.

(UCM)

Conclusió

La MCU NEV és un sistema sofisticat que integra electrònica de potència, microelectrònica, teoria de control i tecnologies de gestió tèrmica. Com a inversor intel·ligent, utilitza algoritmes de bucle tancat controlats per vectors per regular amb precisió la commutació de semiconductors de potència (IGBT/SiC), convertint la CC de la bateria en CA controlable per impulsar el motor i permetent una recuperació d'energia eficient. Els ràpids avenços en la tecnologia de MCU, com ara l'evolució dels IGBT als materials SiC de major eficiència, han permès als NEV moderns aconseguir un rendiment d'acceleració excepcional, experiències de conducció suaus i una autonomia més àmplia.