Unidade de controlador de motor de veículo elétrico Pumbaa (MCU) PMC10A

Principais funções do MCU

A unidade de controle do motor é o cubo central de controle do motor de veículo elétrico, que desempenha muitas funções importantes para garantir uma direção suave e eficiente. Sua principal função éPara converter o DC (corrente direta) fornecida pela bateria na energia elétrica trifásica (CA) Isso dirige o motor.

Além disso, o MCU monitora os principais parâmetros como temperatura, corrente e tensão para otimizar o desempenho do motor e impedir a falha potencial. Também pode controlar com precisão a velocidade, o torque e a direção do motor e a potência de saída correspondente do motor de acordo com a entrada do motorista ou do sistema de controle do veículo.

▎ As principais funções da unidade de controle motor (MCU) são: Torque e velocidade do motor de controle

▎start/Pare o motor

▎ Falha elétrica de prevenção

▎ Provide proteção contra sobrecarga

▎ Troca a direção da rotação do motor

▎ Freio regenerativo

MCU é uma arquitetura típica de hardware

A figura a seguir mostra um diagrama de arquitetura de hardware típico de um MCU. É composto principalmente por fonte de alimentação, circuito de detecção de corrente, circuito do inversor (VSI), pode transcepter e MCU.

▎Microcontroller MCU: A principal entrada de controle do próprio microcontrolador vem de um sinal de comutador que o driver pode controlar. O sinal do interruptor determinará como o ciclo de trabalho do pulso do PWM muda para obter a velocidade e o torque necessários. Para realizar a alta eficiência e o controle rápido, o microcontrolador pode implementar o controle do FOC.

▎vsi (inversor da fonte de tensão): A principal função do VSI é converter CC em CA através do feedback da posição do motor. Em geral, o VSI usa seis IGBTs. No entanto, para melhorar a capacidade atual do inversor, a combinação paralela de IGBTS também será usada. Motores de baixa tensão (normalmente abaixo de 100V) usam MOSFET (transistor de efeito de campo semicondutores de óxido de metal), enquanto os motores de alta tensão usam os interruptores de energia GaN e os motoristas de transistor bipolar (IGBT).

▎ Circuito de detecção da corrente: Para corrente de fase do motor de indução, é usado um sensor de corrente baseado no efeito Houle. Em geral, dois sensores atuais são usados ​​para detectar a corrente bifásica e a corrente da terceira fase é derivada desses dois sensores.

▎Power: diferentes níveis de energia são necessários para alimentar microcontroladores, sensores de temperatura do motor e sensores de posição. Além disso, como o microcontrolador possui sensores de corrente integrados, é necessária energia para fornecer a esses sensores a tensão de polarização apropriada. Para atender a esses requisitos, a peça de potência converte a tensão CC da bateria em diferentes tensões, conforme necessário.

Driver Driver: O circuito do driver do portão amplifica o nível de tensão do pulso PWM gerado pelo microcontrolador para acionar o IGBT.

Transceptor: a função do transceptor pode transmitir e receber dados no barramento CAN. A comunicação entre o MCU e outros módulos no veículo é realizada.

Como o MCU funciona

O Microcontrolador MCU é responsável por executar algoritmos complexos de controle e gerenciar a operação geral do motor. Ele também fornece uma interface de comunicação externa (principalmente pode) que permite se comunicar com outras ECUs no sistema e obter informações de controle da VCU. O sinal PWM gerado pelo MCU é amplificado pelo driver do portão e usado para controlar o IGBT da chave de energia. O inversor vsi pode realizar a conversão entre DC e AC. Geralmente, seis IGBTs com três meias-pontes são usados ​​para realizar essa conversão, e o número de conexões paralelas é aumentado para atender aos requisitos atuais do motor. Vários circuitos de detecção e amostragem fornecem feedback dos parâmetros do motor, como posição, corrente de fase, temperatura etc., para um controle preciso.

Existem muitos tipos de motor, como o motor BLDC/PMSM DC e o motor CA. Portanto, o algoritmo de controle do motor usado em veículos elétricos dependerá do motor e do tipo de controle (malha aberta ou de malha fechada).

Os relacionamentos correspondentes são os seguintes:

O futuro do MCU

▎ Controle vários motores. Com o desenvolvimento da indústria de veículos elétricos, os dispositivos de controle de motor fizeram um grande progresso. Uma tendência emergente é o desenvolvimento de dispositivos de controle motor que podem controlar vários motores simultaneamente.

▎ No motor, explore os dois modos acionados por cubo e no meio da direção.

▎ Com a melhoria da integração e eficiência do MCU, a lista de terceira geração de materiais semicondutores será amplamente utilizada no MCU, tipicamente SIC e GAN. Comparados com os interruptores tradicionais à base de silício, os interruptores de energia GAN têm as vantagens de maior velocidade de comutação, menor perda de energia e melhor desempenho térmico. Portanto, o dispositivo de controle motor tem maior eficiência, menor consumo de energia e maior densidade de potência. Os drivers SIC e IGBT podem fornecer mais altos recursos de temperatura operacional e tensão para melhorar o desempenho e a confiabilidade em exigir aplicativos de EV.

▎O Intelectualização do MCU. O aprendizado de máquina e a inteligência artificial no MCU podem proteger a integridade dos dados e reduzir o erro humano.

Com a popularização do veículo elétrico (EV), o papel da Unidade de Controle Motor (MCU) na melhoria do desempenho do VE se torna cada vez mais importante. Acreditamos que, com o progresso contínuo da arquitetura e tecnologia da MCU, o futuro dos veículos elétricos será mais eficiente, poderoso e sustentável.