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使用集成 FOC 電機(jī)控制和高級(jí)傳感器減少 EV 里程焦慮并提高安全性

2388722 2022-11-24 | pdf | 284.46KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

電動(dòng)汽車(chē) (EV) 和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) (HEV)（通常稱為 xEV）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員一直承受著每次充電可提供更多里程的壓力，以減少里程焦慮并降低車(chē)輛碳足跡。與此同時(shí)，他們需要添加更多電機(jī)、傳感器、相關(guān)電子設(shè)備、處理器和軟件，以滿足更高水平的車(chē)輛自主性、用戶功能和安全性，同時(shí)還要降低成本。電動(dòng)汽車(chē) (EV) 和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) (HEV)（通常稱為 xEV）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員一直承受著每次充電可提供更多里程的壓力，以減少里程焦慮并降低車(chē)輛碳足跡。與此同時(shí)，他們需要添加更多電機(jī)、傳感器、相關(guān)電子設(shè)備、處理器和軟件，以滿足更高水平的車(chē)輛自主性、用戶功能和安全性，同時(shí)還要降低成本。用于門(mén)窗、電池冷卻風(fēng)扇、散熱器風(fēng)扇和泵以及其他功能的電機(jī)是一個(gè)特別棘手的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儾粌H會(huì)增加重量，而且還需要先進(jìn)的控制算法，例如磁場(chǎng)定向控制 (FOC)，以最大限度地減少噪音和功耗，同時(shí)確保平穩(wěn)響應(yīng)。由于還需要滿足 ISO 26262 功能安全要求和 AEC-Q100 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)變得復(fù)雜。用于門(mén)窗、電池冷卻風(fēng)扇、散熱器風(fēng)扇和泵以及其他功能的電機(jī)是一個(gè)特別棘手的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儾粌H會(huì)增加重量，而且還需要先進(jìn)的控制算法，例如磁場(chǎng)定向控制 (FOC)，以最大限度地減少噪音和功耗，同時(shí)確保平穩(wěn)響應(yīng)。由于還需要滿足 ISO 26262 功能安全要求和 AEC-Q100 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)變得復(fù)雜。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以求助于各種符合汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，這些設(shè)備提供更高級(jí)別的硬件和軟件，可以簡(jiǎn)化各種功能的設(shè)計(jì)和集成，同時(shí)減少零件數(shù)量和整體尺寸。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以求助于各種符合汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，這些設(shè)備提供更高級(jí)別的硬件和軟件，可以簡(jiǎn)化各種功能的設(shè)計(jì)和集成，同時(shí)減少零件數(shù)量和整體尺寸。本文討論了 EV 和 HEV 設(shè)計(jì)者面臨的問(wèn)題。然后介紹并展示如何使用高度集成的 FOC 無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)控制器和相關(guān)評(píng)估板來(lái)啟動(dòng)高效的 EV/HEV 電機(jī)設(shè)計(jì)。它還展示了用于監(jiān)控電流、3D 位置、速度和方向的各種傳感器，所有這些都來(lái)自一個(gè)來(lái)源本文討論了 EV 和 HEV 設(shè)計(jì)者面臨的問(wèn)題。然后介紹并展示如何使用高度集成的 FOC 無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)控制器和相關(guān)評(píng)估板來(lái)啟動(dòng)高效的 EV/HEV 電機(jī)設(shè)計(jì)。它還展示了用于監(jiān)控電流、3D 位置、速度和方向的各種傳感器，所有這些都來(lái)自一個(gè)來(lái)源Allegro MicroSystemsAllegro MicroSystems。。電動(dòng)汽車(chē)面臨的成本、安全和里程焦慮問(wèn)題電動(dòng)汽車(chē)面臨的成本、安全和里程焦慮問(wèn)題xEV 設(shè)計(jì)者必須解決的問(wèn)題很多，包括車(chē)輛成本、安全性和可靠性——尤其是考慮到車(chē)輛自主性、每次充電的行駛里程（里程焦慮）和電池組壽命不斷提高的水平。xEV 設(shè)計(jì)者必須解決的問(wèn)題很多，包括車(chē)輛成本、安全性和可靠性——尤其是考慮到車(chē)輛自主性、每次充電的行駛里程（里程焦慮）和電池組壽命不斷提高的水平。為了支持安全性和可靠性，需要滿足 ISO 26262 中定義的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能要求的高級(jí)傳感器。出于成本和范圍的考慮，設(shè)計(jì)人員已轉(zhuǎn)向高達(dá) 800 伏的更高電壓電源軌以提高效率并減輕了電纜重量，同時(shí)還利用了電池組設(shè)計(jì)的改進(jìn)。為了支持安全性和可靠性，需要滿足 ISO 26262 中定義的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能要求的高級(jí)傳感器。出于成本和范圍的考慮，設(shè)計(jì)人員已轉(zhuǎn)向高達(dá) 800 伏的更高電壓電源軌以提高效率并減輕了電纜重量，同時(shí)還利用了電池組設(shè)計(jì)的改進(jìn)。例如，更好的電池?zé)峁芾碛兄谘娱L(zhǎng)行駛里程和延長(zhǎng)電池壽命，而改進(jìn)的 EV 和 HEV 牽引逆變器冷卻有助于提高功率和能量密度并減輕重量。例如，更好的電池?zé)峁芾碛兄谘娱L(zhǎng)行駛里程和延長(zhǎng)電池壽命，而改進(jìn)的 EV 和 HEV 牽引逆變器冷卻有助于提高功率和能量密度并減輕重量。雖然更高水平的半導(dǎo)體設(shè)備集成能夠以更小的重量和空間實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能，但必須嚴(yán)格控制必要冷卻風(fēng)扇所需的 BLDC 電機(jī)以優(yōu)化效率。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在電機(jī)控制器柵極驅(qū)動(dòng)器上包含先進(jìn)的電機(jī)控制算法（如 FOC）非常有用。雖然更高水平的半導(dǎo)體設(shè)備集成能夠以更小的重量和空間實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能，但必須嚴(yán)格控制必要冷卻風(fēng)扇所需的 BLDC 電機(jī)以優(yōu)化效率。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在電機(jī)控制器柵極驅(qū)動(dòng)器上包含先進(jìn)的電機(jī)控制算法（如 FOC）非常有用。高性能散熱高性能散熱FOC 可使電動(dòng)機(jī)在整個(gè)速度范圍內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行，并可在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生全扭矩。此外，F(xiàn)OC 可以提供快速平穩(wěn)的電機(jī)加速和減速，這一功能對(duì)于高性能運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中的精確控制非常有用。FOC 可用于為功率高達(dá) 500 瓦的一系列高性能 BLDC 電機(jī)開(kāi)發(fā)高效、緊湊和安靜的低壓 (LV)（50 伏直流電或更低）驅(qū)動(dòng)器。這些通常用于 xEV 高壓 (HV) 電池冷卻風(fēng)扇，以及供暖通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 鼓風(fēng)機(jī)，以及用于 HV 牽引逆變器冷卻系統(tǒng)的液體泵（圖 1）。