汽车电机控制解决方案文档格式.docx

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　　电机控制器技术参数如下表：

　　表1-1电机控制器技术参数

　　二、电动客车电控整体解决方案

　　三、主要技术创新点：

　　1、造型新颖

　　依思普林电机控制器的箱体是铝合金一体压铸，防护等级达到IP67。

体积小，重量轻，造型新颖，突出了“绿色、环保”的主题。

　　2、自主知识产权汽车级大功率IGBT模块技术

　　目前国内市场上电机控制器多采用标准封装的工业级的IGBT模块，由于模块不是针对电动客车应用设计，IGBT模块采用的材料、结构及长期可靠性均无法满足电动客车的应用要求，

　　依思普林自主开发的1200V/400A～800A六单元IGBT模块完全针对电动客车应用设计，具有小体积、高功率密度、低热阻（热阻相比传统模块降低33%以上）、高长期可靠性的特点，模块性能达到国际先进水平。

　　图3-1IGBT模块（1200V/400A～800A）结构图

（1）为提高模块抗机械振动和机械冲击能力，模块内部连接均采用铝线进行软连接，避免了传统模块的焊接方式，同时电极均采用注塑的方式埋入塑料外壳中，保证了模块内部连接的长期可靠性，满足电动大巴长期振动的应用要求；

（2）模块采用三相全桥设计，使模块更加紧凑，同时根据应用需求，优化安装和连接方式，便于电容、驱动电路等布置，帮助用户降低应用系统体积。

　　（3）采用IGBT模块和电机控制器散热器一体化设计，直接水冷，有效降低系统热阻，提高系统功率密度。

　　篇二：

电动汽车动力总成控制系统方案详解

　　电动汽车动力总成控制系统方案详解来源：

网站整理

　　[导读]长期以来，诸如永磁同步电机（PMSM）和感应电机等三相交流电机，被广泛地应用于工业控制系统。

在汽车应用领域，这些电机还是相对时新的装置，目前正被逐渐用作传统内燃机的补充品或替代品。

感应电机工业控制汽车电子

　　长期以来，诸如永磁同步电机（PMSM）和感应电机等三相交流电机，被广泛地应用于工业控制系统。

PMSM采用的绕组为三相正弦分布绕组和机械位移绕组。

三相正弦波和时间位移电流可以产生旋转磁场。

这一旋转磁场使电机转动，通过（逆变器中的）MOSFET切换电机绕组的电流而产生。

磁场定向控制（FOC）算法为电机电流控制生成PWM模式。

转子的位置和电流持续不断地被检测。

基于高性能微控制器的高效FOC系统，为电动汽车和混合动力汽车驱动提供安全高效的解决方案创造了条件（图1）。

　　图1：

运行于FOC模式的32位TriCore微控制器。

　　AUDOMAX产品系列的PWM生成方式

　　英飞凌的32位AUDOMAX系列微控制器内装一枚主内核（TriCoreCPU，浅绿色）和一枚快速协处理器（被称为PCP

　　，深绿色）。

这种非对称架构能够利用PCP高效处理外围设备，而无需中断在TriCoreCPU上运行主算法的处理进程。

PCP负责处理关键的实时中断负荷，因此可减轻CPU的负担。

　　有两种方案可以生成驱动逆变器的可生成非常复杂的PWM模式，例如非对称死区时间生成或定制模式。

外设模块CCU6是一个低端方案，可用于生成中心对齐和边缘对齐的PWM模式。

相比GPTA而言，CCU6可以以较低的软件开销直接支持PWM信号生成，同时，无需配置多个定时器单元。

　　CCU6和GPTA这两个模块都具备触发功能，能够让PWM信号和A/D电流测量实现无延迟的等时同步（参见箭头“触发事件”）。

作为一个附加的安全特性，每个GPTA模块都配有“紧急模式停止信号”，可用于设置安全开关。

针对TriCoreAUDOMAX微控制器系列的所有成员，提供了一个基于PRO-SIL的安全平台，它包含硬件（安全看门狗CIC61508）和软件（SafeTcore驱动程序），可满足ASIL认证的B级至D级要求。

　　通过模数转换器（ADC）测量电流

　　图1所给示例对电机的两个相电流进行了测量，并采用了一个模数转换器对其进行转换。

基于逐次逼近寄存器（SAR），该模数转换器具备很高的精度（12位分辨率），并且转换时间小于1微秒。

由两个已知的相电流可以计算出第三个相电流。

针对更高的安全要求，建议对电机的第三个相电流进行额外的测量。

针对这一应用，带有第三个模数转换模块的微控制器可供选择。

　　连接旋转变压器和编码器

　　旋转变压器将PMSM转子的角位移转换为一个电气值。

一般情况下，可利用一个附加的正切函数电路从两个信号（正弦/余弦）导出转子的角度值。

旋转变压器电路的信号输出至SPI总线，也可由微控制器直接读取旋转变压器的正弦和余弦信号。

还有一种可选的方式是读取编码器信号，在运行于微控制器GPT12的编码器接口中对其进行调理，再反馈到控制算法。

　　AUTOSAR之外重复利用汽车电子软件

　　近年来，汽车电子软件和通信已通过OSEK、AUTOSAR、FlexRay等规范而标准化。

除标准化软件成分以外，汽车电子系统还使用了可在多种应用中被重复利用的控制算法。

如今，电机控制由分布在汽车车身、底盘和动力总成系统各处的电子控制单元（ECU）来完成。

MC-ISAReMotor驱动程序提取了三相电机应用中电流控制的一般特性，设计用于支持多种位置信息采集模式和逆变器控制装置。

　　三相电机控制

　　英飞凌AUDOMAX系列非常适用于电机的控制。

TriCore架构和MC-ISAReMotor驱动程序可采用高级控制策略控制多台三相电机，包括无刷直流电机（BLDC）块交换（blockcommutation，BC）及永磁同步电机（PMSM）磁场定向控制（FOC）。

单一微控制器甚至还能同时支持BLDC和PMSM电机控制。

相比于其他类型的电机而言，采用FOC控制的PMSM电机能效更高、磨损更小，并且可以实现精确控制和定位。

特别是，这种电机支持线性转矩控制，为将其用于混合电动汽车动力总成系统奠定了基础。

　　图2显示了MC-ISAReMotor驱动程序的电流控制环路，右侧为复杂设备驱动（CDD）。

这个时间关键型电流控制环路在中断上下文中进行处理，处理时间不超过50微秒。

左侧是附加的用于位置和转速控制的软件成分（SWC），由应用程序提供。

　　图2：

电机控制中的电流控制环。

　　位置检测和电流检测模式

　　为符合精确定位的要求，MC-ISAReMotor通过采用霍尔传感器外加增量编码器和旋转变压器，实现了典型高分辨率检测模式。

此外，还可将无传感器FOC用于故障安全模式。

对于成本敏感的应用，AUDOMAX系列支持直接旋转变压器模式，该模式通过软件和分立元器件实现，避免了配备外置旋转变压器IC的需要，这能使每个控制单元在成本上降低2美元左右。

与此同时，MC-ISAReMotor可以支持两相或直流母线电流测量模式（图3）。

　　图3:

MC-ISAReMotor操作模式。

　　此软件可划分为两个组成部分：

不依赖于硬件和依赖于硬件的成分。

不依赖于硬件的模块用于EmoControl、位置信息采集PA和FOC（图4）。

因此，EmoControl是通过FOC控制方向和电流的主要模块。

送入电机的电流决定了转矩。

MC-ISAReMotor驱动向应用程序反馈电机位置和转速信息。

位置信息采集PA模块负责从旋转变压器和编码器信号中提取角度信息。

具备Park-Clarke变换和空间矢量调制（SVM）的FOC，是通过检测给定电流和位置来设置新电流的主要部分。

　　图4：

磁场定向控制（FOC）模块框图。

　　硬件相关的模块，包括重复使用的AUTOSARMCAL驱动（ADC、SPI、DIO），或PWM信号生成（EmoPwm驱动CCU6）和编码器接口EmoIcu（通过GPT12读取编码信号）的专用模块。

客户编写的位置和转速控制代码，可以按标准软件成分（SW-C）添加，就像AUTOSAR所提供的一样。

　　为支持符合安全要求的应用，从一开始设计软件成分时就考虑安全要求非常重要。

在ECU的开发阶段应明确应用的特定需求，并且，这些需求将随应用的不同而不同。

此外，为支持安全应用，还应考虑现成电机驱动的某些安全因素。

MC-ISAReMotor采用符合ISO26262的软件开发流程开发而成，并可支持安全相关系统中的三相电流测量。

　　英飞凌eMotor主要优势概述

　　英飞凌AUDOMAX系列和MC-ISAReMotor驱动，可并行控制多达4台PMSM或BLDC电机，同时还能满足应用任务控制所需的性能。

MC-ISAReMotor和标准AUTOSARMCAL驱动由同一配置工具整合，因此，用户可在同一界面中为AUTOSARMCAL和MC-ISAReMotor驱动配置微控制器资源，为无缝配置不同软件模块创造了条件。

汽车ECU开发人员可专注于电机的应用相关控制，而无需改编电机的控制算法。

为降低系统成本，AUDOMAX系列还支持直接旋转变压器模式，免除了加装旋转变压器IC的需要。

AUDOMAX系列和MC-ISAReMotor驱动被设计用于支持安全应用。

　　篇三：

汽车技术及车身和动力系统解决方案

　　汽车技术及车身和动力系统解决方案

　　随着人们对汽车舒适性等方面要求的提高，车身电子控制和动力性的重要性日益突显，越来越多的汽车开始装备高性能的车身控制系统和先进的管理系统。

这类系统的增加和升级为半导体器件的应用开辟了巨大的空间。

　　但是，面对环保和丰富消费者体验的需求，以及汽车器件的最严格规范，制造商一方面要在产品的设计和制造等方面更加注重可靠性指标的认证，另一方面也要保证产品在提供更高性能的同时，符合环保节能方面的要求。

本文将结合安森美半导体的汽车技术专长，谈谈汽车车身及动力系统解决方案所采用的各种器件。

　　先进的汽车工艺技术

　　汽车电子设备的增加使汽车的各个部分都无法避免寄生信号，甚至可能出现80VV的峰值，汽车设计团队必须考虑到这一点。

用于汽车的模块和组件需要能够承受这种峰值并保证实现应有的功能。

安森美半导体利用成熟的汽车技术能力，开发了一套专门的高电压汽车电源技术，实现复杂的高电压系统级芯片（SoC）解决方案，满足最大电压和数字门集成的要求。

　　同时，汽车中越来越多的电子含量对电磁兼容性的要求越来越高，汽车制造商也制定了相应的性能标准，旨在使车载网络（IVN）应用拥有更高的抗ESD脉冲和抗EMI能力。

安森美半导体利用创新的I3T50/I3T80技术提供最佳的一流器件，通过深沟槽隔离等工艺既实现了先进功能，又保证了可靠设计，降低了芯片上不同单元（cell）结构之间的干扰。

　　安森美半导体的一系列技术允许使用高达100V的电源，有利于元件的集成——包括嵌入式微处理器内核。

安森美半导体的汽车ASIC和专用标准产品（ASSP）解决方案广泛用于动力总成（包括环境温度≥150℃的高温应用）、安全、车身、仪表板、IVN、传感器和驱动器应用。

　　安森美半导体是汽车MOSFET市场的主要供应商。

除了平面MOSFET产品系列，该公司还提供40V和60V沟槽MOSFET。

沟槽技术是为低Rds（（on））开关应用优化的，与平面技术相比，更适用于线性操作模式。

　　安森美半导体车身及便利应用解决方案

　　车身电子及便利应用包括气候控制、智能接线盒、前照灯调节与电源控制、雨刷和光传感、后视镜控制、座椅位置/加热/冷却、车门模块、方向盘传感器等。

　　这里以车身暖通空调（（HVAC）的控制、通信和电源，以及直流电机驱动器为例介绍。

　　1.车身HVAC的控制、通信和电源

　　HVAC包括多个子系统：

其一是汽车加热及通风系统，从外部管道吸入清新空气进入车厢;

进入的空气可以通过连接引擎冷却系统的小型发热芯来加热。

其用途是提高乘客的舒适和安全度。

其二是空调制冷系统，将车内热量转移到不断循环的蒸发和冷凝的外部空气中，降低空气的温度和湿度。

其三是控制头，即带有用户界面的ECU（（电子控制单元）。

HVAC框图

　　图1是HVAC的框图，图中绿色的部分都会用到安森美半导体的各种器件。

这些器件包括用于I/O保护的二极管和整流器;

　　用于收发器或SBC的接口;

用于电机预驱动器（BLDC、BDC）的IGBT/FET和MOSFET;

用于步进电机驱动的负载/继电器驱动器及接口;

用于控制面板的双极晶体管/数字晶体管（BRT）、接口、模拟开关、标准逻辑、多路转换器;

用于信号调理的放大器和比较器、运算放大器;

用于高端驱动器的驱动器、负载/继电器驱动器、IGBT/FET和MOSFET;

用于电源保护的二极管和整流器、小信号开关二极管、齐纳二极管、肖特基二极管;

用于稳压（线性、开关）的接口、直流-直流（DC-DC）控制器、转换器和稳压器、控制器、线性稳压器;

用于监控的DC-DC控制器、转换器和稳压器;

以及用于低端驱动器的负载/继电器驱动器、IGBT/FET和MOSFET。

　　2.车身HVAC直流电机驱动器

　　目前，最流行的翼板执行器（flapactuator）是将位置信号反馈给微控制器的简单的直流电机。

为了控制直流电机的正向和反向，必须使用全桥配置的两个高端功率级和两个低端功率级。

通常，这些驱动器集成了所需的功能，如过压、过载和过温保护。

此外，SPI接口可以为微控制器提供诊断功能。

　　集成的脉冲计数技术结合额外的信号调节块可以取代分立的位置电位计器。

在脉冲计数应用中，该电路检测直流电机的换向脉冲，并为每个检测到的换向脉冲创建一个脉冲。

通常这些脉

　　冲要反馈到微控制器进行位置检测和位置控制。

安森美半导体为这类电路定制的ASIC已经投产。

　　六路半桥式驱动器NCV7708就是一种灵活的单面高/低端驱动器。

其六个高端和低端通道专门用于电机控制配置，如半桥或全桥。

NCV7708可以通过一个16位SPI接口控制5个直流电机。

该器件还可以控制继电器或指示灯。

图2是该器件的功能框图。

NCV7708功能框图

　　三路半桥驱动器NCV7703可以控制两个直流电机。

功率级的内部连接作为半桥使用，采用SO-14封装的器件可有效减少引脚数量。

图3是该器件的框图。