PUMBAA elektriauto mootori kontroller (MCU) PMC20A

(1) Energia muundamise funktsioon. Pidurdusenergia taaskasutamine sõiduki sõiduulatuse parandamiseks;

(2) Pöördemomendi täitmise funktsioon. Kontroller saadab mootorikontrollerile negatiivsed pöördemomendi väärtused, et vähendada energia raiskamist;

(3) Aktiivse tühjenemise funktsioon. Suure mahutavusega kondensaatori pikaajaline isetühjenemine kujutab endast kõrgepinge ohutusriske;

(4) Ohutuskaitsefunktsioon. Mootorisüsteem rikete tuvastamise, rikete meeldetuletuse, rikete käsitlemise ja muude ohutuskaitsefunktsioonidega;

(5) Kiire CAN-võrgu sidefunktsioon. Elektrimootori juhtseadme ja kogu sõiduki funktsioonistrateegia efektiivne rakendamine kontrollib mootorisüsteemi ohutut ja usaldusväärset tööd, et tagada sõiduki ohutu töö.

Uute energiaallikatega sõidukites (NEV) on mootori juhtseade (MCU), tuntud ka kui "inverter" või "elektriline juhtimissüsteem", üks "kolmest põhikomponendist" (aku, mootor ja elektriline juhtimissüsteem). Selle jõudlus määrab otseselt sõiduki sõidukogemuse, energiatarbimise ja töökindluse. MCU peamine ülesanne on muundada aku kõrgepinge alalisvool (DC) täpselt ajamimootori jaoks vajalikuks kolmefaasiliseks vahelduvvooluks (AC). Samuti reguleerib see mootori kiirust ja pöördemomenti sõiduki juhtseadme (VCU) käskude põhjal, juhtides seeläbi sõiduki kiirendust, aeglustust ja püsikiirusel töötamist. Selle tööpõhimõtte saab jagada neljaks põhiprotsessiks: "signaali vastuvõtt – energia muundamine – mootori juhtimine – oleku tagasiside".

1. Signaali vastuvõtt: sõiduki juhtimiskäskluste vastuvõtmine

Sõiduki töötamise ajal edastatakse juhi sisendid (nt gaasipedaali asend) esmalt VCU-le. VCU arvutab mootori poolt vajaliku pöördemomendi/kiiruse selliste parameetrite põhjal nagu gaasipedaali ava, sõiduki kiirus, aku laetuse tase ja käiguasend. Seejärel saadab see käsu MCU-le kontrolleri piirkonna võrgu (CAN) siini kaudu.

2. Energia muundamine: alalisvoolu muundamine vahelduvvooluks

Toiteaku väljundisse tuleb kõrgepinge alalisvool (tavaliselt 300 V–800 V), samas kui NEV ajamimootorid (peamiselt püsimagnetiga sünkroonmootorid) vajavad töötamiseks kolmefaasilist vahelduvvoolu. Selle muundamise teostab mikrokontrolleri (MCU) „inverterahel“, mille keskmes on „kolmefaasiline sildinverterahel“, mis koosneb kuuest IGBT-st (isoleeritud paisuga bipolaartransistorist) – kaks faasi kohta (ülemine ja alumine sillaharu). Iga IGBT toimib „juhitava lülitina“. Mikrokontrolleri peamine juhtkiip väljastab PWM-signaale (impulsilaiuse modulatsioon), et täpselt reguleerida kuue IGBT sisse-/väljalülitamise ajastust ja töötsüklit. Näiteks faasi A ülemise sillaharu IGBT sisselülitamine ja alumise sillaharu väljalülitamine ning faasi B alumise sillaharu IGBT sisselülitamine ja ülemise sillaharu väljalülitamine moodustab faaside A ja B vahele vooluahela. Faaside A, B ja C IGBT-de juhtivusjärjestuse tsüklilise juhtimise abil genereerib mikrokontroller reguleeritavat kolmefaasilist vahelduvvoolu (sagedus määrab mootori kiiruse ja amplituud määrab pöördemomendi).

Mikrokontroller）

3. Mootori juhtimine: vahelduvvoolumootori töö

Inverteri vooluringi tekitatud kolmefaasiline vahelduvvool suunatakse otse ajamimootori staatori mähistesse. Staatori mähistest läbi voolav vool loob pöörleva magnetvälja, mis paneb rootori elektromagnetilise jõu mõjul pöörlema. See muundab elektrienergia mehaaniliseks energiaks, mis seejärel edastatakse reduktori ja veovõlli kaudu ratastele, pannes lõpuks sõiduki liikuma.

4. Staatuse tagasiside: suletud ahela juhtimine ja ohutuskaitse

Mikrokontroller ei "anna käske ainult üks kord", vaid kasutab suletud ahelaga juhtimismehhanismi "andurite andmete kogumine → tagasiside reguleerimine", et tagada mootori ettenähtud otstarbel töötamine ja rikete vältimine. Vooluandurid koguvad reaalajas faasivoolusid, pingeandurid jälgivad siini pinget ja temperatuuriandurid jälgivad IGBT-de ja mootori temperatuure. Peamine juhtimiskiip võrdleb "tegelikku voolu/kiirust" "sihtvoolu/kiirusega". Kõrvalekallete ilmnemisel reguleerib see IGBT-de PWM-signaale reaalajas, et korrigeerida vahelduvvoolu väljundparameetreid, stabiliseerides pöördemomenti ja kiirust. Ebanormaalsete signaalide (nt liigne vool, IGBT-de ülekuumenemine) tuvastamisel käivitab mikrokontroller kaitsemeetmed, näiteks väljundvõimsuse vähendamine, IGBT-väljundi väljalülitamine või rikete teatamine VCU-le, hoides ära mootori või mikrokontrolleri kahjustused ja tagades sõiduohutuse.

(MCU)

Kokkuvõte

NEV MCU on keerukas süsteem, mis ühendab jõuelektroonika, mikroelektroonika, juhtimisteooria ja termilise haldamise tehnoloogiad. Intelligentse inverterina kasutab see vektorjuhtimisega suletud ahela algoritme, et täpselt reguleerida jõupooljuhtide (IGBT/SiC) lülitamist, teisendades aku alalisvoolu juhitavaks vahelduvvooluks mootori käitamiseks ja võimaldades tõhusat energia taaskasutamist. Kiire areng MCU tehnoloogias – näiteks üleminek IGBT-delt suurema tõhususega SiC-materjalidele – on võimaldanud tänapäevastel NEV-del saavutada erakordse kiirenduse, sujuva sõidukogemuse ja pikema sõiduulatuse.