PUMBAA elektrotransportlīdzekļa motora vadības bloks (MCU) PMC20A

(1) Enerģijas pārveidošanas funkcija. Veicināt bremzēšanas enerģijas atgūšanu, lai uzlabotu transportlīdzekļa nobraucamo attālumu;

(2) Griezes momenta izpildes funkcija. Kontrolieris nosūta motora kontrollerim negatīvas griezes momenta vērtības, lai samazinātu enerģijas zudumus;

(3) Aktīvās izlādes funkcija. Liela ietilpības kondensatora pašizlāde ilgstoši radīs augstsprieguma drošības riskus;

(4) Drošības aizsardzības funkcija. Motora sistēma ar kļūmju noteikšanu, kļūmju atgādināšanu, kļūmju apstrādi un citām drošības aizsardzības funkcijām;

(5) Ātrdarbīga CAN tīkla komunikācijas funkcija. Efektīvi īstenojot elektromotora vadības bloku un visu transportlīdzekļa funkciju stratēģiju, tiek kontrolēta motora sistēmas droša un uzticama darbība, lai nodrošinātu transportlīdzekļa drošu darbību.

Jaunās enerģijas transportlīdzekļos (NEV) motora vadības bloks (MCU), kas pazīstams arī kā "invertors" vai "elektriskā vadības sistēma", ir viens no "trim galvenajiem komponentiem" (akumulators, motors un elektriskā vadības sistēma). Tā veiktspēja tieši nosaka transportlīdzekļa braukšanas pieredzi, enerģijas patēriņu un uzticamību. MCU galvenā funkcija ir precīzi pārveidot akumulatora izvadīto augstsprieguma līdzstrāvu (DC) trīsfāžu maiņstrāvā (AC), kas nepieciešama piedziņas motoram. Tas arī regulē motora ātrumu un griezes momentu, pamatojoties uz transportlīdzekļa vadības bloka (VCU) komandām, tādējādi kontrolējot transportlīdzekļa paātrinājumu, palēninājumu un darbību ar nemainīgu ātrumu. Tā darbības principu var iedalīt četros galvenajos procesos: "signāla satveršana – enerģijas pārveidošana – motora vadīšana – statusa atgriezeniskā saite".

1. Signāla uztveršana: transportlīdzekļa vadības komandu saņemšana

Transportlīdzekļa darbības laikā vadītāja ievades dati (piemēram, akseleratora pedāļa pozīcija) vispirms tiek pārsūtīti uz VCU. VCU aprēķina motoram nepieciešamo mērķa griezes momentu/ātrumu, pamatojoties uz tādiem parametriem kā akseleratora pedāļa atvērums, transportlīdzekļa ātrums, akumulatora uzlādes stāvoklis (SOC) un pārnesuma pozīcija. Pēc tam tas nosūta šo komandu uz MCU, izmantojot kontrollera apgabala tīkla (CAN) kopni.

2. Enerģijas pārveidošana: līdzstrāvas pārveidošana maiņstrāvā

Strāvas akumulators izvada augstsprieguma līdzstrāvu (parasti 300 V–800 V), savukārt NEV piedziņas motoriem (galvenokārt pastāvīgā magnēta sinhronajiem motoriem) darbībai nepieciešama trīsfāžu maiņstrāva. Šo pārveidošanu veic mikrokontrollera (MCU) "invertora ķēde", kuras centrā ir "trīsfāžu tilta invertora ķēde", kas sastāv no sešiem IGBT (izolētu vārtu bipolāriem tranzistoriem) — pa diviem katrā fāzē (augšējā un apakšējā tilta svira). Katrs IGBT darbojas kā "vadāms slēdzis". Mikrokontrollera galvenā vadības mikroshēma izvada PWM (impulsa platuma modulācijas) signālus, lai precīzi regulētu sešu IGBT ieslēgšanas/izslēgšanas laiku un darba ciklu. Piemēram, ieslēdzot A fāzes augšējo tilta sviras IGBT, vienlaikus izslēdzot apakšējo tilta sviru, un ieslēdzot B fāzes apakšējo tilta sviras IGBT, vienlaikus izslēdzot augšējo tilta sviru, starp A un B fāzēm veidojas strāvas cilpa. Cikliski kontrolējot IGBT vadīšanas secību A, B un C fāzēs, mikrokontrolleris ģenerē regulējamu trīsfāžu maiņstrāvu (ar frekvenci, kas nosaka motora ātrumu, un amplitūdu, kas nosaka griezes momentu).

Mikrokontrolleris (MCU)

3. Motora vadīšana: maiņstrāvas motora darbība

Invertora ķēdes ģenerētā trīsfāžu maiņstrāva tiek tieši ievadīta piedziņas motora statora tinumos. Strāva, kas plūst caur statora tinumiem, rada rotējošu magnētisko lauku, kas elektromagnētiskā spēka ietekmē liek rotoram griezties. Tas pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā, kas pēc tam caur reduktoru un piedziņas vārpstu tiek pārnesta uz riteņiem, galu galā darbinot transportlīdzekli.

4. Statusa atsauksmes: slēgtas cilpas vadība un drošības aizsardzība

Mikrokontrolleris (MCU) ne tikai "izdod komandas vienreiz"; tas izmanto slēgtas cilpas vadības mehānismu "sensoru datu vākšana → atgriezeniskās saites regulēšana", lai nodrošinātu motora paredzēto darbību, vienlaikus novēršot kļūmes. Strāvas sensori vāc fāzes strāvas reāllaikā, sprieguma sensori uzrauga kopnes spriegumu, un temperatūras sensori izseko IGBT un motora temperatūru. Galvenā vadības mikroshēma salīdzina "faktisko strāvu/ātrumu" ar "mērķa strāvu/ātrumu". Ja rodas novirzes, tā reāllaikā pielāgo IGBT PWM signālus, lai koriģētu maiņstrāvas izejas parametrus, stabilizējot griezes momentu un ātrumu. Ja tiek konstatēti neparasti signāli (piemēram, pārmērīga strāva, IGBT pārkaršana), MCU aktivizē aizsardzības pasākumus, piemēram, izejas jaudas samazināšanu, IGBT izejas atslēgšanu vai kļūmju ziņošanu VCU, novēršot motora vai MCU bojājumus un nodrošinot braukšanas drošību.

(MCU)

Secinājums

NEV MCU ir sarežģīta sistēma, kas apvieno jaudas elektroniku, mikroelektroniku, vadības teoriju un termiskās pārvaldības tehnoloģijas. Kā inteliģents invertors tas izmanto vektoru vadītus slēgtas cilpas algoritmus, lai precīzi regulētu jaudas pusvadītāju (IGBT/SiC) komutāciju, pārveidojot akumulatora līdzstrāvu vadāmā maiņstrāvā motora darbināšanai un nodrošinot efektīvu enerģijas atgūšanu. Straujā MCU tehnoloģijas attīstība, piemēram, pāreja no IGBT uz augstākas efektivitātes SiC materiāliem, ir ļāvusi mūsdienu NEV sasniegt izcilu paātrinājuma veiktspēju, vienmērīgu braukšanas pieredzi un palielinātu nobraucamo attālumu.