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电动汽车电机驱动系统多功能控制总成的开发与应用

TP5平台是我司面向电动商用车范围研发出的新一代(第5代)电机驱动体例众性能把握总成,其正在体积、重量以及牢靠性和兼容性方面都有昭彰的上风。为了完成DC/AC逆变(将电池直流高压转化为三交友流高压)、高压配电(将电池高压电配送给后端高压负载操纵)、DC/24VDC(将电池高电压转化为低压24V)性能集成,抵达低重本钱、减小体积的主意,TP5把握总成及其相闭架构安排如图1所示。把握总成输入电压由动力电池供应,其DC/AC逆变性能为驱动电机、发电机、助力转向电机(ESP)、空压机电机(ACM)供应三交友流高压电,驱动每台电机的三交友流电由3个IGBT模块把握(每个IGBT模块囊括上下两个桥臂);其高压配电性能为电空调、电除霜、电加热等高压直流电器配电,高压配电电道上均配有保障,对高压回道实行珍爱;DC/24VDC的性能是将电池高电压转换为低压24V,供整车低压蓄电池充电和其他低压负载用电。

TP5把握总成直流总线上没有安设熔断器,这是由于动力电池包里依然配置了一个熔断器。上述的DC/AC逆变、高压配电和DC/24VDC三性格能模块共用统一个主接触器和预充电电道,便于上、下电的同一把握,也低重本钱。全豹性能模块都从统一个直流母排上取电,机闭容易,能够俭省铜的用量。4组DC/AC逆变模块电道共用统一个维持电容,这种体例的电容的值和体积比拟于各个DC/AC逆变模块孤单操纵一个电容(共需4个电容)的总和要小,可大幅低重电容本钱。采用集成安排后,主电道占用的体积减小了,使得箱体和散热器的质料裁减,也低重了本钱。1)总体安排。集成把握器凡是需求众块印制电道板来完成整体把握电道性能,各性能电道的划分和集成是一个安排难点。安排历程中需求对机闭安放、信号毗连、性能完成、本钱优化等要素实行归纳切磋。而该把握总成采用一块印制电道板来完成对全豹性能单位的把握,即该电道板集成了整车把握电道、驱动电机变流把握电道、发电机变流把握电道、油泵电机变流把握电道和气泵电机变流把握电道。俭省了把握总成内部空间、低重了相应部件的本钱,完成了电源、MCU等民众资源共享,消亡了电道板间的信号毗连线束,抬高了把握电道的牢靠性。裁减了电道板的数目,有利于简化批量筑设执掌。把握电道总体安排框图如图2所示。

2)把握电源安排。前几代把握总成把握板电源采用非隔断体例,即电道板电子芯片供电电源的地(低压负)与DC/24VDC模块的地(低压负)未做隔断惩罚,是直接导通的,这导致箱体上的搅扰信号直接窜入供电电源。TP5对此实行了革新,即将DC/24VDC模块供电管脚与其他电道把握电源供电管脚离开,孤单为DC/24VDC模块装备一起把握电源地,从而使DC/24VDC模块取电点与其他把握电道尽量远离,避免把握总成箱体上的搅扰信号通过DC/24VDC模块地直接传到把握电道上[1-3];别的,把握电源电道上还安设了共模电感、差模电感和差模电容,进一步加添了罗致和逼迫电源上的搅扰本事。图3为把握板电源道理框图。

3)CAN收集集成安排。为了完成TP5内部各性能模块的通信和把握性能,通过可编程逻辑器件活络修建其CAN收集收发器,不只完成了其内部收集的高速牢靠传输,况且也低重了众个CAN收集对外的硬件安排本钱。图4为其CAN收集框图,此中CAN2的整车把握数据包罗了空调、电池灭火器、胎压、水泵等与整车干系的零部件数据。

4)温度采样安排。TP5温度采样集成电道能兼容PT100和NTC等区别类型的温度传感器,抬高了温度采样性能的活络性。通过MAX31865AAP芯片实行差分采样,识别区别类型的温度传感器。图5为温度采样道理框图。

5)珍爱逻辑安排。正在珍爱逻辑上,TP5的驱动板配置了模块阻碍停机珍爱,把握板配置了硬件过流停机珍爱。用于驱动电机和发电机的三块驱动板共用一个模块阻碍上传通道,但因为驱动板输出的模块阻碍信号为集电极开道型式,且低电平吐露阻碍,高电平吐露寻常,当一块驱动板报出模块阻碍后,纵然其他两块驱动板寻常,信号仍旧被拉低,所以,轻易一块驱动板模块的阻碍信号都能触发TP5模块的阻碍停机珍爱形式。

把握总成的机闭安排不只断定了产物的外观品格,况且对产物的可筑设性和产物的电、磁、热机能也有着紧张影响。机闭集成安排能够减小产物体积、改观部件与整车的接口。TP5机闭安排根基沿用了我司前几代电控产物机闭安排计划,但器件双面安放、箱体与散热器一体化锻制是其两大革新之处。

前几代电控产物均采用器件单面安放计划,这导致部门器件间隔散热器较远,不行抵达优良的散热恶果,别的也加添了把握器内部拆装的难题。TP5把握总成集成了2个驱动电机把握逆变器和2个辅助电机把握逆变器,这4个逆变器共用统一个维持电容。TP5将这4个逆变器的IGBT模块安放正在散热器正面,将其维持电容安放到散热器的后面,维持电容电极穿过散热器,变成以维持电容电十分子为中央、IG-BT模块背靠背对称漫衍的机闭安放体例,全豹IGBT模块直流侧端子和维持电容端子通过低感复合母排毗连为一体[7-9]。该机闭安放体例使得统一逆变器每相之间的电流途径、逆变器电道与维持电容之间的电流途径以及各个逆变器之间的电流途径都抵达最短,有用地缩短了能量互换通道,减小了发烧损耗,低重了内部电磁辐射搅扰。

因为复合母排、IGBT端子、电容电极以及它们之间的毗连螺栓都召集正在一个较小的区域内,通过限度填充导热胶,能够使这些部件通过水冷散热器实行疾速地传导散热,从而提拔了直流侧电道的载流本事,减小了直流侧电道部件向地方的热量辐射。

比拟于前几代电控产物箱体与散热器的分体锻制,TP5把握总成采用了箱体外壳与散热器一体化锻制机闭安排,上下双层安放,散热器位于中心,并将起防护感化的外壳与散热器底板操纵铝合金锻制手艺一体化成型,起紧要散热感化的散热器基板孤单成型,再将两者通过搅拌摩擦焊集成为一个满堂。这种机闭安排具有以下利益:①将古代的平摊式安放体例改为立体空间式安放体例,空间操纵率高。②散热本事强。古代散热器只操纵了一个散热面,另一散热面无散热元器件安放,TP5把握总成则将发烧功率小的DC/24VDC模块、电力电容等元器件安放正在散热器后面,将发烧功率大的IGBT模块安放正在基板侧正面,充满操纵了散热器的散热本事。③散热器机闭型式、加工体例抉择活络。可遵循本质散热恳求抉择本钱很低的高温铝合金锻制成型、半固态锻制成型、挤压成型体例,或采用散热本事强的CNC成型体例,后续优化潜力大。

TP5把握总成完成了众性能集成的同时,极大地减小了箱体和散热器的重量和本钱,完成了产物的高功率密度目标。该把握总成或许疾速立室于各类动力体例及车型,目前已周密行使于时期电动的8~12m纯电动、插电式电动客车和其他车企的电动客车。

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作者: sheep

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