PUMBAA upravljačka jedinica motora električnog vozila (MCU) PMC20A

(1) Funkcija pretvorbe energije. Ostvaruje povrat energije kočenja kako bi se poboljšao domet vozila;

(2) Funkcija izvršavanja momenta. Regulator šalje negativne vrijednosti momenta regulatoru motora kako bi se smanjio gubitak energije;

(3) Funkcija aktivnog pražnjenja. Samopražnjenje kondenzatora velikog kapaciteta dulje vrijeme predstavlja sigurnosni rizik zbog visokog napona;

(4) Funkcija sigurnosne zaštite. Sustav motora s detekcijom kvarova, podsjećanjem na kvarove, rješavanjem kvarova i drugim funkcijama sigurnosne zaštite;

(5) Funkcija komunikacije putem brze CAN mreže. Učinkovita realizacija upravljačke jedinice elektromotora i strategije funkcioniranja cijelog vozila, kontrola sigurnog i pouzdanog rada motornog sustava kako bi se osiguralo sigurno upravljanje vozilom.

U vozilima s novim izvorima energije (NEV), upravljačka jedinica motora (MCU), poznata i kao "inverter" ili "električni upravljački sustav", jedna je od "tri glavne komponente" (baterija, motor i električni upravljački sustav). Njegove performanse izravno određuju iskustvo vožnje vozila, potrošnju energije i pouzdanost. Primarna funkcija MCU-a je precizno pretvaranje visokonaponskog istosmjernog napona (DC) iz baterije u trofaznu izmjeničnu struju (AC) potrebnu za pogonski motor. Također podešava brzinu i okretni moment motora na temelju naredbi iz upravljačke jedinice vozila (VCU), čime kontrolira ubrzanje, usporavanje i rad vozila konstantnom brzinom. Njegov princip rada može se podijeliti u četiri glavna procesa: "prijem signala - pretvorba energije - vožnja motora - povratna informacija o statusu".

1. Prijem signala: Prijem naredbi za upravljanje vozilom

Tijekom rada vozila, vozačevi unosi (npr. položaj papučice gasa) prvo se prenose na VCU. VCU izračunava ciljani okretni moment/brzinu potrebnu za motor na temelju parametara kao što su otvor papučice gasa, brzina vozila, stanje napunjenosti baterije (SOC) i položaj stupnja prijenosa. Zatim šalje ovu naredbu MCU-u putem CAN (Controller Area Network) sabirnice.

2. Pretvorba energije: Pretvaranje istosmjerne u izmjeničnu struju

Baterija daje visokonaponski istosmjerni napon (obično 300 V – 800 V), dok pogonski motori NEV-a (pretežno sinkroni motori s permanentnim magnetima) za rad zahtijevaju trofaznu izmjeničnu struju. Ovu pretvorbu izvodi "inverterski sklop" MCU-a, smješten na "trofaznom mostnom inverterskom sklopu" sastavljenom od šest IGBT-a (bipolarnih tranzistora s izoliranim vratima) – dva po fazi (gornji i donji krakovi mosta). Svaki IGBT djeluje kao "upravljačka sklopka". Glavni kontrolni čip MCU-a daje PWM (pulsno-širinska modulacija) signale za preciznu regulaciju vremena uključivanja/isključivanja i radnog ciklusa šest IGBT-a. Na primjer, uključivanjem gornjeg kraka mosta faze A dok se isključuje donji krak mosta, te uključivanjem donjeg kraka mosta faze B dok se isključuje gornji krak mosta, formira se strujna petlja između faza A i B. Cikličkim upravljanjem slijedom provođenja IGBT-a u fazama A, B i C, MCU generira podesivu trofaznu izmjeničnu struju (s frekvencijom koja određuje brzinu motora i amplitudom koja određuje moment).

(MCU)

3. Pogon motora: Rad motora na izmjeničnu struju

Trofazna izmjenična struja koju generira inverterski krug izravno se dovodi u namote statora pogonskog motora. Struja koja teče kroz namote statora stvara rotirajuće magnetsko polje koje pokreće rotor pod utjecajem elektromagnetske sile. To pretvara električnu energiju u mehaničku energiju, koja se zatim prenosi na kotače putem reduktora i pogonskog vratila, što u konačnici pokreće vozilo.

4. Povratne informacije o statusu: Upravljanje zatvorenom petljom i sigurnosna zaštita

MCU ne samo da "izdaje naredbe jednom"; on koristi mehanizam upravljanja zatvorene petlje "prikupljanje podataka senzora → podešavanje povratne veze" kako bi osigurao da motor radi kako je predviđeno, a istovremeno sprječava kvarove. Senzori struje prikupljaju fazne struje u stvarnom vremenu, senzori napona prate napon sabirnice, a senzori temperature prate temperature IGBT-a i motora. Glavni upravljački čip uspoređuje "stvarnu struju/brzinu" s "ciljanom strujom/brzinom". Ako se pojave odstupanja, prilagođava PWM signale IGBT-a u stvarnom vremenu kako bi ispravio parametre AC izlaza, stabilizirajući okretni moment i brzinu. Ako se otkriju abnormalni signali (npr. prekomjerna struja, IGBT-i previsoke temperature), MCU pokreće zaštitne mjere kao što su smanjenje izlazne snage, isključivanje IGBT izlaza ili prijavljivanje kvarova VCU-u, sprječavajući oštećenje motora ili MCU-a i osiguravajući sigurnost vožnje.

(MCU)

Zaključak

NEV MCU je sofisticirani sustav koji integrira energetsku elektroniku, mikroelektroniku, teoriju upravljanja i tehnologije termalnog upravljanja. Kao inteligentni inverter, koristi vektorski kontrolirane algoritme zatvorene petlje za preciznu regulaciju prebacivanja energetskih poluvodiča (IGBT/SiC), pretvarajući istosmjernu struju baterije u upravljivu izmjeničnu struju za pogon motora i omogućujući učinkovit oporavak energije. Brzi napredak u MCU tehnologiji - poput evolucije od IGBT-a do SiC materijala veće učinkovitosti - omogućio je modernim NEV vozilima postizanje iznimnih performansi ubrzanja, glatke vožnje i produljenog dometa.