Introduktion til nøglekomponenterne i motorstyringer
Som en kernekomponent i det elektriske køretøjs drivlinje er motorstyringens design og funktion afhængig af det koordinerede arbejde af en række nøglekomponenter.
Følgende er hovedkomponenterne i motorstyringen og deres funktioner:
1. DC-skinne: DC-skinnen er en leder med høj ledningsevne, lav modstand og gode varmeafledningsegenskaber, der forbinder batteripakken og motorstyringen. Det sikrer, at jævnstrøm overføres fra batteripakken til motorstyringen uden tab eller med lavt tab.
2. Inverterstruktur: Kernen i motorstyringen er en trefaset fuldbro-inverter, som er ansvarlig for at konvertere jævnstrøm til trefaset vekselstrøm for at drive vekselstrømsmotoren. Inverteren består af flere effekthalvlederkontakter, som kan opnå præcis styring af motoren ved præcist at styre åbning og lukning af disse kontakter.
3. Undertrykkelse af elektromagnetisk interferens (EMI): Den elektromagnetiske interferens, der genereres af inverteren under drift, reduceres ved at filtrere komponenter såsom X-kondensatorer og Y-kondensatorer. X-kondensatorer og Y-kondensatorer bruges til henholdsvis filtrering mellem elledninger og mellem elledninger og jord. Filmkondensatorer eller keramiske kondensatorer bruges normalt og skal opfylde specifikke sikkerhedsstandarder.
4. Kontrolkredsløb: Styrekredsløbet er motorcontrollerens hjerne, ansvarlig for signalopsamling og implementering af kontrolalgoritme. Det inkluderer normalt en mikrocontroller eller digital signalprocessor (DSP) og relaterede støttekredsløb, hvor kernen er strømmodulet, som er ansvarlig for strømkonvertering.
5. Drivkredsløb: Drivkredsløbet leverer drevsignaler til koblingsenhederne i strømmodulet for at sikre, at de kan skifte nøjagtigt og hurtigt.
6. Køleplade: Kølepladen bruges til at sprede den varme, der genereres af strømmodulet, og holde nøglekomponenterne kørende ved en passende driftstemperatur.
7. Signalopsamling: Motorstyringen skal indsamle trefasede strømsignaler og positionssignaler ved motorenden for at opnå realtidsovervågning af motorstatus. Dette involverer normalt brug af hardware såsom strømsensorer.
8. AC output kobber bus: Forbindelsen mellem motorstyringen og motoren kan bruge en AC output kobber bus til at transmittere trefaset AC strøm. Kobberbusdesignet skal tage højde for lav modstand og høj strømbærende kapacitet.
9. Resolversensorinterface: Motorens positionssignal leveres normalt af resolversensoren, som skal forbindes til det tilsvarende interface på motorstyringen.
10. Integration af strømsensor: Strømsensoren er generelt integreret i motorstyringen for at måle motorens strøm. Halleffektsensorer eller hule perforerede sensorer kan anvendes.
Samarbejdet mellem disse komponenter sikrer, at motorstyringen kan opnå præcis kontrol af elbilens motor, samtidig med at systemets sikkerhed og pålidelighed sikres.
MCU er hovedsageligt sammensat af følgende moduler:
1. Mikrocontroller: Mikrocontrollerens kernefunktion er at styre spændingskildeinverteren (VSI) for at konvertere den strøm, der modtages fra batteriet, til den nødvendige form for strøm. Den modtager førerens gasspjældsignal som hovedstyringsinput og styrer hastigheden og drejningsmomentet ved at justere driftscyklussen for pulsbreddemodulationsimpulsen (PWM). Feltvektorstyringen (FOC) implementeret i mikrocontrolleren sikrer effektiv og hurtig motorstyring.
2. Voltage Source Inverter (VSI): VSI er ansvarlig for at konvertere jævnstrøm til vekselstrøm for at drive motoren. Seks MOSFET'er bruges normalt til at implementere VSI, og nogle gange bruges parallelle kombinationer af MOSFET'er til at øge den nuværende kapacitet.
3. Fasestrømsføling: Halleffektbaserede strømsensorer bruges til at registrere motorens fasestrøm for at sikre præcis kontrol. To strømsensorer bruges normalt til at registrere tofasestrømme, og den tredje fasestrøm er afledt af disse to.
4. Strømforsyning: MCU'ens indbyggede sensorer kræver passende strømforsyning. Derudover kræver mikrocontrolleren, motortemperatursensoren og positionsfeedbacksensoren også forskellige niveauer af strømforsyning. Strømforsyningssektionen konverterer den faste jævnspænding til de nødvendige forskellige spændingsniveauer.
5. Gate-driver: Gate-driverkredsløbet bruges til at forstærke spændingsniveauet af PWM-impulserne genereret af mikrocontrolleren for at sikre effektiv signaltransmission.
6. CAN-transceiver: CAN-transceiveren bruges til at drive og detektere data transmitteret over CAN-bussen. Den konverterer den single-ended logik, der bruges af controlleren, til et differentielt signal, der transmitteres på CAN-bussen.
7. Positionsfeedback-sensor: Disse sensorer giver positionsinformation om motorrotoren og er afgørende for at opnå nøjagtig vektorkontrol. Indkodere eller resolversensorer bruges normalt til at levere disse feedbacksignaler.
8. Temperatursensor: Temperatursensoren bruges til at overvåge temperaturen på motoren og controlleren for at sikre sikker drift af systemet og forhindre overophedning.
Samarbejdet mellem disse moduler sikrer, at motorstyringen kan styre motoren effektivt og præcist, samtidig med at systemets stabilitet og sikkerhed sikres.
