PUMBAA Kontrolna jedinica motora električnog vozila (MCU) PMC20A

(1) Funkcija konverzije energije. Ostvaruje rekuperaciju energije kočenja radi poboljšanja dometa vozila;

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

(3) Funkcija aktivnog pražnjenja. Samopražnjenje kondenzatora velikog kapaciteta tokom dugog vremena predstavlja sigurnosni rizik zbog visokog napona;

(4) Funkcija sigurnosne zaštite. Motorni sistem sa detekcijom kvarova, podsjećanjem na kvarove, rukovanjem kvarovima i drugim funkcijama sigurnosne zaštite;

(5) Funkcija komunikacije putem brze CAN mreže. Efikasna realizacija upravljačke jedinice elektromotora i strategije funkcionisanja cijelog vozila, kontroliše siguran i pouzdan rad motornog sistema kako bi se osiguralo sigurno upravljanje vozilom.

U vozilima s novom energijom (NEV), jedinica za upravljanje motorom (MCU), poznata i kao "inverter" ili "električni upravljački sistem", jedna je od "tri osnovne komponente" (baterija, motor i električni upravljački sistem). Njene performanse direktno određuju iskustvo vožnje vozila, potrošnju energije i pouzdanost. Primarna funkcija MCU-a je precizno pretvaranje visokonaponske jednosmjerne struje (DC) iz baterije u trofaznu naizmjeničnu struju (AC) potrebnu za pogonski motor. Također podešava brzinu i obrtni moment motora na osnovu komandi iz jedinice za upravljanje vozilom (VCU), čime kontroliše ubrzanje, usporavanje i rad vozila konstantnom brzinom. Njen princip rada može se podijeliti na četiri osnovna procesa: "prijem signala - konverzija energije - vožnja motora - povratne informacije o statusu".

1. Prijem signala: Prijem komandi za upravljanje vozilom

Tokom rada vozila, vozačevi unosi (npr. položaj papučice gasa) se prvo prenose na VCU. VCU izračunava ciljani obrtni moment/brzinu potrebnu za motor na osnovu parametara kao što su otvor papučice gasa, brzina vozila, stanje napunjenosti baterije (SOC) i položaj mjenjača. Zatim šalje ovu komandu MCU-u putem CAN (Controller Area Network) magistrale.

2. Konverzija energije: Pretvaranje jednosmjerne u naizmjeničnu struju

Baterija za napajanje daje visokonaponski jednosmjerni napon (obično 300V–800V), dok pogonski motori NEV-a (pretežno sinhroni motori sa permanentnim magnetima) zahtijevaju trofaznu naizmjeničnu struju za rad. Ovu konverziju vrši "invertersko kolo" MCU-a, centrirano na "trofaznom mostnom inverterskom kolu" sastavljenom od šest IGBT-a (bipolarnih tranzistora sa izoliranom kapijom) – dva po fazi (gornji i donji krakovi mosta). Svaki IGBT djeluje kao "upravljački prekidač". Glavni kontrolni čip MCU-a daje PWM (modulacija širine impulsa) signale za preciznu regulaciju vremena uključivanja/isključivanja i radnog ciklusa šest IGBT-a. Na primjer, uključivanjem IGBT-a gornjeg kraka mosta faze A dok se isključuje donji krak mosta, i uključivanjem IGBT-a donjeg kraka mosta faze B dok se isključuje gornji krak mosta, formira se strujna petlja između faza A i B. Cikličkim upravljanjem sekvencom provođenja IGBT-a u fazama A, B i C, MCU generira podesivu trofaznu AC (pri čemu frekvencija određuje brzinu motora, a amplituda određuje moment).

(MCU)

3. Pogon motora: Rad motora naizmjeničnim napajanjem

Trofazna naizmjenična struja koju generira invertersko kolo direktno se dovodi u namotaje statora pogonskog motora. Struja koja teče kroz namotaje 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 komande jednom"; on koristi mehanizam upravljanja zatvorene petlje "prikupljanje podataka senzora → podešavanje povratne sprege" kako bi se osiguralo da motor radi kako je predviđeno, a istovremeno spriječili kvarovi. Senzori struje prikupljaju fazne struje u realnom vremenu, senzori napona prate napon sabirnice, a senzori temperature prate temperature IGBT-a i motora. Glavni kontrolni čip upoređuje "stvarnu struju/brzinu" sa "ciljanom strujom/brzinom". Ako dođe do odstupanja, on podešava PWM signale IGBT-a u realnom vremenu kako bi korigovao parametre AC izlaza, stabilizujući obrtni 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 sistem koji integriše energetsku elektroniku, mikroelektroniku, teoriju upravljanja i tehnologije termičkog upravljanja. Kao inteligentni inverter, koristi vektorski kontrolisane algoritme zatvorene petlje za preciznu regulaciju prebacivanja energetskih poluprovodnika (IGBT/SiC), pretvarajući istosmjernu struju baterije u upravljivu naizmjeničnu struju za pogon motora i omogućavajući efikasnu obnovu energije. Brzi napredak u MCU tehnologiji - poput evolucije od IGBT-a do SiC materijala veće efikasnosti - omogućio je modernim NEV vozilima da postignu izuzetne performanse ubrzanja, glatka iskustva vožnje i produženi domet.