更高效更智能的電機控製器推進HEV/EV市場
發布時間:2016-09-12 責任編輯:susan
【導讀】隨著混合動力車輛/電動車輛(HEV/EV)市場不斷擴大,人們對於更高效和智能的電機位置控製的需求也變得更為關鍵。今天,原始設備製造商(OEMs)比bi以yi往wang任ren何he時shi候hou都dou更geng專zhuan注zhu於yu如ru何he增zeng強qiang電dian機ji的de能neng力li,同tong時shi通tong過guo診zhen斷duan維wei持chi高gao度du的de係xi統tong可ke見jian性xing,以yi此ci保bao證zheng時shi刻ke知zhi曉xiao係xi統tong的de健jian康kang狀zhuang況kuang。為wei了le達da到dao這zhe些xie目mu標biao,電dian機ji位wei置zhi控kong製zhi的de高gao度du集ji成cheng解jie決jue方fang案an,尤you其qi是shi電dian機ji效xiao率lv和he扭niu矩ju控kong製zhi的de解jie決jue方fang案an變bian得de至zhi關guan重zhong要yao。
前言
隨著世界範圍的人們對更高能源效率的交通方式的需求增加,HEV/EVs將(jiang)首(shou)當(dang)其(qi)衝(chong),成(cheng)為(wei)人(ren)們(men)的(de)首(shou)要(yao)選(xuan)擇(ze)的(de)交(jiao)通(tong)方(fang)式(shi)。為(wei)了(le)更(geng)好(hao)的(de)了(le)解(jie)電(dian)動(dong)與(yu)混(hun)合(he)動(dong)力(li)車(che)輛(liang)市(shi)場(chang)的(de)潛(qian)力(li)與(yu)發(fa)展(zhan)情(qing)況(kuang),我(wo)們(men)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)要(yao)知(zhi)道(dao)在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)提(ti)到(dao)的(de)是(shi)什(shen)麼(me)類(lei)型(xing)的(de)車(che)輛(liang)。在(zai)Strategy Analytics[1]的報告中:“2007年到2021年混合動力車輛係統的需求預測,”將HEV/EV分為四類:
1. 輕度混合動力
2. 完全混合動力
3. 插電式混合動力
4. 純電動
這些分類的每一種均考慮車輛電機的功率以及電機在係統中準確負責的任務。例如,在上述報告中,Strategy Analytics將輕度混合動力車輛歸到電機功率小於20kWdenayilei。cizhongdianjiyongyupeiheneiranfadongjideshachehuifuheniujufuzhugongneng。yidannilijieleqingduhunhedongliyuchundiandongdequanheng,jiugengrongyilijiedianjiweizhichuanganqizaigailingyudezongtiyouxiaoshichang。biao1列出了Strategy Analytic報告中定義的係統分類,這些會貫穿全文。

表1:Strategy Analytics使用的電動車輛的不同分類。
既然我們已經了解正討論的車輛類型,那就深入研究市場,以此來更好得了解正在投資HEV/EV車輛的汽車製造商的潛在目標市場。
如表1所示,每部車輛都可能搭載1到4個電機。(搭載4個電機是出於每個輪胎都需要一台電機)。meitaishiyongdedianjidoujiangxuyaodapeiheshidexitong,yianquangaoxiaodiqudongyukongzhizhexiedianji。zhexiexitongxuyaojubeikongzhikejianxinghelidu,yishixianheshideniujuyudianjikongzhi。laojidianjiyuqikongzhixitongxuyaodezhishi,biao2(同樣來自Strategy Analytics的報告)給2015-2021期間市場上的每種類型車輛的數量一個估計值

表2:Strategy Analytics使用的每種類型車輛的數量。
表2顯示出HEV/EV市(shi)場(chang)的(de)穩(wen)定(ding)增(zeng)長(chang)以(yi)及(ji)汽(qi)車(che)市(shi)場(chang)對(dui)電(dian)動(dong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)興(xing)趣(qu)。隨(sui)著(zhe)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia),原(yuan)始(shi)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)將(jiang)繼(ji)續(xu)尋(xun)找(zhao)提(ti)升(sheng)這(zhe)些(xie)車(che)輛(liang)性(xing)能(neng),並(bing)同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)使(shi)用(yong)內(nei)置(zhi)診(zhen)斷(duan)、保護和監控設備增加係統自診斷容易性的方法。
weilelejiezheyixinxingqiefazhanxunmengdeshichang,lejiegailingyudeqichezhizaoshangsuoguanzhudezhuyaoqudongyinsushizhiguanzhongyaode。shouxianshishizhexiecheliangnenggouweitamendedianjiqudongqi(逆變器)提供精確精準的電機控製非常重要。其次是為什麼係統在設備層麵的集成對為HEV/EV提供更小、更智能和更有效的解決方案非常關鍵。
精確精準的電機控製
對(dui)於(yu)任(ren)何(he)車(che)輛(liang),不(bu)管(guan)電(dian)動(dong)與(yu)否(fou),電(dian)機(ji)是(shi)驅(qu)動(dong)車(che)輛(liang)前(qian)進(jin)的(de)動(dong)力(li)係(xi)統(tong)的(de)中(zhong)心(xin)部(bu)件(jian)。特(te)別(bie)是(shi)電(dian)動(dong)車(che)輛(liang),需(xu)要(yao)電(dian)機(ji)的(de)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi),包(bao)括(kuo)角(jiao)度(du)和(he)速(su)度(du)數(shu)據(ju),以(yi)保(bao)證(zheng)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)高(gao)效(xiao)精(jing)確(que)地(di)工(gong)作(zuo)。由(you)逆(ni)變(bian)器(qi)收(shou)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)被(bei)積(ji)極(ji)用(yong)來(lai)控(kong)製(zhi)和(he)監(jian)控(kong)每(mei)個(ge)電(dian)機(ji)相(xiang)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)情(qing)況(kuang)。控(kong)製(zhi)和(he)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)的(de)過(guo)程(cheng)就(jiu)是(shi)用(yong)來(lai)為(wei)電(dian)機(ji)創(chuang)造(zao)扭(niu)矩(ju)的(de)過(guo)程(cheng)。電(dian)動(dong)車(che)輛(liang)的(de)扭(niu)矩(ju)控(kong)製(zhi)對(dui)客(ke)戶(hu)和(he)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)均(jun)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。扭(niu)矩(ju)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)主(zhu)要(yao)領(ling)域(yu)包(bao)括(kuo):
1. 在以低速啟動電機和爬坡時需要高扭矩
2. 扭矩控製保證車輛高速度巡航時的高功率
3. 加速時的快速的扭矩響應要求精確的電機控製
4. 精確的電機和扭矩控製實現回饋製動需要的高頻率
控kong製zhi和he理li解jie電dian機ji中zhong的de扭niu矩ju使shi車che輛liang可ke以yi為wei駕jia駛shi者zhe向xiang車che輪lun提ti供gong更geng順shun滑hua的de動dong力li。準zhun確que地di了le解jie電dian機ji位wei置zhi是shi保bao證zheng合he適shi扭niu矩ju控kong製zhi的de關guan鍵jian。通tong過guo了le解jie電dian機ji軸zhou的de準zhun確que定ding位wei以yi及ji搭da載zai可ke以yi根gen據ju電dian機ji數shu據ju做zuo出chu決jue策ce的de智zhi能neng係xi統tong,電dian動dong車che輛liang的de控kong製zhi係xi統tong能neng夠gou精jing確que地di計ji算suan出chu駕jia駛shi者zhe需xu要yao的de扭niu矩ju。控kong製zhi越yue精jing確que,用yong戶hu在zai處chu理li所suo列lie的de任ren意yi一yi種zhong情qing況kuang時shi將jiang獲huo得de更geng好hao的de體ti驗yan。
電動和混合動力車輛使用的電機控製係統的簡單結構,見圖1。預想該係統如何工作的,您可以想象一下作為駕駛員您在駕駛的時候決定改變速度的場景。當你使發動機/電機控製單元(逆變器)加速(或減速)時,車輛的電池提供驅動電機運行的動力。然後,位置感測器(旋轉變壓器)會讀取電機的角度信息並將其轉化成逆變器係統的微控製器可(ke)操(cao)作(zuo)的(de)格(ge)式(shi)。該(gai)數(shu)據(ju)一(yi)旦(dan)傳(chuan)輸(shu)到(dao)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi),電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)就(jiu)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)或(huo)降(jiang)低(di)電(dian)機(ji)扭(niu)矩(ju)。這(zhe)些(xie)速(su)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)或(huo)降(jiang)低(di)以(yi)同(tong)樣(yang)的(de)方(fang)式(shi)被(bei)處(chu)理(li),而(er)且(qie)合(he)適(shi)的(de)扭(niu)矩(ju)會(hui)根(gen)據(ju)用(yong)戶(hu)的(de)原(yuan)始(shi)輸(shu)入(ru)傳(chuan)遞(di)到(dao)係(xi)統(tong)。

圖1:電動機控製單元與位置感測器裝備地點。
集成
了解了電機控製在HEV/EV驅動係統中的重要性後,我們現在可以調查多種當今市場上用來增強控製車輛扭矩係統的方法。
電機控製係統的中心部件是一個逆變器電路板。該部件用來向微控製器、dianjiqudongqiheyonglaiduquhecaozuoshoujidaodedianjixinxidechuanganqijiekoutigongdongli。weilenenggouzuodaozheyidian,zaicheliangdeyinqinggaixiakaojindianjidedifangweixitongzhuangbeigaidianzichanpin。gaidianlubandeweizhigeihunhedonglihediandongcheliangzhizaoshangdailaiyiduitiaozhan。
youyumeiliangchedeyinqinggaixiafangdekongjianyiranhenyouxian,yincibaozhengyigefanganjuyouxiaoxinghuadejiegouyufengzhuangshizhiguanzhongyaode。weileshixiangengxiaodejiejuefangan,dianziyuanjiangongyingshangzhengzhuanzhuyuruhezaiyigefengzhuangbanneijichenggengduodegongnengshenzhigengduodeqijian。xianzaizhengyinrushichangdeqicheqijianjichengyibufenshixianxitonggongnengsuoxudeyuanjianzaiyigexinpianshang(例如信號鏈、通信或電源)。然後將集成的芯片組合起來用於降低電路板上用來控製電機的元件的數量。
通tong過guo在zai一yi個ge封feng裝zhuang板ban中zhong集ji成cheng更geng多duo的de功gong能neng和he器qi件jian,混hun合he動dong力li和he電dian動dong車che輛liang製zhi造zao商shang可ke以yi縮suo小xiao逆ni變bian器qi係xi統tong的de整zheng體ti板ban子zi尺chi寸cun以yi及ji省sheng去qu一yi些xie不bu再zai需xu要yao的de電dian子zi元yuan件jian的de成cheng本ben。更geng小xiao和he更geng具ju成cheng本ben效xiao率lv的de電dian子zi元yuan件jian層ceng麵mian的de解jie決jue方fang案an給gei予yu原yuan始shi設she備bei製zhi造zao商shang們men有you利li優you勢shi,使shi其qi不bu必bi再zai為wei顧gu客ke增zeng加jia成cheng本ben。
隨sui著zhe市shi場chang趨qu向xiang於yu集ji成cheng化hua,另ling一yi個ge解jie決jue的de因yin素su是shi係xi統tong的de整zheng體ti智zhi能neng和he連lian接jie性xing。這zhe到dao底di意yi味wei著zhe什shen麼me?當dang車che輛liang內nei部bu的de各ge模mo塊kuai變bian得de更geng加jia複fu雜za時shi,進jin行xing係xi統tong診zhen斷duan和he健jian康kang檢jian查zha是shi有you必bi要yao的de,以yi確que保bao他ta們men正zheng常chang工gong作zuo。對dui於yuHEV/EV電機控製係統,做這些類型的檢查將會使電機、驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)位(wei)置(zhi)感(gan)測(ce)器(qi)的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)成(cheng)為(wei)已(yi)知(zhi)變(bian)量(liang),而(er)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)依(yi)靠(kao)這(zhe)些(xie)變(bian)量(liang)。憑(ping)借(jie)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)的(de)可(ke)見(jian)性(xing),如(ru)果(guo)誤(wu)差(cha)或(huo)問(wen)題(ti)發(fa)生(sheng),對(dui)驅(qu)動(dong)的(de)評(ping)估(gu)將(jiang)更(geng)智(zhi)能(neng)與(yu)更(geng)迅(xun)速(su)。更(geng)智(zhi)能(neng)的(de)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)可(ke)以(yi)報(bao)告(gao)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)狀(zhuang)態(tai)並(bing)采(cai)取(qu)行(xing)動(dong)。這(zhe)樣(yang)的(de)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)HEV/EV市場成功的必要條件。
總結
為汽車係統供應商和汽車製造商夠提供更智能、更小型與更節約成本的解決方案是HEV/EV市(shi)場(chang)的(de)關(guan)鍵(jian)。隨(sui)著(zhe)該(gai)市(shi)場(chang)迅(xun)速(su)擴(kuo)張(zhang),電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)化(hua)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)成(cheng)為(wei)電(dian)動(dong)車(che)輛(liang)增(zeng)長(chang)的(de)核(he)心(xin)所(suo)在(zai)。最(zui)終(zhong),以(yi)較(jiao)低(di)的(de)價(jia)格(ge)向(xiang)顧(gu)客(ke)提(ti)供(gong)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)係(xi)統(tong)才(cai)是(shi)推(tui)動(dong)該(gai)市(shi)場(chang)向(xiang)更(geng)成(cheng)功(gong)邁(mai)進(jin)的(de)真(zhen)正(zheng)動(dong)力(li)。
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