¿Qué es una unidad de control de motor MCU?
La unidad de control del motor (MCU) es un módulo electrónico entre la batería y el motor que controla la velocidad y la aceleración de un vehículo eléctrico en función de la entrada del interruptor. El controlador convierte la corriente continua de la batería en corriente alterna y ajusta la salida de energía de la batería para conducir el motor. El controlador también puede revertir la rotación del motor y cargar la batería en reversa durante el frenado regenerativo.
El controlador del motor de los vehículos eléctricos se puede dividir ampliamente en las siguientes categorías, dependiendo del voltaje, la energía y la corriente:
Funciones principales de MCU
La unidad de control del motor es el cubo de control central del motor de vehículos eléctricos, que realiza muchas funciones importantes para garantizar una conducción suave y eficiente. Su función principal esPara convertir la DC (corriente continua) suministrada por la batería en la energía eléctrica trifásica (CA) Eso impulsa el motor.
Además, la MCU monitorea los parámetros clave, como la temperatura, la corriente y el voltaje para optimizar el rendimiento del motor y evitar la falla potencial. También puede controlar con precisión la velocidad, el par y la dirección del motor y la potencia de salida correspondiente del motor de acuerdo con la entrada del conductor o el sistema de control del vehículo.
▎ Las funciones principales de la unidad de control del motor (MCU) son: el par de control del motor y la velocidad
▎ Intar/detener el motor
▎ falla eléctrica de presente
▎ Provide la protección contra sobrecarga
▎ Cambia la dirección de la rotación del motor
▎ freno regenerativo
MCU es una arquitectura de hardware típica
La siguiente figura muestra un diagrama típico de arquitectura de hardware de un MCU. Se compone principalmente de suministro de alimentación, circuito de detección de corriente, circuito de inversor (VSI), puede transcribir y MCU.
▎Microcontroller MCU: la entrada de control principal del microcontrolador proviene de una señal de interruptor que el controlador puede controlar. La señal del interruptor determinará cómo cambia el ciclo de trabajo del pulso PWM para obtener la velocidad y el par requeridos. Para realizar la alta eficiencia y el control rápido, el microcontrolador puede implementar el control FOC.
▎VSI (inversor de fuente de voltaje): la función principal de VSI es convertir DC a CA a través de la retroalimentación de posición del motor. En general, VSI usa seis IGBT. Sin embargo, para mejorar la capacidad actual del inversor, también se utilizará la combinación paralela de IGBT. Los motores de bajo voltaje (típicamente por debajo de 100 V) usan MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal), mientras que los motores de alto voltaje utilizan interruptores de alimentación de GaN y controladores de transistor bipolar (IGBT) de alma aislada (IGBT) de carburo de silicio (SIC).
▎ Circuito de detección de corriente: para la corriente de fase del motor de inducción, se utiliza un sensor de corriente basado en el efecto Houle. En general, se usan dos sensores de corriente para detectar la corriente de dos fases, y la corriente de tercera fase se deriva de estos dos sensores.
▎Power: se requieren diferentes niveles de energía para alimentar los microcontroladores, los sensores de temperatura del motor y los sensores de posición. Además, debido a que el microcontrolador tiene sensores de corriente incorporados, se requiere energía para proporcionar a estos sensores el voltaje de polarización apropiado. Para cumplir con estos requisitos, la parte de alimentación convierte el voltaje de CC de la batería en diferentes voltajes según sea necesario.
▎ Controlador de Gate: el circuito del controlador de compuerta amplifica el nivel de voltaje de pulso PWM generado por el microcontrolador para conducir el IGBT.
▎ CAN TRANSCEVER: La función del transceptor CAN es transmitir y recibir datos en el bus de lata. Se realiza la comunicación entre MCU y otros módulos en el vehículo.
Cómo funciona el MCU
El microcontrolador MCU es responsable de ejecutar algoritmos de control complejos y administrar el funcionamiento general del motor. También proporciona una interfaz de comunicación externa (principalmente) que le permite comunicarse con otras ECU en el sistema y obtener información de control de la VCU. La señal PWM generada por MCU se amplifica mediante el controlador de la puerta y se usa para controlar el interruptor de alimentación IGBT. Inverter VSI puede realizar la conversión entre DC y AC. Por lo general, se utilizan seis IGBT con tres medios puentes para realizar esta conversión, y el número de conexiones paralelas se incrementa para cumplir con los requisitos actuales del motor. Varios circuitos de detección y muestreo proporcionan retroalimentación de los parámetros del motor, como posición, corriente de fase, temperatura, etc., para un control preciso.
Hay muchos tipos de motor, como el motor DC BLDC/PMSM y el motor de CA. Por lo tanto, el algoritmo de control del motor utilizado en vehículos eléctricos dependerá del motor y del tipo de control (circuito abierto o circuito cerrado).
Las relaciones correspondientes son las siguientes:
El futuro de MCU
▎ Control múltiples motores. Con el desarrollo de la industria de los vehículos eléctricos, los dispositivos de control de motor han hecho un gran progreso. Una tendencia emergente es el desarrollo de dispositivos de control motor que puede controlar múltiples motores simultáneamente.
▎ En el motor, explore los dos modos impulsados por el cubo y de manejo medio.
▎ Con la mejora de la integración y eficiencia de MCU, la tercera lista de generación de materiales semiconductores se utilizará ampliamente en MCU, típicamente SIC y GaN. En comparación con los interruptores tradicionales a base de silicio, los interruptores de alimentación GaN tienen las ventajas de una mayor velocidad de conmutación, menor pérdida de potencia y un mejor rendimiento térmico. Por lo tanto, el dispositivo de control del motor tiene una mayor eficiencia, menor consumo de energía y mayor densidad de potencia. Los controladores SIC e IGBT pueden proporcionar una mayor temperatura de funcionamiento y capacidades de voltaje para mejorar el rendimiento y la confiabilidad en las aplicaciones EV exigentes.
▎ La intelectualización de MCU. El aprendizaje automático y la inteligencia artificial en MCU pueden proteger la integridad de los datos y reducir el error humano.
Con la popularización del vehículo eléctrico (EV), el papel de la unidad de control del motor (MCU) para mejorar el rendimiento de EV se vuelve cada vez más importante. Creemos que con el progreso continuo de la arquitectura y la tecnología de MCU, el futuro de los vehículos eléctricos será más eficiente, poderoso y sostenible.
