
隨著汽車電氣化程度越來越高,以及更高的效率要求,12V系統(tǒng)將逐漸為更高電池電壓所替代。針對(duì)12V和48V系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的通用平臺(tái)能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),并使12V向48V系統(tǒng)過渡更加容易。

在電動(dòng)汽車架構(gòu)中,啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(Starter generator)系統(tǒng)扮演著多種角色。它們既負(fù)責(zé)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),向發(fā)動(dòng)機(jī)提供電氣升壓,也可在減速或慣性行駛期間產(chǎn)生充電電壓,從而減少機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)磨損,同時(shí)提高系統(tǒng)整體效率。
啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由多個(gè)電氣和機(jī)械組件組成。逆變器可提供電氣升壓和DC-DC轉(zhuǎn)換器,并以能量收集模式將馬達(dá)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。該系統(tǒng)還負(fù)責(zé)提供怠速停車時(shí)系統(tǒng)曲柄位置以及冷啟動(dòng)所需的高啟動(dòng)扭矩。
在機(jī)械層面,啟動(dòng)發(fā)電機(jī)包括:連接到三相逆變器的定子,以及使直流電流經(jīng)過滑環(huán)和電刷流經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組并產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子。使用永磁電機(jī)的較新設(shè)計(jì)可以不再需要?jiǎng)?lì)磁線圈,但是由于在故障情況下無法關(guān)閉磁化強(qiáng)度,這種方法也存在其他層面的安全挑戰(zhàn)。圖1所示為一個(gè)典型的五相電機(jī)電路實(shí)現(xiàn)。

圖1:一個(gè)典型的五相啟動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)示例。
12V和48V電源軌都使用皮帶式驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(BSG)系統(tǒng), 12V BSG系統(tǒng)無法達(dá)到類似于48V啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率水平。通常,12V系統(tǒng)限制為功率不超過10kW,而48V系統(tǒng)可以產(chǎn)生高達(dá)25kW甚至更高功率。隨著功率增大,對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的要求也隨之增加。使用通用型架構(gòu)具有很大優(yōu)勢(shì),可以避免使用任何其他組件或進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。使用通用架構(gòu)還可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,減低物料清單(BOM)成本,并為12V和48V系統(tǒng)中的BSG系統(tǒng)提供單一平臺(tái)。
例如,Allegro MicroSystems的半橋柵極驅(qū)動(dòng)器AMT49502可以在5.5~80V電壓范圍內(nèi)工作,因而是在12V或48V電壓下運(yùn)行BSG應(yīng)用的多功能平臺(tái),該器件的電荷泵穩(wěn)壓器能夠?yàn)閮蓚€(gè)N溝道MOSFET提供柵極驅(qū)動(dòng)。圖2給出了半橋設(shè)計(jì)的功能框圖,系統(tǒng)只需一個(gè)電源供電,所有內(nèi)部邏輯都由電荷泵穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)的片上邏輯電源穩(wěn)壓器創(chuàng)建。該穩(wěn)壓器負(fù)責(zé)為浮置自舉電容器提供11V穩(wěn)壓,以確保即便電池電壓為5.5V時(shí),高側(cè)MOSFET柵極電壓也為11V。電荷泵穩(wěn)壓器還提供內(nèi)部邏輯,從而降低了芯片整體功耗。對(duì)于在無需降壓穩(wěn)壓器的48V系統(tǒng)運(yùn)行,最大限度地降低功耗是系統(tǒng)的關(guān)鍵。此外,一個(gè)小型集成式電荷泵負(fù)責(zé)以100%占空比保持高側(cè)開關(guān)。

圖2:AMT49502柵極驅(qū)動(dòng)器功能框圖。
采用支持12V和48V系統(tǒng)的Allegro半橋柵極驅(qū)動(dòng)器AMT49502等進(jìn)行啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),還能夠受益于行業(yè)領(lǐng)先的安全診斷,獨(dú)立電橋控制和電流感測(cè)所提供的冗余,以及強(qiáng)大的瞬態(tài)性能。
請(qǐng)點(diǎn)擊以下「閱讀原文」訪問官網(wǎng),并查看有關(guān)AMT49502的數(shù)據(jù)表和其它更多信息。

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原文標(biāo)題:可簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車啟動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的12V和48V通用型驅(qū)動(dòng)器平臺(tái)
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