德州儀器 (TI) 推出了 0 級無刷直流 ( BLDC) 電機驅(qū)動器，用于 48 V 大功率電機控制系統(tǒng)，例如輕度混合動力汽車 (MHEV) 中的牽引逆變器和啟動發(fā)電機。TI 提供的電機驅(qū)動器可實現(xiàn)支持 ASIL-D 系統(tǒng)級認(rèn)證的功能安全。在 TI 的媒體簡報中，發(fā)言人 Kannan Soundarapandian，電機驅(qū)動事業(yè)部總經(jīng)理，強調(diào)了這種DRV3255-Q1解決方案如何通過提供高柵極驅(qū)動電流和集成安全功能，幫助將電路板尺寸減小多達(dá) 30%。

汽車電氣化正在許多國家成為主流。至關(guān)重要的是，全球倡議是到 2030 年實現(xiàn)與 1990 年相比減少約 40% 的溫室氣體排放，以實現(xiàn)能效目標(biāo)。“調(diào)整現(xiàn)有車輛制造以實現(xiàn)排放目標(biāo)的一種方法是將燃?xì)饣騼?nèi)燃機與 48 伏電力系統(tǒng)配對，”Soundarapandian 說。

由于這是動力傳動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)的一部分，因此變得必要的另一件事是安全性。“功能安全在這個領(lǐng)域幾乎是既定的。因此，我們推向市場的任何類型的硅產(chǎn)品都必須能夠在系統(tǒng)級支持 ASIL-D 認(rèn)證，”Soundarapandian 說。

除了安全之外，另一個需要考慮的因素是耐受性。如果您考慮在振動和高溫下的傳動系統(tǒng)，它必須能夠承受這些極端條件，并且在所有外部環(huán)境下都不會出現(xiàn)任何故障。??

48V 電機驅(qū)動器架構(gòu)

減少溫室氣體 (GHG) 排放的全球倡議引發(fā)了汽車行業(yè)的發(fā)展，以增加新車的動力總成電氣化。輕度混合動力電動汽車 (MHEV) 采用 48V 動力系統(tǒng)來幫助減少內(nèi)燃機 (ICE) 溫室氣體排放。

在輕度混合動力系統(tǒng)中，與熱力發(fā)動機相連的是可逆交流發(fā)電機/起動機 (BES)，可提供額外動力以降低油耗和排放。配備輕度混合動力技術(shù)的汽車越來越受歡迎，因為它可以降低油耗和排放，尤其是延長柴油發(fā)動機的使用壽命。

在最先進(jìn)的型號中，系統(tǒng)的工作電壓為 48 伏，以提供高達(dá) 30 千瓦的功率并最大限度地減少電纜中的散熱；此外，電動發(fā)電機可以水冷。大多數(shù)其他車載系統(tǒng)保持在 12 伏。

48V MHEV技術(shù)非常方便高效：當(dāng)駕駛員以55至160公里/小時的速度將腳從油門上移開時，汽車可以在發(fā)動機完全關(guān)閉的情況下繼續(xù)慣性行駛長達(dá)40秒，進(jìn)入所謂的暴漲模式。然而，在較低的速度下，啟動/停止階段最早在 22 公里/小時時開始。牽引力管理系統(tǒng)使用來自導(dǎo)航系統(tǒng)和車載傳感器的信息來決定何時關(guān)閉發(fā)動機或回收能量最方便。

導(dǎo)致 48V 電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計成功的因素是大功率電機、安全性和小尺寸。優(yōu)化大功率電機的驅(qū)動對于幫助實現(xiàn)溫室氣體減排非常重要。

安全性很重要，因為 48 V 電機可提供 10 kW 至 30 kW 的功率，并且如果用作啟動發(fā)電機，則可為電機提供啟動輔助。小尺寸便于實施，因為這些設(shè)備位于發(fā)動機艙內(nèi)靠近 ICE 的有限空間內(nèi)。

48 V 大功率電機驅(qū)動器有多種電源架構(gòu)。Soundarapandian 重點介紹了圖 1 和圖 2 所示的通用架構(gòu)。48 V 電池和 DC/DC 降壓穩(wěn)壓器為電機驅(qū)動器供電。12 V 電池支持基本的電機控制功能。?

一個 48 V 大功率電機驅(qū)動器驅(qū)動外部 MOSFET 以轉(zhuǎn)動電機。為了支持 10 kW 至 30 kW 的功率，這些外部 MOSFET 必須支持 200 A 至 600 A 以上的電流。降低開關(guān)損耗以確保滿足電磁兼容性 (EMC) 規(guī)范至關(guān)重要。

圖1： 。大功率 48V 電機驅(qū)動器的通用電源架構(gòu)

DRV3255-Q1

48 V 電機驅(qū)動系統(tǒng)的一個重要問題是電機會產(chǎn)生不需要的功率，從而導(dǎo)致過壓情況。“圖 2 顯示了用于電機驅(qū)動系統(tǒng)的典型 48 V 大功率電機驅(qū)動框圖。通過移除圖 3 中所示的虛線塊，可以使用 DRV3255-Q1 實際實施 48 V 大功率電機驅(qū)動系統(tǒng)，”

圖 2：電機驅(qū)動器框圖

圖 3：簡化的 DRV3255-Q1 電機驅(qū)動器框圖

TI 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的 DRV3255-Q1 使制造商能夠設(shè)計電機驅(qū)動器系統(tǒng)，以幫助實現(xiàn)高達(dá) ASIL D 的 MHEV 系統(tǒng)，提供高達(dá) 30 kW 的功率并提高 48 V 電機驅(qū)動器系統(tǒng)在重型環(huán)境中的響應(yīng)時間- 值班車輛。

DRV3255-Q1 是業(yè)界首款 48V 三相 BLDC 電機驅(qū)動器，在高端和低端集成有源短路邏輯，無需外部晶體管和控制邏輯。通過結(jié)合有源短路邏輯和動態(tài)故障響應(yīng)，新型電機驅(qū)動器可提供高達(dá) 30 kW 的電機功率，同時減少 48 V 電機驅(qū)動系統(tǒng)的電路板空間和材料成本。

主動短路邏輯功能有助于防止由于過壓導(dǎo)致的災(zāi)難性系統(tǒng)故障。動態(tài)故障響應(yīng)在過壓條件下自動將電機驅(qū)動器切換到主動短路模式，保護(hù)車輛電機和電氣元件免受過壓應(yīng)力并優(yōu)化系統(tǒng)性能。



審核編輯：劉清