恩智浦通过新型功率控制参考平台加速电动车辆开发

发布时间:2018年09月06日 15:09    发布者:eechina
关键词: 牵引电机 , 电池管理 , 电源控制
恩智浦半导体推出用于电动车辆牵引电机变频控制器和电池管理的新型汽车电源控制参考平台。这些新平台将恩智浦广泛的全球领先汽车微控制器(MCU)产品组合、电源管理系统基础芯片(SBC),以及特定应用先进模拟电源与能源管理器件集成到易于使用的参考设计中。预开发的应用平台表明,恩智浦致力于帮助客户以更快的速度和更低的开发风险交付下一代混合动力和电动车辆。

对内燃机排放、合规和能源成本的关注,促使世界各地的车辆制造商和立法机构迫切希望通过低污染混合动力车辆和纯电动车辆来提高车队里程效率。根据恩智浦的内部市场估计,到2030年,全球销售的所有轻型车辆中有50%将具有某种形式的电力推进。这些变化为供应链中的新参与者创造了机会,并促进了创新动力和能源管理系统的发展。

在这个不断演进的生态系统中,开发人员面临着一大障碍,即寻找具有汽车领域经验的合作伙伴以及构建经济高效的系统解决方案所需的深层产品和软件组合。凭借30多年的汽车领域经验和丰富的汽车产品组合,恩智浦已准备好为下一代电动和混合动力车辆提供所需的最佳性能、强大的功能安全性和动力管理。

恩智浦高级汽车模拟部门资深营销总监Rick Beale表示:“雄心勃勃的车辆电气化之路需要的不仅仅是高压功率开关。恩智浦提供功能安全的系统智能和控制以管理电动车辆的动力。我们的新型功率变频控制器和电池管理参考平台是说明我们如何在这个充满活力且不断发展的领域中利用我们的产品组合优势的例证。”

牵引电机变频控制器系统

牵引电机变频控制器将直流电池电压转换成多相交流电,从而以驾驶员要求的速度和加速度驱动电动和混合动力车辆的牵引电机。要想监控电机状态,检测驱动电流,以及可靠地计算并应用所需的扭矩能量,离不开复杂的系统控制。

恩智浦与VEPCO Technologies,Inc.合作设计了一个支持ASIL-D的高压功率控制参考平台和变频控制器原型。在这个原型中,该平台控制一个集成电流和温度检测的Fuji Electric 800V硅IGBT功率模块,以驱动100 kW三相电机。

控制参考平台使用恩智浦汽车部件来提供所有必需的功能构建模块,系统物料清单(BoM)高效好用,既支持变频控制器控制和驱动操作,又能保证功能安全。

•        新型隔离式高压栅极驱动器IC GD3100符合ISO 26262 ASIL D标准,具有如下特性:
-        IGBT栅极控制冗余和开/关状态验证
-        IGBT电流和温度监测
-        模拟和逻辑BIST
-        低压和高压故障安全输入。
•        MPC5775E微控制器集成了电机控制功能,并通过软件实现了解析器功能。运行PMSM无传感器磁场定向控制仅使用其不到10%的计算能力,从而为当今电动车辆和混合动力系统所需的所有安全特性和复杂驾驶策略留出最大带宽。
•        Fs65xx是一款高度稳健的电源管理安全系统基础芯片,专为多种电气化应用设计,采用准ASIL-D故障静音功能安全作为独立安全单元,属于功能安全SBC系列产品。
•        灵活开放的系统技术支持使客户有能力实现其独特的增值能源管理知识产权以及所需的功能安全水平。  

VEPCO系统工程总监张国良(音译)博士表示:“VEPCO Technologies的深厚电机驱动知识和系统经验与恩智浦全面的汽车产品组合、功能安全产品和工具相结合,为我们的客户提供一个引人注目的功率变频控制器支持平台。我们在功率变频控制器模块平台之上提供的专业工程服务,例如定制应用IP等,将推动该平台满足客户独特的安全和技术要求,并显著缩短产品上市时间,降低开发成本。”

恩智浦计划利用其系统控制部件、支持软件和功能安全赋能方案来帮助客户开发基于参考平台的电机变频控制器,而VEPCO Technologies将为该平台上的特定应用和性能开发提供合约系统工程服务。为了帮助客户快速开始系统开发,我们还会为客户提供参考设计PCB文件以及原型性能和特性报告。

恩智浦电池管理系统

为电动车辆中的主牵引电机供电所需的电能储存在高性能电池单元中。精确测量和管理这些单元对其安全性和可靠性至关重要。因此,需要运用电池管理系统来监控充电状态、健康状态和电池温度,同时精确测量流入和流出电池组的电流。   

恩智浦的电池管理参考平台已被全球十多家汽车一级客户采用,多家汽车制造商将其用于生产开发。具体实施涉及多种应用,包括经济型14V电池管理,用于轻度混合动力车辆的高度集成48V系统,以及用于200 V至800 V混合动力和纯电动车辆的含有96个以上电池单元的高压电池组和接线盒。

马夸特电池系统总监Darius Mateja表示:“恩智浦的MC33771B电池充电控制器具备我们所需的出色测量精度和速度,可满足下一代电动车辆电池管理系统对性能和功能安全日益严苛的要求。”

恩智浦的旗舰电池单元控制器模拟前端和通信IC与恩智浦FS65xx安全系统基础芯片和用于可扩展系统控制参考平台的微控制器产品组合配套,提供业界领先的精度、强大的通信能力和达到ASIL-D的先进功能安全性。  

恩智浦电池单元控制器模拟前端IC(MC33771B和MC33772B)将测量能力和功能集成推进到更高技术水平。

•        以小于546 us的偏斜转换96单元高压电池的所有单元测量结果,并在4.1ms内将数据传输至电池组控制器,整个电压、温度、焊后和寿命范围内的典型精度为+/-0.8mV。
•        采用独特的同步电流检测,支持高精度电池单元阻抗计算以用于监控健康状态。
•        每个电池单元均集成0.8 OHM MOSFET和专用定时器,能够同时平衡所有单元,实现电池单元高效放电。  
•        提供嵌入式功能安全机制和诊断,以便有效支持最高功能安全目标。

上市时间:

BMS参考平台组件现已批量生产。

所有电机变频控制器参考平台组件现已开始提供样品,首批平台原型将于2018年第4季度上市。
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