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48V集成式起动发电机的电驱动

2019-05-29
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在轻度混合动力汽车系统中,48 V电池和集成式起动发电机(ISG)是其主要零部件。ISG负责产生车辆的所有电能及用于车辆启动。



不同的运行方式由ISG的系统控制器控制,它可以根据系统的要求控制正转矩或负转矩。在启动过程中,ISG提供正转矩,快速平稳地提高发动机转速到运行速度。在汽车制动过程中,它还回收再生能量。在这种模式下,ISG作为一个发电机提供负转矩给动力总成,使车减速和回收电池电荷。较大电荷容量的ISG(>15 kW)还能够在转矩提升模式下工作,提供足够的正转矩帮助在有限的时间内驱动车辆。ISG系统中使用的电机在结构上各不相同。许多使用永磁设计,而最近的设计趋势是倾向于单独激励绕组转子结构。这些类型的主要优点是其卓越的故障模式操作。这些定子通常采用三相或六相线圈绕组设计。较低功率系统(<12 kW)适用于起动-停止操作、电池充电和有限发动机转矩提升。较高功率系统还能够显著提高发动机转矩。较高相位数设计的优点是功率分布在更多的线圈上,每个线圈能用较小的标准线绕组,和需要更低电流的驱动器。较高的相位也使输出转矩的转矩纹波更小。


无论选用三相还是六相,每个绕组都需要半桥电源转换器提供适当激励。对于较低功率级系统,可以使用分立的功率器件,但是对于较高的功率系统,分立器件设计就不实用了。这些系统中的电流可达到700 A-rms以上。在这些较高的电流水平下,电源模块是更好的选择。


【图1A:3相ISG逆变驱动】


【图1B:6相ISG逆变驱动】


图1所示为两种不同的ISG汽车电源模块应用电路,采用三相和六相输出级。这两个系统都使用三个通用的APM16M电源模块。该模块含一个两相、双半桥电路,可以用于三或六相设计,只需使用单独的半桥或将它们并联。功率MOSFET的大小满足系统的电流要求,提供80V和100 V版本。它们被贴装在氧化铝陶瓷基板上,以实现卓越的热性能。对于要求极严苛的应用,可采用超高性能的氮化铝基板材料以提供更高的热性能。


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