基于SID1182K、i8286、RH850/C1M的电动汽车电机驱动控制器解决方案
概述
电动汽车电机驱动控制器主要由功率系统和控制系统两部分组成:功率系统接收电池的直流电能,逆变成三相交流电供给汽车电机;控制系统接收电机转速等信号并反馈到仪表盘,控制器控制功率系统的频率,从而达到加/减速的目的。由于应用领域的特殊性,要求控制器具有高效率、高适应性、高可靠性,以保证车辆稳定、安全运行。
优势
• SID1182K IGBT Driver,最大驱动电流8A,无须推挽可以直接到110Kw,-40℃~125℃的工作温度范围,带智能保护功能,高级软关断,高集成外围稳压管器件,还通过VDE,UL等认证;
【SID1182K】
SID11x2K是Power Integration公司推出的新款IGBT驱动芯片,其中SID1182K能够输出最大驱动电流达到8A,它可直接驱动450A(典型值)的IGBT开关器件,无需任何额外的有源元件,最大可以驱动600A功率模块。产品图片如下:
图1:SID1182图片
SID1182K采用创新的ESOP封装,具有9.5mm的爬电距离和600的CTI(相对漏电起痕指),符合很多安全标准,确保了显著的工作电压余度和系统的高可靠性。SID1182K的绝缘层是固体,即使IGBT炸机,也不会损坏绝缘层。传统的驱动IC用稳压管在外部设置稳压器,这样不仅效率非常低,且为了散热,PCB板还需要提供额外的面积,提高了成本。SID1182K内置了一个稳压器,采用了双N厚道MOSFET的形式进行推动,不仅降低了成本,即使输出很大的电流也能保持很低的损耗。
SID1182K还有以下特点:
1)开关频率可达到250KHZ
2)集成的FluxLink™技术为原方与副方提供可靠绝缘
3)传输延迟时间非常短,仅为260ns
4)传输延迟抖动±5ns
5)副方供电为单极电源电压
6)工作环境温度介于-40°C至125°C之间
7)轨到轨稳压输出
8)具有独立的开通关断引脚
9)2层PCB紧凑低成本设计
SID1182K还具有很多先进的保护功能,具体功能如下:
1)原副边欠压保护(UVLO)与故障反馈
2)电阻串功率模块退饱和监测
3)采用高级软关断功能(ASSD)进行短路保护
4)基本有源钳位
SID118X在电动车的应用
在电动车电机控制器中,主拓扑IGBT需要驱动芯片来驱动。SID1182K可驱动电机逆变器,下图2为电机运行的主拓扑图,即三相逆变全桥拓扑。该电路六个IGBT,分三个桥臂,每个桥臂提供电机的一路电流。电机控制芯片发出的驱动信号经过SID1182K芯片隔离放大并传输到IGBT门极(如图3所示),从而控制每个IGBT的开通和关断,将直流电转换为交流,从而驱动电机,让电动汽车可以自由驰骋!
图2:电机运行主拓扑图(三相逆变全桥电路)
图3:SID1182K驱动原理图
• Si8286 隔离门驱动器,带欠压,过流,米勒等保护,隔离速度快(最快可达150MHz),多通道隔离(最多达6通道)。
【Si8286/Si8285】
拥有系统安全功能的 ISODrivers
Si828x (Si8285 和 Si8286) 是高电流隔离栅极驱动器系列产品,拥有集成系统安全和反馈功能。这些设备非常适合用于驱动 MOSFET 和 IGBT,可广泛用于各种逆变器和电机控制应用。Si8285 和 Si8286 隔离栅极驱动器采用 Silicon Labs 自主研发的硅隔离技术,支持符合 UL1577、高达 5.0 kVrms 的耐受电压。与其他隔离栅极驱动器技术相比,通过此技术可获得更高性能,减少温度和寿命差异,零件匹配更紧密,并提供优异的共模抑制比。
设备输入为互补数字输入,适用于多种设置。隔离输入端还拥有多个控制和反馈数字信号。设备控制器可接收设备驱动器端功耗状态 (Si8285) 和故障状态的相关信息,并通过低电平有效复位引脚将设备从故障状态中恢复。
Si8285 输出端拥有单独的上拉和下拉栅极引脚。Si8286 拥有适用于以上两种功能的单引脚。专用的 DSAT 引脚可检测去饱和条件,并能以可控方式快速关闭驱动器。Si8285 设备还集成了米勒钳位功能,有助于有效关闭电源开关。
应用
• IGBT/MOSFET 门驱动器
• 工业、混合动力汽车 (HEV) 以及可再生能源逆变器
• 交流、无刷以及直流电机控制和驱动
• 消费者大型家用电器中的变速电机控制
• 隔离的开关模式电源和 UPS 电源
主要特点
• 支持使用额定电压 1200 V VCE,额定电流
300 A IC 的绝缘栅极双极晶体管 (IGBT)
• 系统安全功能
• 去饱和 (DESAT) 检测
• 故障反馈
• 欠压锁定 (UVLO)
• 故障状态软关闭
• Silicon Labs 的高性能隔离技术
• 业界领先的抗噪声干扰能力
• 高速、低延时及低偏移
• 提供最佳可靠性
• 30 V 驱动器端供电电压
• 集成米勒钳位功能(仅限 Si8285 产品系列)
• 电源就绪引脚(仅限 Si8285 产品系列)
• 互补驱动器控制输入
• Si8286 引脚输出与 HCPL-316J 兼容
• 紧凑封装:16 引脚宽体 SOIC
• 工业温度范围:–40 至 125°C
安全法规认证(正在申请)
• UL 1577 认证
• 1 分钟内最大 5000 VRMS
• CSA component notice 5A 认证
• IEC 60950-1(强化绝缘)
• VDE 认证合规
• VDE0884 第 10 部分(强化绝缘)
• CQC 认证
• GB4943.1(强化绝缘)
Si8286/Si8285系列
Si8285BD-IS
Si8285CD-IS
Si8286BD-IS
Si8286CD-IS
• RH850/C1M 是汽车级MCU,内置旋变解码器(RDC),可减少PCB面积;内置电流环算法,可提高效率,符合IOS26262标准,ASILD级;
【RH850/C1M】
Ideal for the motor control for HEV/EV. The high-end in-vehicle microcomputer of resolver / one digital converter loading
The RH850/C1M with internal Resolver/Digital Converter (RDC2) and motor control unit (EMU2) reduce CPU load and can control motors with very little CPU interaction.
Key Features:
ITEM | RH850/C1M | |
---|---|---|
Part Name | R7F701271EAFP | |
CPU | CPU system | RH850G3M (With Lockstep) |
CPU frequency | 240 MHz | |
Internal peripheral guard function (IPG) | Supported | |
System error notification function (SEG) | Supported | |
Memory protection unit (MPU) | Supported | |
Floating point unit (FPU) | Supported | |
Memory | Program Flash | 2 MB |
Instruction cache | 8 KB | |
Local RAM | 64 KB | |
Data Flash | 32 KB | |
Global RAM | 64 KB | |
External Interrupt | Maskable interrupt (IRQ) | 8 |
Non maskable interrupt (NMI) | 1 | |
DMA, DTS | DMA 16 channels, DTS 128 channels | |
Clock | Main oscillator (Main OSC) | 20 MHz |
PLL | Supported | |
Security | ICU-S was removed | |
I/O ports | 66 | |
Timers | Timer array unit J (TAUJ) | 1 unit (4 timers / unit) |
Motor control timers (TSG3) | 2 units | |
Timer option (TAPA) | 4 units | |
Timer pattern buffer (TPBA) | 1 unit | |
Timers for operating system (OSTM) | 2 units | |
Encoder timers (ENCA) | 2 units | |
Watchdog timer (WDTA) | 1 unit | |
Serial interfaces | Clocked serial interface (CSIH) | 2 channels |
CAN interface (RS-CAN) | 4 channels (total 256 message buffers) | |
Serial communication interface (SCI3) | 3 channels | |
A/D converter | 12-bit A/D converter core | 2 units |
ADCC0 (Input pin count and Track and Hold count) | 10 input pins x 6 Track and Hold | |
ADCC1 (Input pin count and Track and Hold count) | 15 input pins x 6 Track and Hold | |
Motor control | Resolver/Digital Converter (RDC2) | 1 unit |
Enhanced motor control unit (EMU2) | 1 unit (2 channels) | |
Other functions | Error control module (ECM), Clock monitor (CLMA), Data CRC (DCRA) 2 units, Error collection coding (ECC), On-chip debug (OCD), Peripheral interconnection 1 (PIC1A) 1unit and Peripheral interconnection 2 (PIC2B) 1 unit | |
Power supply voltage | Internal | 1.25 ± 0.1 V, 3.3 ± 0.3 V |
For I/O | 5.0 ± 0.5 V | |
For Resolver/Digital converter | 5.0 ± 0.5 V | |
For A/D converter | 5.0 ± 0.5 V | |
Operating temperature | Junction temperature (Tj) | -40 to 150 ℃ |
Package | 144-pin QFP (20 x 20 mm) |
Pin count – Memory size Lineup:
Program Flash
SRAM
2MB 128KB | ● |
---|---|
Pins Package | 144 LFQFP |
Block Diagram:
• IGBT/AE4 IGBT:650V/400A,芯片内置温度传感器,可提供最精确IGBT结温,可有效降低散热系统体积;
相关元件供应:
型号:SID1182K 品牌:PI
型号:92G0040CVVAKP42 品牌:ROGERS
型号:92G0600CWWAWP42 品牌:ROGERS
型号:92ML 1080/85 24X18 品牌:ROGERS
型号:92G0400CWWAKP42 品牌:ROGERS
型号:92MLSC A 24X18 H2/059AL2 0030+-0007/DI 品牌:ROGERS
【电动车控制器】
电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件,它就像是电动车的大脑,是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等,电动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点。
超静音设计技术:独特的电流控制算法,能适用于任何一款无刷电动车电机,并且具有相当的控制效果,提高了电动车控制器的普遍适应性,使电动车电机和控制器不再需要匹配。
恒流控制技术:电动车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致,保证了电池的寿命,并且提高了电动车电机的启动转矩。
自动识别电机模式系统:自动识别电动车电机的换相角度、霍尔相位和电机输出相位,只要控制器的电源线、转把线和刹车线不接错,就能自动识别电机的输入及输出模式,可以省去无刷电动车电机接线的麻烦,大大降低了电动车控制器的使用要求。
随动abs系统:具有反充电/汽车EABS刹车功能,引入了汽车级的EABS防抱死技术,达到了EABS刹车静音、柔和的效果,不管在任何车速下保证刹车的舒适性和稳定性,不会出现原来的abs在低速情况下刹车刹不住的现象,完全不损伤电机,减少机械制动力和机械刹车的压力,降低刹车噪音,大大增加了整车制动的安全性;并且刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程,用户可根据自己的骑行习惯自行调整EABS刹车深度。
电机锁系统:在警戒状态下,报警时控制器将电机自动锁死,控制器几乎没有电力消耗,对电机没有特殊要求,在电池欠压或其他异常情况下对电动车正常推行无任何影响。
自检功能:分动态自检和静态自检,控制器只要在上电状态,就会自动检测与之相关的接口状态,如转把,刹把或其它外部开关等等,一旦出现故障,控制器自动实施保护,充分保证骑行的安全,当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。
反充电功能:刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程。
堵转保护功能:自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态,如果过流时是处于运行状态,控制器将限流值设定在固定值,以保持整车的驱动能力;如电机处于纯堵转状态,则控制器2秒后将限流值控制在10A以下,起到保护电机和电池,节省电能;如电机处于短路状态,控制器则使输出电流控制在2A以下,以确保控制器及电池的安全。
动静态缺相保护:指在电机运行状态时,电动车电机任意一相发生断相故障时,控制器实行保护,避免造成电机烧毁,同时保护电动车电池、延长电池寿命。
功率管动态保护功能:控制器在动态运行时,实时监测功率管的工作情况,一旦出现功率管损坏的情况,控制器马上实施保护,以防止由于连锁反应损坏其他的功率管后,出现推车比较费力的现象。
防飞车功能:解决了无刷电动车控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象,提高了系统的安全性。
1+1助力功能:用户可自行调整采用自向助力或反向助力,实现了在骑行中辅以动力,让骑行者感觉更轻松。
巡航功能:自动/手动巡航功能一体化,用户可根据需要自行选择,8秒进入巡航,稳定行驶速度,无须手柄控制。
模式切换功能:用户可切换电动模式或助力模式。
防盗报警功能:超静音设计,引入汽车级的遥控防盗理念,防盗的稳定性更高,在报警状态下可锁死电机,报警喇叭音效高达125dB以上,具有极强的威慑力。并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。
倒车功能:控制器增加了倒车功能,当用户在正常骑行时,倒车功能失效;当用户停车时,按下倒车功能键,可进行辅助倒车,并且倒车速度最高不超过10km/h。
遥控功能:采用先进的遥控技术,长达256的加密算法,灵敏度多级可调,加密性能更好,并且绝无重码现象发生,极大地提高了系统的稳定性,并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。
高速控制:采用最新的为马达控制设计专用的单片机,加入全新的BLDC控制算法,适用于低于6000rpm高速、中速或低速电机控制。
电机相位:60度120度电机自动兼容,不管是60度电机还是120度电机,都可以兼容,不需要修改任何设置。
责任编辑:Davia
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