PUMBAA Elektrikli Araç Motor Kontrol Ünitesi (MCU) PMC20A

(1) Enerji dönüşüm fonksiyonu. Araç menzilini iyileştirmek için frenleme enerjisi geri kazanımını gerçekleştirir;

(2) Tork uygulama fonksiyonu. Kontrolör, enerji israfını azaltmak için motor kontrolörüne negatif tork değerleri gönderir;

(3) Aktif deşarj fonksiyonu. Büyük kapasiteli kapasitörün uzun süre kendi kendine deşarj olması yüksek voltaj güvenlik risklerine yol açar;

(4) Güvenlik koruma fonksiyonu. Arıza tespiti, arıza hatırlatma, arıza giderme ve diğer güvenlik koruma fonksiyonlarına sahip motor sistemi;

(5) Yüksek hızlı CAN ağ iletişimi fonksiyonu. Elektrik motoru kontrol ünitesinin ve tüm araç fonksiyon stratejisinin etkin bir şekilde gerçekleştirilmesi, motor sisteminin güvenli ve güvenilir çalışmasının kontrol edilmesi ve aracın güvenli çalışmasının sağlanması.

Yeni enerji araçlarında (NEV'ler), "invertör" veya "elektrik kontrol sistemi" olarak da bilinen Motor Kontrol Ünitesi (MCU), "üç temel bileşenden" (batarya, motor ve elektrik kontrol sistemi) biridir. Performansı, aracın sürüş deneyimini, enerji tüketimini ve güvenilirliğini doğrudan belirler. MCU'nun temel işlevi, güç bataryasından gelen yüksek voltajlı doğru akımı (DC) tahrik motorunun ihtiyaç duyduğu üç fazlı alternatif akıma (AC) hassas bir şekilde dönüştürmektir. Ayrıca, Araç Kontrol Ünitesinden (VCU) gelen komutlara göre motorun hızını ve torkunu ayarlayarak aracın hızlanmasını, yavaşlamasını ve sabit hızda çalışmasını kontrol eder. Çalışma prensibi dört temel sürece ayrılabilir: "sinyal alımı – enerji dönüşümü – motor sürüşü – durum geri bildirimi."

1. Sinyal Alımı: Araç Kontrol Komutlarının Alınması

Araç çalışması sırasında, sürücü girdileri (örneğin, gaz pedalı konumu) öncelikle VCU'ya iletilir. VCU, gaz pedalı açıklığı, araç hızı, batarya şarj durumu (SOC) ve vites konumu gibi parametrelere dayanarak motorun gerektirdiği hedef tork/hızı hesaplar. Ardından bu komutu Kontrol Alanı Ağı (CAN) veri yolu üzerinden MCU'ya gönderir.

2. Enerji Dönüşümü: Doğru Akımı Alternatif Akıma Dönüştürme

Güç bataryası yüksek voltajlı DC (tipik olarak 300V–800V) çıkışı sağlarken, NEV tahrik motorları (çoğunlukla kalıcı mıknatıslı senkron motorlar) çalışmak için üç fazlı AC'ye ihtiyaç duyar. Bu dönüşüm, altı IGBT'den (Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistör) oluşan bir "üç fazlı köprü invertör devresi" etrafında merkezlenmiş MCU'nun "invertör devresi" tarafından gerçekleştirilir – her faz için iki adet (üst ve alt köprü kolları). Her IGBT, "kontrol edilebilir bir anahtar" görevi görür. MCU'nun ana kontrol çipi, altı IGBT'nin açma/kapama zamanlamasını ve görev döngüsünü hassas bir şekilde düzenlemek için PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) sinyalleri üretir. Örneğin, A fazının üst köprü kolu IGBT'sini açarken alt köprü kolunu kapatmak ve B fazının alt köprü kolu IGBT'sini açarken üst köprü kolunu kapatmak, A ve B fazları arasında bir akım döngüsü oluşturur. A, B ve C fazlarındaki IGBT'lerin iletim sırasını döngüsel olarak kontrol ederek, mikrodenetleyici ayarlanabilir üç fazlı alternatif akım üretir (frekans motor hızını, genlik ise torku belirler).

(MCU)

3. Motor Tahrik: AC Güç Kaynağı ile Motor Çalıştırma

İnverter devresi tarafından üretilen üç fazlı alternatif akım, doğrudan tahrik motorunun stator sargılarına verilir. Stator sargılarından geçen akım, dönen bir manyetik alan oluşturur ve bu alan, elektromanyetik kuvvet altında rotorun dönmesini sağlar. Bu, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür ve bu enerji daha sonra redüktör ve tahrik mili aracılığıyla tekerleklere iletilerek aracın hareketini sağlar.

4. Durum Geri Bildirimi: Kapalı Devre Kontrolü ve Güvenlik Koruması

Mikrodenetleyici (MCU) yalnızca "bir kere komut vermekle" kalmaz; motorun amaçlandığı gibi çalışmasını sağlarken arızaları önlemek için "sensör verisi toplama → geri besleme ayarlaması" şeklinde kapalı döngü bir kontrol mekanizması kullanır. Akım sensörleri gerçek zamanlı faz akımlarını toplar, voltaj sensörleri bara voltajını izler ve sıcaklık sensörleri IGBT ve motor sıcaklıklarını takip eder. Ana kontrol çipi "gerçek akım/hız"ı "hedef akım/hız" ile karşılaştırır. Sapmalar meydana gelirse, AC çıkış parametrelerini düzeltmek, tork ve hızı stabilize etmek için IGBT'lerin PWM sinyallerini gerçek zamanlı olarak ayarlar. Anormal sinyaller (örneğin, aşırı akım, aşırı ısınan IGBT'ler) tespit edilirse, MCU, çıkış gücünü azaltma, IGBT çıkışını kesme veya VCU'ya arıza bildirme gibi koruyucu önlemleri tetikler; bu da motora veya MCU'ya zarar gelmesini önler ve sürüş güvenliğini sağlar.

(MCU)

Sonuç

NEV MCU, güç elektroniği, mikroelektronik, kontrol teorisi ve termal yönetim teknolojilerini entegre eden gelişmiş bir sistemdir. Akıllı bir invertör olarak, güç yarı iletkenlerinin (IGBT'ler/SiC'ler) anahtarlamasını hassas bir şekilde düzenlemek için vektör kontrollü kapalı döngü algoritmaları kullanır, batarya DC'sini motoru çalıştırmak için kontrol edilebilir AC'ye dönüştürür ve verimli enerji geri kazanımını sağlar. MCU teknolojisindeki hızlı gelişmeler – örneğin IGBT'lerden daha yüksek verimliliğe sahip SiC malzemelerine geçiş – modern NEV'lerin olağanüstü hızlanma performansı, sorunsuz sürüş deneyimleri ve daha uzun menzil elde etmesini sağlamıştır.