电机驱动控制器——驱动新能源电动汽车
本 项目围绕电动汽车及混合动力汽车驱动模块和高效率电驱动系统及相关应用产品进行研发和产业化: 1. 基于新型电机,设计和生产采用无位置传感器及模型预测转矩控制的控制及效率优化技术。利用全局逆变器状态合理优化、控制性能准确预估等特点;研发大量程、 快响应、低功耗、低成本的交流伺服驱动器。 关键技术包含控制策略的合理预估和精确度;无位置传感器及模型预测技术的进一步完善和集成组分能量回馈元件。 技术指标: 功率密度:通过新型的电机设计技术,降低电机端部绕组的体积,从而提高电机的功率密度。 效率密度:通过新型的电机设计技术,降低电机端部绕组的体积,从而提高电机的功率密度。 最大功率输出提升:采用新型的多层集中式绕组,提高电机组大输出功率。 成本优化:基于降低系统成本的出发点,采用德国最新电机设计技术,从电机的生产阶段即可降低成本 转矩响应:当投入一个100%转矩阶跃给定后,传动的输出达到给定值所需要的时间。使用基于效率优化的模型预测转矩控制,低频下转矩响应时间可达1到 2ms,而带编码器的矢量控制和直流传动响应时间在10-20ms之间。开环的PWM传动响应时间超过100ms。事实上,基于效率优化的模型预测转矩控 制的转矩响应速度已经达到了自然极限,由于电压和电流的限制,响应时间不可能做到更短。即使使用更先进的“无传感器矢量”传动,转矩响应时间也在数百毫 秒。 精确度:如在没有编码器或测速机等速度反馈的情况下实现零速满转矩。基于效率优化的模型预测转矩控制可以在频率低于0.5Hz的情况下提供100%的转 矩。相对于传统的汽车及电机控制策略,采用新型的模型预测技术,优化整个系统的动态响应。 功耗:给定相同的运行状态,基于效率优化的模型预测转矩控制技术将节约2%左右的电池功耗。同比于相同控制性能的直接转矩控制技术,逆变器的开关频率可降 低20%。 响应时间:给定一个额定的转矩时速度偏差的时间积分。基于效率优化的模型预测转矩控制的开环动态速度精度在0.3%s到0.4%s之间。其它开环控制的交 流传动,动态精度要低8倍,在3%s左右。 电池工作时间:给定相同的负载应用状态,电池工作时间可延长2%-3%左右. 测试报警: 控制策略内每个控制周期都会进行系统过电流或者过电压自检测,即120us内系统警报便可发出并隔离短路等故障模块 2. 设计和生产以模型预测控制策略为核心的效率优化单元及驱动控制器。 关键技术包括电机非线性参数的预估和测量、负载状态的准确及时估计和逆变器开关状态的合理选择等。 技术指标 速度响应:0-100%速度范围内,保持0.5%以内的静态速度精度。 转矩响应: 0-100%转矩范围内,突加载或卸载情况下,保持转矩响应时间在1ms以内。 功耗: 整体运行状态下,保持系统0.9以上的功率因数 重复响应精确度:在相同的参考命令下,传动所重复出的转矩及速度精确度可以达到2%额定值的精确度。 该项目主要集中于电机控制器部分,但又不仅仅局限于单一的电机控制技术,通过对电动汽车及混合动力汽车整个电驱动系统的权衡考虑,提高汽车运行特性的同 时,优化系统的效率,减小电池容量限制的局限性。全局优化策略模块不仅考虑控制系统内部信号的因素,而且考虑电池电流/电压输出性能随电池放电程度变化的 影响。