汽车电机控制解决方案-IPM

随着汽车的逐年增长,汽车电动部分的控制也随之而升,诸如汽车高压辅助电机、压缩机、油泵、水泵、涡轮增压器、各种风扇等。虽然传统的分立式也能满足需求,但是集成度不高,参数选型繁琐,预驱和驱动相结合,总体设计较为复杂,ZLG 基于ON的智能功率模块推出了适用于汽车三相650V 30A/40A/50A IPM电机控制解决方案,如图1所示。与普通的IGBT相比,IPM在系统性能及可靠性方面得到进一步的提升。

图 1 电机控制解决方案

一、方案芯片介绍

下图是ON适用于汽车650V智能功率模块,它分为30A、40A、50A电流等级,本文主要针对50A的版本作介绍。IPM是一款先进的汽车SPM模块,为混合动力汽车和电动汽车提供全功能,高性能的逆变器输出。模块集成了内置IGBT优化的栅极驱动,可最大限度地降低EMI和损耗,同时还提供多种模块内保护功能,包括欠压锁定,过流关断,驱动IC热监控和故障报告。内置的高速HVIC仅需要一个电源电压,并将输入的逻辑电平栅极输入转换为正确驱动模块内部IGBT所需的高电压、高电流的驱动信号,内部结构如图2所示。

图 2 IPM内部框图

二、IPM具有以下特征：

● 采用汽车SPM 27引脚DIP封装；

● 车规级芯片(AEC-Q100/101和LV 324)；

● 650 V / 50 A三相IGBT逆变器,带有集成栅极驱动器和保护;

● 具有稳定的EMI性能；

● 用AIN DBC基板的出色热阻,散热效率更高；

● 内置LVIC温度传感器,节约BOM成本;

● 散热板隔离额定值:2500 Vrms / 1 min；

● 无铅且符合RoHS标准；

三、电机控制解决方案设计

方案采用ON反激式拓扑结构,高压、低压隔离,预驱和IGBT集成于IPM内,结合MCU实现过温、过压/欠压、过流等保护功能,方案框图如图3所示。除此之外,有专门的可视化在线调试监控软件,能快速调整和优化电机参数,汽车数字与电机控制库,为您提供产品级、高性能的解决方案。

图 3 方案框图

四、解决方案具有以下特征：

● 反激式开关电源,实现高压、低压隔离；

● 高压过压/欠压检测；

● 高压过流、短路保护功能；

● IPM内部线性温度传感器；

● IPM错误输出；

● 电压、电流采样,实现软硬件共同保护器件安全；

● 隔离CAN通信功能,完整CAN协议接口,支持CAN调速；

● 改进的FOC算法,减少启动时间和提高最高转速；

● 电机停止的斜坡降速策略。