电动汽车牵引逆变器分析

想必有些人都很想知道电动汽车牵引逆变器分析和轿车电瓶逆变器的一些话题，但是又不知道是真假，小编为你详细的解说吧！

牵引逆变器是电动汽车动力系统的关键组件，负责改善电动机控制、续航里程、响应能力、平稳性、牵引力和操控性。

读完本文后，您将了解到

电动动力系统将如何为电动汽车的采用奠定基础，提供比汽油发动机更可靠、更持久的移动性。

牵引逆变器负责安全、准确、高效地控制电动机的行驶范围、响应能力、平稳性、牵引力和操控性。

牵引变频技术。

降低电动汽车成本、延长续航里程、改善消费者体验并扩大电动机选择的技术和解决方案。

几个关键因素正在推动电动汽车（EV）的大规模转变，汽车制造商在车辆电气化方面投入巨资。政府法规和激励措施支持全减少温室气体排放的努力。与此同时，随着成本下降，消费者对电动汽车优势的认识和兴趣持续增长。我们还采取措施缓解驾驶里程焦虑并扩大充电基础设施。

结合这些因素以及不断提高的电动汽车普及率，许多市场研究人员预测，到2030年，每年销售的新车中50%将是电动汽车。

随着内燃机内燃机汽车的运动部件数量从数百个减少到电动汽车的约20个，新的电动动力系统预计将提供更可靠、更持久的移动性，同时减少维护。

许多关键部件支持基于典型容量为40至200kW/h的高压电池组和一台或多台电动机的电动动力系统。例如，车载充电器OBC将通过充电点接收的交流电转换为直流电并控制电池充电。电池管理系统BMS持续监控电池状态并确保发生故障时的安全管理。

DC-DC转换器还为信息和车身等其他系统提供较低的电压，例如12/24/48VDC。牵引逆变器将电池的直流电安全地转换为交流电，以控制电动机扭矩来驱动电动汽车。

牵引逆变器的重要性

牵引逆变器是电动汽车动力系统的关键部件，直接影响电池电量并最终影响消费者的驾驶体验。它用于安全、准确、高效地控制电动机的范围、响应性、平稳性、牵引力和操控性。

牵引逆变器集成了多种技术来处理来自车辆控制单元VCU的扭矩命令，并根据需要安全地控制电动机。让我们仔细看看端到端的实时控制循环。

1电动汽车牵引逆变器负责安全、准确、高效地控制电机。

牵引逆变器分析

车辆的运动取决于多个需要扭矩的输入，例如加速踏板和制动踏板的状态，以及电子稳定控制、自动紧急制动和自适应巡航控制等ADAS功能。

根据这些输入，VCU计算扭矩值，并通过CAN或以太网接口将其发送到安全微控制器MCU。在多电机电动汽车中，VCU可以提供扭矩矢量，以智能、精确地调整每个电机的扭矩，从而提高操控性和牵引力。

安全、高性能的MCU是电机控制的大脑，执行数学密集型磁场定向控制FOC，根据电机转子位置和三个交流电流步骤的电流需求有效控制扭矩。安全的软件解释器确定电机的准确转子位置和速度，并智能解码随转子旋转的旋转变压器生成的正弦和余弦信号。

三个交流电流相位由MCU模数转换器ADC进行感测和采样。利用此信息，MCU可以计算出满足扭矩要求的脉宽调制PWM控制信号，并将其发送到隔离式高压栅极驱动器。该驱动器控制电源开关，将电池的直流电转换为交流电。

六个隔离高压栅极驱动器（1个用于高压侧，1个用于低压侧）为三相交流相位中的每一相的电源开关提供安全控制、监控和保护，从而最大限度地提高效率和可靠性。

出于安全原因，驱动器对低压控制侧和高压开关侧进行电流隔离，并对直流母线电容器进行放电，以防止在车辆关闭或即将发生碰撞时发生触电。智能栅极驱动器可提高电源效率并集成监控和保护电路，从而提供快速检测故障并提高安全性的能力。

目前常用的电源开关是绝缘栅双极晶体管IGBT。然而，新兴的宽带隙WBG功率开关，例如碳化硅SiC和氮化镓GaN，可以提供显着的优势，包括更高的开关速度，从而带来更高的效率和功率密度，并需要更多的支持组件。电动机的尺寸。开关频率从IGBT的数十kHz增加到WBG的100-200+kHz，需要更高性能的MCU。

改进牵引逆变器的机会

图2显示了电动汽车市场的一些主要趋势。牵引逆变器的改进可以解决这些题，加快消费者的接受度并提高满意度。

影响电动汽车市场的26个主要趋势。

通过利用最新的硅技术和解决方案，汽车制造商可以降低电动汽车成本、延长续航里程、改善驾驶体验，并以可扩展的方式提供更广泛的电动机选项。MCU、栅极驱动器和电源开关的创新可以改善电池成本、功率密度和效率等电动汽车指标，并提供额外的安全功能。

更高性能的处理可以支持新的电机控制创新，例如反电动势无传感器控制，以进一步降低成本。牵引逆变器设计还可以扩展，以支持新型车辆E/E区域架构和数据驱动的软件定义车辆，从而实现“软件定义电机”。随着时间的推移，它可能会通过OTA更新得到改善。

对此，许多制造商推出了新的电动汽车解决方案，以应对市场趋势和机遇。接下来我们以恩智浦半导体的解决方案为例进行简单介绍。NXP使用针对双牵引逆变器控制进行优化的S32K39系列MCU，具有锁步对配置的四个320MHzArmCortex-M7内核、两个分锁内核和两个电机。控制协处理器和数字信号处理器

3NXP的S32K39双牵引逆变器提供多种功能。

当今的IGBT以及新兴的SiC和未来的GaN功率开关可以支持两个200kHz控制环路，以提高功率效率和更高的开关速度。因此，电机的尺寸、重量和成本都减小了，续航里程也增加了。

或者，它可以支持单个6相电机，以提高可靠性和可用性。这对于高占空比电动车辆（例如移动车辆和商用车辆）非常重要。充足的Arm处理能力还可用于管理新的数据驱动用例，并可扩展到云端以满足数字孪生和机器学习要求，以及OTA支持以实现软件定义电机。

S32K39模拟集成和安全软件解析器支持使您能够通过消除外部分立组件和解析器数字转换器来降低系统成本。将MCU与恩智浦基于FS26安全系统的芯片SBC和GD3162高压隔离栅极驱动器相结合，创建ASILD双牵引逆变器系统。

S32K39MCU可以独立运行来控制双牵引逆变器。或者，它可以通过时间敏感网络TSN以太网用作远程智能执行器，并且与NXPS32E实时处理器结合使用时可以扩展到三个或四个电机。除了控制两个额外的牵引逆变器外，该处理器还充当EVAdvance域控制器。

TSN支持时间同步IEEE8021AS-Rev、安全冗余IEEE8021CB和服务质量，这是跨车辆和区域进行可靠控制所需的架构。TSN对于需要可预测延迟和带宽的实时应用程序至关重要。

因此

快速发展的电动汽车市场带来了新的机遇和挑战。牵引逆变器构成电动传动系统的核心，到2010年底将为大多数新车提供动力。

通过MCU、栅极驱动器和电源开关的创新可以实现许多改进，这些改进可以直接影响电池寿命和驾驶体验，并提高消费者的接受度。对新技术的支持对于汽车行业利用正在开发的软件定义的汽车基础设施来更快地扩展电动汽车并随着时间的推移进行改进至关重要。

汽车逆变器会损坏电池吗？

逆变器不会损坏电池，但如果电池容量低、逆变器负载功率太大，可能会出现题。逆变器是将直流电变换为固定频率、恒定电压或调频调压交流电的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

如果我将汽车连接到逆变器，我的电池会损坏吗？将逆变器连接到车辆上不会损坏电池，并且车载逆变器是一种方便的车载电源转换器，可以将DC12V直流电转换为AC220V交流电，与主电源相同，可用于一般家用电器。