各位同仁，咱们好!我今日带来的是HEV混合动力车型配套电控的处理计划，共享之前我先介绍一下咱们公司。咱们公司全名叫“华域轿车电动体系有限公司”，是华域轿车体系股份有限公司旗下和航天科工合资树立的，咱们公司总部在浦东金闻路88号，首要产品是做新动力轿车，轿车用的驱动电机以及配套的电机操控器。产品的掩盖规模电机在40-350kW，扭矩80-450Nm，电压低电压100V到高电压800V，转速掩盖到2万转。电控产品彻底掩盖咱们的电机产品，和电机配套。我今日共享双电控分为五部分，布景、根本架构、要害技能、难点技能、双电控产品介绍。

  本计划首要是针对的混合动力车型，混合动力车型国家2020年10月27日发布了《节能与新动力轿车技能道路》，把混合动力整车做了一个界说。其间针对混合动力乘用车这块，专门有一个技能架构。然后方针发布了之后必定有一个引导，所以在这个里边进一步清晰了界说了混合动力轿车的开展趋势。到终究到2035年节能轿车与新动力轿车的销量各占50%，全面电动化。混合动力新车占传统新动力乘用车的100%。

  这个是方针里边提炼出来的，标红的是针对混合动力车型，大约分三个时刻节点。2025年混合动力轿车占到传统动力乘用车的50%以上，2030年混合动力新车占传统动力乘用车的75%以上，2035年便是100%。混合动力乘用车开展道路作了清晰的规则，方针有重度混合、轻度混合、中度混合都作了界说。所以咱们今日首要是针对混合动力，油电混合HEV车型的电控的配套作了一个计划的处理。

  第一种独立式，也便是MG1(电动机操控)和MG2(发电机操控)电控是独立的两套体系：MG1分别有主控板、驱动模块来做一个箱子;MG2也是相同的，是独立式的产品，集成度不高，本钱优势也比较差，技能完结也比较简单。体积优势必定是比较差。

  第二种是搞一个箱子，用两块主控板加两个驱动模块拼装完结，首要集成方法是物理集成，水道共用，有必定的集成度，比独立式的必定有本钱优势，技能完结难度首要是在调集规划上还有水道规划上，体积也具有必定的优势。

  第三种是一块主控板，用一个MCU完结两个驱动模块的驱动。是一个软硬件的集成方法，各方面集成度、本钱优势、技能难度、体积在这块都比较占优，今日首要共享的便是第三种高集成的处理计划。

  根本架构这边有一个比较简易的体系架构，选用的芯片是运用英飞凌的TC387，后面会就这个芯片作进一步的阐明。首要是单主控芯片加一个独立的低压电源的芯片，完结了扭矩功用安全的要求。软件的架构咱们依照AURIX架构树立，首要是包含根底软件以及使用层，一起也依照混动技能中的安全的要求来做。

  这部分分为四大块：要害器材使用技能、体系功率提高技能、高效热办理技能、低本钱规划技能。

  要害器材使用技能，先来看看中心的主控芯片。选用的AURIX TC38x，处理速度和要害的参数这块都有列。最首要是ISO26262 ASIL D等级的安全芯片。分为四个核：Cpu0和Cpu1是锁步核。Cpu0有bootloader、初始化运转程序及LV3级其他处理器监控，Cpu1是LV2功用监控层，即针对双电机扭矩级监控，Cpu2是LV1功用完结层，首要是完结MG1操控，Cpu3也是一个功用层完结MG2的操控。右边这块是运用芯片的一个体系架构图。

  芯片选完了接下来该选功率模块，功率模块既能够选用一般硅的IGBT也能够选碳化硅(SiC模块)，特征便是要运用封装共同的模块，这样便利交换运用。碳化硅首要的优势体现在它的注册关断速度，经过双脉冲测验比照，首要是SiC注册关断所构成的反冲电压的尖峰比Si-IGBT小许多。还有功率，咱们这儿有福特轿车就Si-IGBT与SiC操控器EPA工况功率比照，运用了SiC的效能比Si-IGBT的效能要显着占优势：相同的城市工况下，SiC MOSFET损耗为2.12%，而Si-IGBT是9.1%;城郊工况下，SiC MOSFET损耗为0.34%，而Si-IGBT是2.29%。所以，使用SiC具有更低的损耗、更高的功率密度、更高的耐电压等优势。

  最终是膜电容选型，由于常见的膜电容有陶瓷、电解、薄膜，轿车使用首要是大电流、低感量、高纹波、耐高温。规划要点膜厚及标准、芯包热规划、固定方法，这块供给了一个支撑膜电容的电流波形。这些都是咱们在使用时需求留意的，一般经过核算和电路仿真来确认膜电容的参数。

  高效热办理技能，双面控的散热尤为重要，由于双电控产品配套的整车有一个发动机，发动机的散热使得环境温度都在90度左右。咱们在散热考虑的要点首要是机壳、水道规划资料选取，还有水道面积、资料分量之类的。水道规划这块必定是有一些共同的规划方法，使得和功率模块的触摸面积最大化。这块是供给了一个比较简易的水道的完结方法，做了一个仿真。针对电容的散热或许大约有不同的完结方法，这块是做了一个导热垫，电容跟它触摸构成一个散热的途径。

  体系功率提高技能，存在比较多的处理计划和战略，这儿抽取了几个要害点共享。

  第一个是MTPA区域拓宽技能，咱们都知道永磁同步电机有拐点，在拐点之前能够用MTPA完结最小电流输出最大的扭矩以确保功率，拐点之后就需求弱磁，咱们的弱磁算法必定有差异，所以咱们尽量要把MTPA这个区域进行拓宽，根本原理便是MTPA依据电压极限圆和电流极限圆的交叉点做战略，能够在操控进程中尽量沿着这些交叉点进行拓宽操控，这样能够完结MTAP的拓宽，比照下来功率根本上能提高3%。

  第二个技能变频操控技能的使用，咱们都知道功率模块的开关损耗比较大，从图上能够看到为什么存在和功率器材的开关频率存在联系，在开关瞬间电流和电压有堆叠期，依据开关损耗的公式能看到这个频率对它的影响比较大。所以咱们在使用操控的整个进程傍边咱们要做一个变频操控，或许在低转速的时分咱们选用2KHz的主频，在高转速时主控频率咱们选用12KHz。这样，在整车全工况运转中依据电机转速来选取适宜的操控频率，一般变频的规模是在2KHz~12KHz区间，一起，当呈现电机堵转的工况的时分，也要快速的使用变频技能将主频降至2KHz或许适宜的操控频率规模，以避免电机烧掉。

  第三个是过调制技能。这个技能现在职业的大部分都在用，该技能也比较老练，从使用状况来看，操控器的功率在弱磁区域得到大幅的提高，从试验测验比照数据看，没有过调制的线%;运用过调制技能后操控器功率到达了98.55%。

  最终是PWM归纳操控战略技能，咱们都知道在PWM操控的进程傍边有一个最小脉宽的设置，会影响到功率。还有咱们在操控进程傍边选用不同的操控方法，比如说五段式、七段式，整个操控进程傍边都是对功率有影响，五段式较七段式削减三分之一的开关次数，能够到达下降开关损耗的意图，调理比较高时，两者谐波含量比较附近，所以能够依据最小脉宽、五段式级七段式进行归纳操控，在软件算法上能够作一个归纳性的战略来完结PWM的归纳操控，然后提高体系功率。

  低本钱规划技能，双电控低本钱话的话必定是要做一个渠道化的开发，首要考虑到模块能够复用。相对于传统的独立操控部分需求传感器、MCU、驱动、电源都是×2，咱们这儿只要一个MCU，只要一个低压供电电路，到达复用的作用，对用主控芯片复用，在规划进程中芯片的选型要依据靠资源数、引脚数、功用及安全相关需求;一起在规划中要简化最小体系的电路架构，削减器材数量;复用好处在软件方面只需求考虑维护一个代码，量产时只需烧写一次。电源电路复用要简化电源拓扑，下降本钱，削减PCB面积，做一些多层、合板规划，规划进程傍边充沛考虑电源的带载才能和散热的才能。最终是传感器的复用：有母线电压采样，操控器板温的检测都是要充沛考虑的。

  低本钱还有一个软解码，大部分厂家也都在做这块，而且都现已老练使用，这块首要是经过硬件电路的规划以及软件的战略来完结，将旋变解码芯片代替掉，直接经过硬件传过来的信号完结旋变方位的解析和毛病的处理。优势是架构简练，本钱低，可靠性高，可更好满意功用安全：客户若有功用安全需求，则这便是一种冗余规划;若没有功用安全需求则便是一种下降本钱的完结方法。

  接下来是电机定转子温度在线预算，永磁同步电机转子温度首要是依据温度和磁链的线性联系来完结预算。还有电机定子绕组温度预算首要是经过热网的模型来完结，这个图片是依据咱们做的一个仿真和实测的比照。

  最终一块是功率模块结温预算，咱们在IGBT埋热电阻比较简单完结，但是在SiC使用后这个封装比较小，想要在埋的话比较困难，所以就更需求做结温的预算了。咱们这个是根据IGBT的结温预算，这个预算也是选用热网模型树立一个功率模块的热学传导的模型，一般经过仿真和试验对模型参数进行标定，在软件中树立功耗模型和热阻模型，完结对IGBT结温实时预算。下图是实测的温度和仿真的预算做的比照，现在做下来根本能到达±10℃以内。

  双电控由于有较高的集成规划，面对两大难点，一个是EMC的要求，一个是针对NVH问题。

  EMC首要是从功率部分面对的难点：双逆变器搅扰大。能够考虑添加一些滤波器的规划，一起也需求考虑体积与可靠性。还有经过软件算法战略做一些躲避，将开关相位错开，还有载波频率错开。电源部分首要难点是电源功率大，用电设备多，规划初期需求进行EMC规划，首要完结的手法或许有电路仿真这类的。减小环路面积与地平面规划相匹配，放置滤波器材，下降搅扰的传递。接插件的规划，低压接插件直接衔接PCB为了节省本钱，要考虑接压件的可靠性还有滤波处理。高压接插件要考虑接地以及做一些屏蔽。

  关于电驱体系NVH优化改进，咱们这边首要从软件上选用低本钱的思路来做一些优化规划，首要采纳的办法有三块，一个选用抖频操控改进电机高频啸叫，第二个选用谐波注入技能按捺，第三个选用自动阻尼技能，当然还有变频操控也会相应的改进NVH。

  咱们公司规划的一款双电控渠道，首要是针对油电混合HEV车型推出双电控操控器渠道，兼容多种混动拓扑，操控器参数在这块，功率模块首要有一般IGBT和比较抢手的SiC，电压规模一般Si-IGBT掩盖到400多伏，SiC掩盖到800多伏。 额定功率100kW，峰值功率掩盖到210kW，首要是可依据需求进行拓宽，能够集成一些其他的模块，如DC/DC，DC/AC，双向OBC，PDU，EPS/EHPS操控P档操控，泵电机操控等功用模块，安全级别能够到达ASIL C。 产品的要害特点是根据渠道化规划，必定要做充沛的验证，功用必定要掩盖很多。 国内的，比如说干流车型，功用必定要满足强壮，本钱必定要占有优势，根据渠道化开发能够缩短开发周期，可选用不同的模块标准，完结不同功率等级的选型，能够使用一般Si-IGBT，也能够用SiC，包含大部分零件的通用性咱们都有考虑。 可定制的功用： 这儿边有温度预算、软解码、OTA、驻坡帮手，ASC、防腾飞维护、CANFD、自动防抖、ASIL B/C，还有其他的一些功用可供咱们挑选，这儿不再赘述。