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级联式多电平电控系统

发布时间:2019-04-15

  • 软硬件功能设计开发阶段
  • 功能测试验证阶段
  • 样机成型阶段
  • 上车测试阶段
  • 小批量试产阶段
  • 已量产
应用领域/适用场景:新能源汽车电机控制器
方案亮点:基于MMC拓扑,采用MOSFET器件,电池串联级数少,电能转换效率高,成本低
方案详情:

级联式多电平变换器又被称为模块化多电平变换器(MMC),专用于负载(驱动电机)与供电电源(锂电池、氢燃料电池单体)之间电压等级相差较大的应用中。MMC在工业电机控制、电网储能等领域逐渐开始普及应用,但在电控系统领域的应用全世界范围内仍处起步阶段。起克电气已经完成了基于MMC的电控系统工程样机开发,正在进行功能、性能的全面检验测试。基于MMC的电控系统的技术优势体现在以下方面:
1)充分利用现有成熟技术,适应电路拓扑结构的重大变化,大规模制造应用无技术、成本障碍,能够全面提升电控系统本身和整车的性能指标
2)中控电路应用车规级AURIX2G的 TC275T三核CPU,带有同频锁步、GTM等高端功能单元,完全满足ASIL-D等级认证,且便于实现AUTOSAR软件架构
3)锂电池十几级串联,BMS系统简化,模块间剩余电量可以主动均衡,模块内电池均衡难度也大大降低;氢燃料电池成堆的串联级数下降一个数量级,难度大大降低
4)通过车规级差分线路传输PWM控制信号,实现模块间纳秒级同步
5)电驱系统整体效率大幅度提升,实车实路续驶里程与NEDC续驶里程更加接近且都有所增加
级联式多电平电控系统对整车动力系统和充电基础设施都有重大创新提升:
1)电机控制器可兼做全功率OBC,兼容直流快充和交流慢充电设施,新增交流快充方式,并且容易实现V2G功能,对电网非常友好
2)基于AUTOSAR软件架构和MMC的独特电路拓扑,能够将BMU、MCU和 VCU功能集成一体降低整车成本;
3)功率模块间形成冗余备份,少数模块损坏不影响车辆行驶;发生故障的功率模块可单独更换
4)对DC-DC电源的要求降低

性能指标:
参数 指标
功率密度 ≥100kW/kg,≥100kW/L
电能转换效率 ≥90%,最高99%,平均95%
开关频率 ≥30kHz
驱动电机线电压平台 300V-800V(可定制)
模组直流电压 20V-70V(可定制)
每相串联模组数量 3-6(可定制)
输出电压总谐波畸变率 相比2电平降低80%以上
该项目使用的英飞凌的物料清单:
单片机
TC275T
TLE9855
功率器件
IPD90N10
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