48V集成式起動發(fā)電機的電驅(qū)動

在輕度混合動力汽車系統(tǒng)中，48 V電池和集成式起動發(fā)電機(ISG)是其主要零部件。ISG負責(zé)產(chǎn)生車輛的所有電能及用于車輛啟動。

不同的運行方式由ISG的系統(tǒng)控制器控制，它可以根據(jù)系統(tǒng)的要求控制正轉(zhuǎn)矩或負轉(zhuǎn)矩。在啟動過程中，ISG提供正轉(zhuǎn)矩，快速平穩(wěn)地提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速到運行速度。在汽車制動過程中，它還回收再生能量。在這種模式下，ISG作為一個發(fā)電機提供負轉(zhuǎn)矩給動力總成，使車減速和回收電池電荷。較大電荷容量的ISG(>15 kW)還能夠在轉(zhuǎn)矩提升模式下工作，提供足夠的正轉(zhuǎn)矩幫助在有限的時間內(nèi)驅(qū)動車輛。ISG系統(tǒng)中使用的電機在結(jié)構(gòu)上各不相同。許多使用永磁設(shè)計，而最近的設(shè)計趨勢是傾向于單獨激勵繞組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。這些類型的主要優(yōu)點是其卓越的故障模式操作。這些定子通常采用三相或六相線圈繞組設(shè)計。較低功率系統(tǒng)(<12 kW)適用于起動-停止操作、電池充電和有限發(fā)動機轉(zhuǎn)矩提升。較高功率系統(tǒng)還能夠顯著提高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。較高相位數(shù)設(shè)計的優(yōu)點是功率分布在更多的線圈上，每個線圈能用較小的標準線繞組，和需要更低電流的驅(qū)動器。較高的相位也使輸出轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩紋波更小。

無論選用三相還是六相，每個繞組都需要半橋電源轉(zhuǎn)換器提供適當激勵。對于較低功率級系統(tǒng)，可以使用分立的功率器件，但是對于較高的功率系統(tǒng)，分立器件設(shè)計就不實用了。這些系統(tǒng)中的電流可達到700 A-rms以上。在這些較高的電流水平下,電源模塊是更好的選擇。

【圖1A：3相ISG逆變驅(qū)動】

【圖1B：6相ISG逆變驅(qū)動】

圖1所示為兩種不同的ISG汽車電源模塊應(yīng)用電路，采用三相和六相輸出級。這兩個系統(tǒng)都使用三個通用的APM16M電源模塊。該模塊含一個兩相、雙半橋電路，可以用于三或六相設(shè)計，只需使用單獨的半橋或?qū)⑺鼈儾⒙?lián)。功率MOSFET的大小滿足系統(tǒng)的電流要求，提供80V和100 V版本。它們被貼裝在氧化鋁陶瓷基板上，以實現(xiàn)卓越的熱性能。對于要求極嚴苛的應(yīng)用，可采用超高性能的氮化鋁基板材料以提供更高的熱性能。