48V集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)

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

不同的運(yùn)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(fù)轉(zhuǎn)矩。在啟動(dòng)過程中，ISG提供正轉(zhuǎn)矩，快速平穩(wěn)地提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到運(yùn)行速度。在汽車制動(dòng)過程中，它還回收再生能量。在這種模式下，ISG作為一個(gè)發(fā)電機(jī)提供負(fù)轉(zhuǎn)矩給動(dòng)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(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)車輛。ISG系統(tǒng)中使用的電機(jī)在結(jié)構(gòu)上各不相同。許多使用永磁設(shè)計(jì)，而最近的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是傾向于單獨(dú)激勵(lì)繞組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。這些類型的主要優(yōu)點(diǎn)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(jì)。較低功率系統(tǒng)(<12 kW)適用于起動(dòng)-停止操作、電池充電和有限發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩提升。較高功率系統(tǒng)還能夠顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。較高相位數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是功率分布在更多的線圈上，每個(gè)線圈能用較小的標(biāo)準(zhǔn)線繞組，和需要更低電流的驅(qū)動(dòng)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(gè)繞組都需要半橋電源轉(zhuǎn)換器提供適當(dāng)激勵(lì)。對(duì)于較低功率級(jí)系統(tǒng)，可以使用分立的功率器件，但是對(duì)于較高的功率系統(tǒng)，分立器件設(shè)計(jì)就不實(shí)用了。這些系統(tǒng)中的電流可達(dá)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(dòng)】

【圖1B：6相ISG逆變驅(qū)動(dòng)】

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(jí)。這兩個(gè)系統(tǒng)都使用三個(gè)通用的APM16M電源模塊。該模塊含一個(gè)兩相、雙半橋電路，可以用于三或六相設(shè)計(jì)，只需使用單獨(dú)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(shí)現(xiàn)卓越的熱性能。對(duì)于要求極嚴(yán)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。