本文導(dǎo)讀

熱管理系統(tǒng)是整個(gè)必不可少的組成，從燃油車到新能源車，從分立到相對(duì)集成，熱管理系統(tǒng)的需求也緊跟著汽車新四化的落地而不斷升級(jí)。目前，集成化熱管理系統(tǒng)已經(jīng)落地，但集成化系統(tǒng)的技術(shù)方案依然存有明顯差異。本文為大家介紹最新的單芯片TMS解決方案，其架構(gòu)更適應(yīng)于在功能安全，信息安全及軟件定義汽車的需求。

電動(dòng)車的電子和電氣化程度更高，新能源汽車的電池成本占比40%，其工作環(huán)境和充放電需要維持合適的溫度；電機(jī)和電控系統(tǒng)也面臨傳統(tǒng)燃油車所沒有的溫度管理；由于制冷和制熱的架構(gòu)不同，駕駛艙內(nèi)的溫度調(diào)控也急需解決，上述需求也給新能源車熱管理市場(chǎng)帶來新的增長(zhǎng)機(jī)遇。

TMS方案功能簡(jiǎn)介

TMS熱管理域控制器方案使用NXP S32K3系列做主控制器，雙核Cortex-M7，主頻高達(dá)160MHZ。支持多路PWM控制，完美滿足熱管理系統(tǒng)中多個(gè)無刷電機(jī)、有刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)同時(shí)控制的需求；熱管理系統(tǒng)需要采集多個(gè)位置的溫度信息來形成溫度控制閉環(huán)，S32K3支持多路ADC模擬采集，具有靈活的ADC觸發(fā)配置選項(xiàng)，非常適合汽車熱管理系統(tǒng)新需求。
熱管理域控制器采用單個(gè)車規(guī)級(jí)高性能MCU+外圍功率電路設(shè)計(jì)，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)三無刷電機(jī)、六有刷電機(jī)、三步進(jìn)電機(jī)，如下圖1所示。三個(gè)無刷電機(jī)控制均采用無感FOC速度電流雙閉環(huán)矢量控制，效率高達(dá)95%以上，轉(zhuǎn)矩保持最高的同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平滑穩(wěn)定，對(duì)負(fù)載突變有良好的抗干擾性能。

圖1

3S32K3 多電機(jī)控制外設(shè)

S32K3電機(jī)控制時(shí)，外設(shè)上主要使用eMIOS、BCTU、LCU和ADC模塊，如下圖2所示以BLDC三相直流無刷電機(jī)為例。eMIOS產(chǎn)生三相單獨(dú)的PWM信號(hào)；TRGMUX為鏈接模塊，將eMIOS的信號(hào)鏈接到LCU；邏輯模塊LCU將三相單獨(dú)的PWM信號(hào)增加死區(qū)，并輸出三相上下互補(bǔ)的PWM信號(hào)，最終輸出給預(yù)驅(qū)MOS橋電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。BCTU是專門觸發(fā)ADC采樣的模塊，它可通過TRGMUX鏈接到eMIOS觸發(fā)源，通過調(diào)整eMIOS觸發(fā)源的定時(shí)器計(jì)數(shù)值來調(diào)整ADC的采樣位置。

圖2

多電機(jī)控制應(yīng)用實(shí)踐

使用立功科技TMS功能板同時(shí)控制三個(gè)水泵BLDC電機(jī)，測(cè)試項(xiàng)如下：

電機(jī)速度波動(dòng)；

開環(huán)到閉環(huán)的切換穩(wěn)定性；

電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間；

電機(jī)運(yùn)行相電流。

三電機(jī)啟動(dòng)后速度4500rpm、3500rpm、2500rpm。如下圖4負(fù)載情況下的速度波動(dòng)圖，從圖中可以看出三電機(jī)中最大速度波動(dòng)為1.9%，滿足速度波動(dòng)在5%以內(nèi)的一般客戶要求。

圖4 三電機(jī)啟動(dòng)后速度4500rpm、4200rpm、2500rpm。如圖5為電機(jī)啟動(dòng)相電流圖，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速10%進(jìn)入閉環(huán)狀態(tài)，開環(huán)到閉環(huán)狀態(tài)切換穩(wěn)定。將電機(jī)加速度設(shè)置5000rpm時(shí)，可以在3s內(nèi)分別達(dá)到4500rpm、4200rpm和2500rpm，多次實(shí)驗(yàn)均正常工作。

圖5

三電機(jī)啟動(dòng)后速度分別為4500rpm、4200rpm、2500rpm。如圖6為電機(jī)相電流，電流穩(wěn)定呈標(biāo)準(zhǔn)正弦波。

圖6

隨著新能源汽車行業(yè)的飛速進(jìn)步，汽車架構(gòu)的革新使得熱管理問題日益凸顯。新能源汽車在追求電池壽命和整車穩(wěn)定安全的同時(shí)，熱管理性能的優(yōu)劣成為了決定電車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素。然而，隨著新能源汽車的持續(xù)發(fā)展和新技術(shù)的涌現(xiàn)，車載熱管理系統(tǒng)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

立功科技憑借多年的技術(shù)積累，成功研發(fā)出全新升級(jí)的TMS多電機(jī)控制方案，它將為您在熱管理賽道上實(shí)現(xiàn)彎道超車提供有力支持。我們的TMS多電機(jī)控制方案不僅能夠顯著提升熱管理系統(tǒng)的效能和穩(wěn)定性，更能有效降低能耗和維護(hù)成本，同時(shí)保證車輛的安全與舒適性。

我們深信，與立功科技攜手，您將在新能源汽車的熱管理領(lǐng)域取得突破性的進(jìn)展。讓我們共同推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的進(jìn)步，打造更高效、更安全、更具競(jìng)爭(zhēng)力的電車產(chǎn)品！

審核編輯：湯梓紅