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在輕度混合動力汽車系統中,48 V電池和集成式起動發電機(ISG)是其主要零部件。ISG負責產生車輛的所有電能及用于車輛啟動。
不同的運行方式由ISG的系統控制器控制,它可以根據系統的要求控制正轉矩或負轉矩。在啟動過程中,ISG提供正轉矩,快速平穩地提高發動機轉速到運行速度。在汽車制動過程中,它還回收再生能量。在這種模式下,ISG作為一個發電機提供負轉矩給動力總成,使車減速和回收電池電荷。較大電荷容量的ISG(>15 kW)還能夠在轉矩提升模式下工作,提供足夠的正轉矩幫助在有限的時間內驅動車輛。ISG系統中使用的電機在結構上各不相同。許多使用永磁設計,而最近的設計趨勢是傾向于單獨激勵繞組轉子結構。這些類型的主要優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計。較低功率系統(<12 kW)適用于起動-停止操作、電池充電和有限發動機轉矩提升。較高功率系統還能夠顯著提高發動機轉矩。較高相位數設計的優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動器。較高的相位也使輸出轉矩的轉矩紋波更小。
無論選用三相還是六相,每個繞組都需要半橋電源轉換器提供適當激勵。對于較低功率級系統,可以使用分立的功率器件,但是對于較高的功率系統,分立器件設計就不實用了。這些系統中的電流可達到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逆變驅動】
【圖1B:6相ISG逆變驅動】
圖1所示為兩種不同的ISG汽車電源模塊應用電路,采用三相和六相輸出級。這兩個系統都使用三個通用的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計,只需使用單獨的半橋或將它們并聯。功率MOSFET的大小滿足系統的電流要求,提供80V和100 V版本。它們被貼裝在氧化鋁陶瓷基板上,以實現卓越的熱性能。對于要求極嚴苛的應用,可采用超高性能的氮化鋁基板材料以提供更高的熱性能。
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