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直流无刷电机的优势及在汽车领域的应用前景

导读: 汽车功能电子化趋势正日益加强带动了汽车从单纯的机械产品变身为复杂的机电一体化产品,安装在汽车中的电机数量持续增加。据预测,到2020年,每辆豪华车中的电机数将多达120台。

  当前,汽车功能电子化趋势正日益加强,以应对日益严格的燃油能效法规,和满足消费者对节能、安全、舒适以及便捷等方面的更高要求。汽车已经从单纯的机械产品变身为复杂的机电一体化产品,安装在汽车中的电机数量持续增加。据预测,到2020年,每辆豪华车中的电机数将多达120台。直流无刷 (BLDC)电机由于具有多种优势,正被越来越多地整合至汽车水泵、油泵、燃油泵、散热风扇、暖通空调(HVAC)、混合动力系统、座椅风扇等部件,实现更高能效和性能。

  

图1:无刷直流电机在汽车中的应用

  直流无刷电机的优势

  直流无刷电机无需电刷和换向器,解决空间受限的系统设计,且不用担心一般的磨损、火花和噪声,提供良好的控制,为汽车内的特定应用提供可变速控制。更重要的是,直流无刷电机可提升燃油能效,节省约60%~70%的能耗。当无刷电机用于电动助力转向(EPS),行驶里程增加3~5%,用于 电动水泵(EWP)及电动油泵(EOP)提升约3%的能效,用于燃油泵提升约1%的能效。例如,水泵和油泵通常通过发动机电源运行。如果发动机停止,发动机启停系统就没有电 源。但是,如果电机用于水泵和油泵,无论发动机是启动还是停止,这些功能都可独立运行,从而提升燃油经济性。

  采用直流无刷电机的设计考量

  若采用直流无刷电机替代有刷电机,那么以前必须由换向器机械式完成的工作,现在通过三相逆变器电气化完成。逆变器需要一个门极驱动器,它通常由一个微控制器实施复杂的软件算法来控制。这增加了系统复杂性,对工程师来说是一大技术挑战。而安森美半导体推出的智能直流无刷电机控制和驱动芯片LV8907,可解决这一挑战。该方案无需外部电机位置传感器或系统微控制器,减少PCB占位面积,自带嵌入式控制算法,无需自写电机控制算法,降低系统复杂性,缩短开发周期,加快产品上市。

  

图2:LV8907无需传统方案中的微控制器和传感器

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