MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元

MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元，通過接收VCU的車輛行駛控制指令，控制電動機輸出指定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛。實現(xiàn)把動力電池的直流電能轉(zhuǎn)換為所需的高壓交流電、并驅(qū)動電機本體輸出機械能。同時，MCU具有電機系統(tǒng)故障診斷保護和存儲功能。

MCU的設(shè)定參數(shù)較多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)(參數(shù)設(shè)定通過CAN通訊或仿真器進行設(shè)定），導(dǎo)致MCU不能正常工作的現(xiàn)象，因此，必須對相關(guān)的參數(shù)進行正確的設(shè)定。

1. 控制方式：

即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、 PID 控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

2. 最低運行頻率：

即驅(qū)動電機運行的最小轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差（風(fēng)冷型），電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致驅(qū)動電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

3. 最高運行頻率：

一般的MCU最大頻率到 60Hz ，有的甚至到 400 Hz ，高頻率將使驅(qū)動電機高速運轉(zhuǎn)，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

4. 載波頻率：

載波頻率設(shè)置的越高,其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱，IGBT發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。

5. 電機參數(shù)：

MCU在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從驅(qū)動電機銘牌中直接得到。

6. 跳頻：

在某個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點(空調(diào)壓縮機）。

7. 加減速時間

加速時間就是輸出頻率從 0 上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到 0 所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在驅(qū)動電機加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。

加速時間設(shè)定要求：將加速電流限制在MCU過電流容量以下，不使過流失速而引起高壓系統(tǒng)斷電保護；減速時間設(shè)定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使高壓系統(tǒng)斷電保護。加減速時間可根據(jù)負載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停驅(qū)動電機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復(fù)操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。

8. 轉(zhuǎn)矩提升

又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍 f/V 增大的方法。設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn)矩，使驅(qū)動電機加速順利進行。根據(jù)負載特性，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負載，如選擇不當(dāng)會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)驅(qū)動電機帶負載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。

9. 電子熱過載保護

本功能為保護電動機過熱而設(shè)置，它是MCU內(nèi) CPU 根據(jù)運轉(zhuǎn)電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用于 “ 一拖一 ” 場合。

電子熱保護設(shè)定值 (%)=[ 電動機額定電流 (A)/ MCU額定輸出電流 (A)]×100% 。

10. 頻率限制

即MCU輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護功能。在應(yīng)用中按實際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，將MCU上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使最高車速在一個固定、較低的工作速度上。

11. 轉(zhuǎn)矩限制

可為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩限制和制動轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)MCU輸出電壓和電流值，經(jīng) CPU 進行轉(zhuǎn)矩計算，其可對加減速和恒速運行時的沖擊負載恢復(fù)特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功能可實現(xiàn)自動加速和減速控制。假設(shè)加減速時間小于負載慣量時間時，也能保證驅(qū)動電機按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動加速和減速。

驅(qū)動轉(zhuǎn)矩功能提供了強大的起動轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)矩功能將控制電動機轉(zhuǎn)差，而將電動機轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩突然增大時，甚至在加速時間設(shè)定過短時，也不會引起高壓系統(tǒng)斷電保護。在加速時間設(shè)定過短時，電動機轉(zhuǎn)矩也不會超過最大設(shè)定值。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大對起動有利，以設(shè)置為 80 ～ 100% 較妥。

制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動力越大，適合急加減速的場合，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過大會出現(xiàn)過壓報警現(xiàn)象。如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為 0% ，可使加到主電容器的再生總量接近于 0 ，從而使驅(qū)動電機在減速時，不使用制動電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會過壓保護。但在有的負載上，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為 0% 時，減速時會出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成MCU反復(fù)起動，電流大幅度波動，嚴(yán)重時會使MCU報故障，應(yīng)引起注意。

來源：汽車技研
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審核編輯：何安