SiC电动汽车功率逆变器控制参考平台

专为在高压牵引电机中启用SiC MOSFET而设计

概述

Power PCB top view
Motor Control PCB top view
Power PCB bottom view
Motor Control PCB bottom view

产品规格

技术和功能规格

概述

  • 包含以下所述的两个PCB板和用于驱动三相电动机的软件,可使用完整的恩智浦解决方案快速开发内部逆变器设计。
  • 对于EV-INVERTERHD启用套件硬件原理图中包含的每个板,都可以从安全站点下载PCB布局和gerber文件。

MCU控制板
(EV-CONTROLEVMHD):

  • 该板包含四个关键的恩智浦集成电路、接口连接器和电流传感器。MPC5775E是面向电机控制的32位Power Architecture©双核ASIL D MCU,可提供高达264 MHz/内核的性能、CSE安全性、eTPU定时器、软件解析器和高度可扩展的解决方案。FS65xx系统基础芯片(SBC)为MCU提供动力,从而优化了能耗并提供了低压侧的监测和保护功能。TJA1051收发器面向汽车行业的高速CAN应用,可以为MPC5775E和CAN协议控制器提供发送和接收差分信号的功能。作为一种替代的通信协议,TJA1100HNZ是一款汽车以太网PHY芯片,具有针对汽车用例进行优化的100BASE-TI单端口PHY。
  • 接口连接器是23引脚的连接器,用于电机控制输入。
  • 此板上集成了三个LEM电流传感器,提供+/- 900安培的测量范围。

HD模块驱动器控制板
(EV-POWEREVBHD):

  • 该板采用Starpower P6 (HybridPACKTM驱动器)模块设计,该模块内装有CREE 1200V/600A 13mOhm SiC MOSFET芯片。它具有面向IGBT和SiC MOSFET的GD3160先进单通道栅极驱动器。集成电隔离和低导通电阻驱动晶体管提供高充电和放电电流、低动态饱和电压以及轨到轨栅极电压控制。该板自主管理严重故障并通过INTB引脚和SPI接口报告故障和状态。栅极电压通过隔离变压器和返驰控制器提供。

基本软件包括:

  • 将提供软件,以对驱动永磁同步电动机(PMSM)或感应电动机的三相逆变器进行系统配置和基本控制。
    • 低级SDK设备驱动器和逆变器服务中间件,具有控制平台电机操作的功能调用。
    • 面向精确电机驱动控制的先进AMMCLIB优化软件库
    • Freemaster图形用户界面,用于操作和监控逆变器平台

功能安全

  • 小巧、紧凑10 IC系统规格符合ASIL D标准
  • 强大故障静默SBC,具有0级功能
  • 具有API的功能安全情况和支持软件

逆变器规格

  • 峰值输出功率>持续180 kW
  • 工作输入电压范围:350-600 VDC
  • 额定工作电压:600 VDC
  • 持续电流 > 220 A, rms / 峰值电流 > 450 A, rms
  • 电机运转速度:30s RPM时最大值为12 kHz,基本速度6.4 k RPM
  • PWM开关频率:3–12 kHz
  • 电机限制的最大电气效率> 94 %。逆变器本身的性能可能大于99%

系统控制

  • 通过400 V电源有效驱动180 kW三相电机
  • 具有低功耗待机功能的冗余CAN总线接口
  • SiC/IGBT栅极驱动器中的集成电流信号隔离

尺寸

  • 支持小规格ASIL-D 180 kW功率逆变器
  • 逆变器机械外壳尺寸:28 x 28 x 14 cm
  • 逆变器质量 < 10 Kg

电机配置

  • 3相PMSM

电压/功率

  • 工作电压:250-600 VDC,额定值600 VDC
  • 峰值电流:450 A rms
  • 峰值输出功率:150@30s kW

扭矩/速度

  • 持续135 Nm, 峰值300 Nm
  • 最大值12,000@30s RPM,基本速度6,400 RPM

电机传感器

  • 旋转变压器机械位置传感器

电机尺寸

  • 250 mm OD X 275 mm L
  • 重量:59 kg(干燥情况)

购买

  • EV-INVERTERHD   Qualification

  • SiC EV Power Inverter Control Reference Platform
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设计资源

支持套件开发支持

EV-INVERTERHD支持套件随附:

  • HybridPACKTM模块的MCU控制板和驱动器控制板
  • 授权下载开发套件的注册ID(激活后可下载)

访问开发套件包括:

  • 恩智浦设备宣传资料

    MPC5775E, GD3160, FS6500, TJA1051, TJA1100 - 数据手册,勘误表,功能安全文件和软件驱动程序

  • 支持套件硬件设计宣传资料

    参考设计原理图(PDF), Gerber文件, BOM, 用户手册

  • 软件

    具有服务级别SDK驱动程序的基本软件和概述安装的软件用户手册

    面向精确电机驱动控制的先进AMMCLIB优化软件库

    FreeMaster图形用户界面,用于操作和监控逆变器平台

  • 系统安全包(2021年正在开发)

帮助

培训与活动

This NXP webinar provides a technical deep dive of a complete traction inverter system solution (hardware, software, functional safety) for electric vehicles and addresses the transition from using IGBTs to SiC MOSFETs. Includes functional safety and the xEV inverter.

合作伙伴

Vepco Technologies Inc是一家在电动汽车和电机行业拥有30多年综合经验的工程服务公司。