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[导读]电机在电动车中相当于内燃机在传统燃油车中的作用。打个比方,如果电动车是一辆自行车,那么电机就是那双推动自行车前进的腿。电机负责将电池储存的电能转换为机械能,驱动车轮转动,从而推动车辆行驶。不同数量和配置的电机可以影响车辆的动力性能、操控稳定性和能源效率。

电机在电动车中相当于内燃机在传统燃油车中的作用。打个比方,如果电动车是一辆自行车,那么电机就是那双推动自行车前进的腿。电机负责将电池储存的电能转换为机械能,驱动车轮转动,从而推动车辆行驶。不同数量和配置的电机可以影响车辆的动力性能、操控稳定性和能源效率。

当前包括单电机、双电机、三电机和四电机配置。其中双电机配置常见于中高端车型,通过在前后轴各安装一个电机实现四轮驱动,提高了动力性能和操控稳定性。适用于性能车和SUV等。

整体来看,电动车电机市场在未来几年内将大幅增长。2024年全球电动车电机市场规模预计为849.96亿美元,到2034年预计将增长至5718.09亿美元,年均复合增长率(CAGR)为21% 。这种增长主要受到电动车销量增加、电池价格下降以及技术进步的推动。其中双电机配置市场增长迅速。随着电动车需求的增加,双电机配置由于其优越的动力和操控性能,正变得越来越普遍。这一市场预计将以高复合年增长率(CAGR)增长,到2034年将显著扩大 (Future Insights) (Technavio)。

在近日的上海慕尼黑电子展上,中车电驱在德州仪器的展台,与TI联合进行了全新的“双电机控制器电驱主控平台”的发布。湖南中车时代电驱科技有限公司研发经理彭恩宇和德州仪器中国华南区总经理王运健出席,并进行了精彩分享。


专为乘用车双电机系统设计,高性价比的双电机控制器电驱主控平台

此次中车电驱最新发布的双电机控制器主控平台,搭载了两颗来自TI的TMS320F280039-Q1芯片。该芯片是TI专门为双电机系统设计的,功率范围可覆盖双电机系统的40kW到180kW。中车电驱从平台开发的设计阶段就侧重考虑了其平台化设计,新的双电机电驱平台不仅通用性好,还符合功能安全ASIL-B的要求,并为客户带来了更高的性价比。据彭恩宇透露,当前这一新平台已经应用到了中车电驱的一些产品当中。

当前在双电机驱动领域,客户面临的主要痛点在于旋变位置软解码计算复杂,而单核MCU的CPU在进行这样的三角运算时候,会产生非常高的CPU负载,难以满足芯片功能的继续增加。而此次中车电驱选择的TMS320F280039-Q1,内部集成了CLA协处理器来专门进行软解码的算法运算。一方面,CLA协处理器专门对三角函数进行了优化,这加快了电机位置解码运算速率。另一方面,这解放了CPU资源,使其有更多的计算资源可以专注于其擅长的其它计算任务。

“MCU可以处理更多类似于监控、估算的工作。这有助于我们及时掌握车辆运行和电池运行的状态,及时判断故障,不至于MCU在运行过程中达到高负载率的状态,让运算形成延迟。这对车辆整体运行是有好处的。”王运健解释到。

作为德州仪器悠久的 MCU 产品线,TI C2000™ MCU 至今已有超过 25 年历史。从高铁到电动汽车、从数控机床到机械臂、从逆变器到服务器,这些都有 C2000 的身影。作为 TI C2000™ 产品系列的一员,TI TMS320F280039-Q1 产品集成了可靠且稳定的旋变软解码方案,可以提升系统稳定性和可靠性,并大幅节约成本,为客户提供具有市场竞争力的电驱方案。此外,该产品凭借 TI C2000™ 高性能电机控制算法,拥有丰富的外设资源以及良好的生态系统,已经广泛地应用于客户,并可成熟地应用于各种市场中的解决方案。


德州仪器和中车携手,推动交通和能源技术发展

德州仪器是汽车电子市场的推动者,而中车株洲电力机车研究所作为中国轨道交通设备制造商,是轨道交通和电动汽车等市场的开拓者和领先者。双方在交通与能源两大赛道,合作由来已久。

自 1986 年以来,德州仪器持续助力中国市场。德州仪器与中车株洲电力机车研究所及其下子公司中车时代电气、中车电驱等合作近 20 年,合作的领域涉及轨道交通、新能源装备、汽车与工业三大产业集群,覆盖轨道交通、新能源发电、汽车电驱、工业电气、海工装备等多个领域。

TI致力于为中车时代电气提供创新优化的方案,携手打造稳定可靠且更具竞争力的产品。在过去的合作经历里,有着无数成功案例和共赢项目:2008 年,南车时代电气-德州仪器 DSP 联合实验室成立;2016,开启定制 DSP C6652 在铁路牵引控制器上的合作;2021 年,开启新一代 F280039 在电驱上的应用合作,并在供应链方面,双方开启直供模式的合作;2024 年,中车电驱-德州仪器联合实验室成立。

王运健表示,TI拥有超过 7,000 种车规级产品,并且在不断加强新产品推进的速度,持续致力于推动汽车电气化进程。TI的技术创新和专业知识可以帮助客户更大限度地延长续航里程,使电动汽车更经济实惠,并提高充电速度和操作安全性。

针对电动和动力总成系统,TI认为有四大技术趋势:首先是延长续航里程。通过精确测量电池的充电状态、更大限度地延长续航里程、并通过创建新的动力总成架构减轻车辆重量和减小尺寸。其次是提高安全性。借助能够承受高压瞬态和热插拔事件的稳健高性能器件提高系统可靠性、同时保持电磁兼容性。第三是实现更快的充电速度,通过高性能拓扑实现更快的电网充电和放电、同时减小外形尺寸、并通过改进的 EMI 提高系统级效率、从而满足更高的直流电压需求。最后是使电动汽车更经济实惠:借助引脚对引脚兼容的器件产品系列、灵活地跨平台扩展、以支持不同的电芯化学成分和车辆架构、从而推动按成本设计优化。

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随着汽车电气化进程的不断深化发展,对于双电机系统的需求将会逐步扩大。而此次中车电驱与TI联合发布“双电机控制器电驱主控平台”,凭借着出色的通用性和高性价比,预期能够为OEM带来更多的产品竞争力。

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