本文導讀

近年來，新能源汽車行業(yè)在全球范圍內的發(fā)展如火如荼，相比傳統(tǒng)燃油車，新能源行業(yè)對整車熱管理系統(tǒng)提出了更加精細、嚴格的要求。ZLG-TMS熱管理方案將以客戶實際需求出發(fā)，為增強汽車熱管理能力提供匹配的技術路線。

車輛的新能源化已成為肩負未來出行、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、能源安全、空氣質量改善等多重歷史使命的國家戰(zhàn)略。目前，全球累計銷售新能源汽車超過2000萬輛，截至2022年11月，我國新能源汽車銷售量已超過1100萬輛，且仍保持快速上漲的趨勢，市場需求急劇上升。從熱管理技術角度來看，通過制冷及熱泵技術的完善，發(fā)展車輛綠色低碳特管理方法，提升熱管理效率，提高電池、電機溫度的控制精度，創(chuàng)造更舒適的車內環(huán)境，成為打造我國乃至全球范圍內更安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保的未來新能源汽車最重要的環(huán)節(jié)之一。

隨著新能源汽車E/E架構的演變進化，日益增長汽車電子功能，使得線束主干越來越粗，分支越來越多，線束體積越來越大，同樣線束質量也會隨之加重。為簡化汽車線束鋪設面積、減輕線束質量，適應汽車電器功能的各項需求，域控制器在未來將廣泛應用在新能源汽車上。

域控制器和熱管理

1. 熱管理

新能源汽車熱管理系統(tǒng)不僅要兼顧車室內溫度的冷熱控制，更要對三電設備（電池、電機、電控）進行更為精細化的溫度管理。隨著乘客對舒適性和安全性需求增加，一套多功能的熱管理系統(tǒng)將成為主流。因此，使用域控制器將三電設備和室內的溫度管理設備集成，通過各散熱系統(tǒng)的協(xié)調設計，調度關鍵部件溫度變化的安全裕度，使新能源汽車熱管理向著更為一體化的方向發(fā)展是新的趨勢。

如下圖1所示，傳統(tǒng)汽車熱管理主要包括了空調熱管理系統(tǒng)以及動力總成的熱管理子系統(tǒng)。而電動汽車的熱管理架構則在燃油汽車熱管理架構的基礎之上，又增加了電機電控熱管理系統(tǒng)以及電池熱管理系統(tǒng)。與燃油車不同的是，電動車對溫度的變化更為敏感，溫度是決定其安全、性能及壽命的關鍵因素，熱管理是維持適宜溫度區(qū)間的必要手段。

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圖1汽車熱管理組成框圖

2. 域控制器

由于傳統(tǒng)設計理念和零部件供應模式等因素的制約，汽車電子電氣系統(tǒng)存在結構復雜、維護升級困難、電子部件冗余等問題。域控制器在車輛上運用，有效緩解這一難點，在提高經(jīng)濟效益的基礎上確保了安全。如下圖2所示為域控制器車內架構，該技術歸納起來共有四大優(yōu)點：

圖2域控制器車內架構

精簡電子系統(tǒng)布局

現(xiàn)在車輛ECU平均為25個（高端車輛可能超過100個），通信線長達6km，總重量超過70kg，并占據(jù)了大量空間。采用域控制器后，車輛ECU平均為16個，通信總線長3.7km，總重量不到44kg，與傳統(tǒng)電子系統(tǒng)布局相比，精簡了近40%。

提高智能化水平

域控制器一般使用多核CPU/GPU芯片，其運算、存儲能力非常強大，為諸多智能化功能的實現(xiàn)奠定了物質基礎。

降低車輛生產(chǎn)成本

域控制器的使用，可以大幅減少汽車控制單元的數(shù)量、縮短通信總線長度、降低電子系統(tǒng)重量，從而降低車輛生產(chǎn)成本。據(jù)國內某汽車制造廠統(tǒng)計，與傳統(tǒng)電子系統(tǒng)布局的車相比，采用域控制器的車，生產(chǎn)成本平均下降了3.1個百分點，市場銷售率增長2.6倍。

提高安全防護性能

車輛行駛時間長后，發(fā)動機、底盤、軸承等關鍵部分磨損比較大，發(fā)生交通事故的概率較大。采用域控制器技術，可以第一時間采集發(fā)動機或者機械部件等的運行狀況，上報硬件錯誤信息，方便售后中心同步讀取信息并制定維修方案。據(jù)隨機調研20名駕駛員，駕駛使用域控制器的車輛后，車輛行駛故障平均下降了4個百分點、出勤時間延長17%。

熱管理電機控制

在域控制器協(xié)助新能源汽車熱管理技術向著一體化的方向發(fā)展中，新能源汽車熱管理分支很多，相應需要域控制器控制的電機也很多。

TMS熱管理系統(tǒng)可以和空調控制器集成，也可以相互獨立。集成便于降低成本和管理；獨立則便于將安全節(jié)點和舒適性功能節(jié)點分隔，增強安全性。這里討論分開的情況。除去空調控制器，TMS系統(tǒng)分為以下幾部分，如下圖所示：

圖3TMS系統(tǒng)框圖

由上圖3可知，TMS主要由三個中小功率的水泵和幾個小功率的開關閥電機組成。開關閥電機一般采用高邊控制，不需要調速和控制方向，比較簡單。電池、采暖回路和電機相互之間的熱量循環(huán)主要由三個水泵完成，水泵均為三相無刷直流電機，要想達到較高的熱循環(huán)效率，需要域控制器同時控制三個水泵完成更為合理的熱狀態(tài)管理策略調度。域控制器需要支持超高的主頻來完成三個電機的控制算法和邏輯調度計算，需要足夠數(shù)量的PWM控制多個三相BLDC的相電壓，足夠數(shù)量的ADC采集每個電機的相電流等信息來完成閉環(huán)控制。

S32K3多電機控制外設

ZLG-TMS熱管理域控制器方案使用NXP S32K3系列做主控制器，雙核Cortex-M7，主頻高達160MHZ。支持多個電機的PWM外設和多ADC獨立采樣，具有靈活的ADC觸發(fā)配置，完美支持多個BLDC和高低邊控制需求。同時，S32K3支持HSE-B安全加密子系統(tǒng)，可以良好支持security BOOT和OTA，非常適用于汽車應用新需求。

如下圖4所示為方案框圖。ZLG-TMS熱管理域控制器方案三個水泵控制均采用無感FOC速度電流雙閉環(huán)矢量控制，效率高達95%以上，轉矩保持最高的同時運轉平滑穩(wěn)定，對負載突變有良好的抗干擾性能。

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圖4ZLG-TMS系統(tǒng)框圖

ZLG多電機控制視頻

ZLG S32K3多電機控制方案優(yōu)勢

圖4ZLG-TMS系統(tǒng)框圖

功能特性：

支持超過三個以上BLDC的無感FOC速度電流雙閉環(huán)控制

支持多路High Side閥門控制

改進FOC啟動算法，6s內快速啟動電機

改進FOC高速算法，最高轉速提升10%

支持靜止啟動，零速啟動

自動補償算法

弱磁控制算法

完善的保護功能，過壓欠壓，過流、限流、堵轉、過溫、缺相保護等

上位機FreeMASTER已適配，三電機獨立配置界面

隨著新能源汽車的快速發(fā)展與新技術的出現(xiàn)，車載熱管理系統(tǒng)正面臨更為嚴峻的挑戰(zhàn)。ZLG可提供完善的TMS多電機控制方案，助力您在熱管理賽道上實現(xiàn)彎道超車。

審核編輯：劉清