8 DC リンク・アクティブ放電

すべての EV トラクション・インバータは、セーフティ・クリティカルな機能として DC リンクのアクティブ放電が必要です。放電回路は、以下の条件および要件の下で DC リンク・コンデンサのエネルギーを放電するために必要です。

• 緊急時または修理時に、システム内の電圧が 2 秒未満で安全に接触できるようにする必要があります
• 車両のキーオフ時に、DC リンク・コンデンサを放電したままにする必要があります
• システム・レベルの安全性要件：ASIL D
• MCU に障害が発生した場合でも、MCU から独立して動作できるようにする必要があります

テキサス・インスツルメンツには、さまざまなシステム・レベル要件をターゲットとした、複数のアクティブ放電設計があります。

• TPSI3050-Q1 を使用したパワー・トランジスタのオン/オフ制御。TPSI3050-Q1 強化絶縁型スイッチ・ドライバには 10V のゲート電源が内蔵されており、2 次バイアス電源を必要とせずに放電パワー・スイッチを駆動できます。
• AFE539F1-Q1 デバイスを使用して PWM を制御。AFE539F1-Q1 スマート AFE には、PWM およびカスタム波形ジェネレータ用の不揮発性メモリが内蔵されています。このデバイスにはプログラマビリティとロジックが追加されているため、DAC ベースの回路、MCU ベースの回路、および完全にディスクリートの回路間のギャップを埋めるソフトウェアが不要になります。図 8-1 および図 8-2 に、設計ブロック図とテスト波形を示します。

• パワー・モジュールでリニア・バイアスまたは PWM ベースのパルス・リニア・スイッチングを実行して電力段を放電し、短絡を形成します。トライステート機能を備えたテキサス・インスツルメンツの絶縁型ゲート・ドライバは、ディスクリート・アナログ回路を使用してパワー・モジュール経由でアクティブ放電を実現します。放電プロファイルは、コンデンサの両端にある電流源基準にミラーリングされます。この場合、100μA の定電流シンクが 1A の定電流放電を表します。ゲート電圧レギュレータはゲート - ソース間電圧を制御し、パワー・モジュールをリニア領域で駆動します。
• モータ巻線を流れるエネルギー放電。巻線ベースの放電を複数の段に分割することが可能です。これらの段には、急速放電段またはバス電圧レギュレーション段があります。大きな d 軸電流を生成すると、DC リンクのエネルギーが迅速に減少しますが、q 軸電流はゼロである必要があります。テキサス・インスツルメンツの Sitara または C2000 マイコンによる高速ループ制御と安全性絶縁型ゲート・ドライバには、シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI) のプログラマビリティが含まれており、6 つの ADC チャネルにより信頼性が高く、スムーズに放電を制御します。