淺談新能源電動汽車電機控製器

        新能源電動汽車由“大三電”和“小三電”之分，大三電包括：動（dòng）力電（diàn）池、電機和電機控製器；小三電（diàn）包括：電動助力轉向，電動空調和電動助力。今天我們就來談一下大三電中的（de）電機控製（zhì）器。

        從定義上來（lái）講，依據GB/T18488.1-2015《電動汽車用驅動電機係統第1部分：技術條件》，電機控製器：控製動力電源與驅動電機之間能量傳輸的（de）裝置，由控製（zhì）信號接口電路、驅動電機控製電路和（hé）驅動電路組成。

從功能上來講，新能源電動汽車控製器（qì）將（jiāng）新能源電動（dòng）汽車動力電池的直流電轉換成驅動電機的交流電（diàn），通過通訊係統與整車控製器進行（háng）通（tōng）訊，控製車（chē）輛所需的速度和動力。

        從外往內分析，第一步：從外觀看，電機控製器就是一個鋁盒（hé）子，一個低壓連接器，一個兩個孔組成的高壓母線（xiàn）連接器，一個三個孔組成的與電機相連的三相連接器（多合一連接器沒有三相連接（jiē）器），一個或者多個透氣閥和兩個水（shuǐ）道進出水口。鋁盒子上麵，一般設計有兩個蓋板（bǎn），其中一個（gè）大蓋板，一個接線蓋板，大蓋板可以將控製器完全打開，接（jiē）線蓋板，是接控製器母線連接器和三相連接（jiē）器時使用。如圖示，以奧迪e-tron三合一動力總成為例：1為低壓連接器，2為高壓母（mǔ）線連接器接口，3為防水透氣閥。

        低（dī）壓連接器：包括電機控製器的低壓電源和低壓信號：低壓電源，乘用車以12V為常用，商用車以24V為常用，與車輛小蓄電（diàn）池相連；CAN信號，包括整車（chē）CAN與內部CAN網絡，一般有兩（liǎng）路或更多；旋變信號：與（yǔ）電機的旋轉變壓（yā）器相連接（jiē），負責檢測電機的轉速（sù），旋轉變壓（yā）器裝在電機端；部分DI和DO，根（gēn）據不同的客戶需求進行（háng）預留。

        高壓母線（xiàn）連接器：與動力（lì）電池相（xiàng）連。

        防水透氣閥：防止控製器內形成水汽和結露（lù）等。

        看完了外部，我們看一下內部：

        控（kòng）製器打開蓋子，就是整個電（diàn）機控製器（qì）的內部結構件和電子組件，一些控製器，打開蓋子的時候會根據客戶（hù）的需求，在接線蓋板處放置開蓋保護開關。

        內部主要包括（kuò）：三相銅排、母線（xiàn）銅排，銅（tóng）排支撐架，三相和（hé）母線（xiàn）接線支架，EMC濾波板，母（mǔ）線（xiàn）電容，控製（zhì）板，驅動板，轉接板，IGBT，電流傳感器，EMC磁（cí）環（huán）和放電電阻等。

        三相銅排（pái）、母線（xiàn）銅排，銅排支（zhī）撐架（jià），三相和母線（xiàn）接線（xiàn）支架（jià），EMC磁環（huán）和EMC濾波板；現在更多的將三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線接線支架（jià），EMC磁環和EMC濾波板組（zǔ）成一個模組，有利於自動化生產，即使不用自動化生產線也能提高工（gōng）人的裝配進度。

        母線電容（róng），控製板，驅動板，轉接板，IGBT和放（fàng）電電阻；有（yǒu）些電機控製器（qì）會將控製板（bǎn）、驅動板、轉接板和放電電阻做在一（yī）起（qǐ），或者將（jiāng）轉接板與控（kòng）製板做成一個板，如特斯拉Model3整個電控（kòng）隻有一塊板。黃色部分為驅動部分，相當於多個（gè）板的驅動板，紅色部分為控製部分，相當於多（duō）個板的控製板，藍色部分為放電電阻部分，省去轉接板也能節省一些成本，現在國內以控製板和轉接板合二為一的居多。

        不同的廠家的控（kòng）製器會有不同，但基本（běn）上包（bāo）括了以上所有（yǒu）部件，隻是不同的廠家或者型號，外形會有不同。

        控製（zhì）板分析：控製（zhì）板主要包括：電源電（diàn）路、控製芯片，CAN網絡，旋變電路和各種采樣電路。

        電源電路：電源電路主要將12V或者24V電轉變成DSP和部分（fèn）電路所需的電壓，標誌以變壓器，電解電（diàn）容，大體積瓷片電容，大體積電感，粗走線為（wéi）標誌，一般采用的（de）方（fāng）案：英飛淩的DSP一（yī）般采用英飛（fēi）淩的電源（yuán）芯片，部分采用英（yīng）飛淩的TLF35584；TI的DSP一般采用TI的（de）DSP所推薦的電（diàn）源芯（xīn）片。

控（kòng）製芯片常用DSP，一般為板子上最大的芯片，還有一個會（huì）使用（yòng）到FPGA和CPLD與DSP一起（qǐ）使用，常用DSP芯片為英飛淩和TI的，部分低端車型（xíng）也是用意法半導（dǎo）體的。

        CAN網路：以小共模電感為標誌，這個容（róng）易與旋變電路混肴，我們可以通過判斷附近的IC判斷是否為CAN網絡。

        旋變電路：硬件解碼電路以旋變解碼芯片為標誌，芯片以（yǐ）ADI的12XX係列芯片為主，如果是軟件解碼，以小共模電感和推挽電路為標誌，容易與（yǔ）CAN網絡（luò）混肴，CAN網絡沒有推挽電路。

        各種采樣電路：不能直接判斷。

        驅動（dòng）板分析：驅動板上有高壓部（bù）分和低壓（yā）部分，板（bǎn）子（zǐ）上會有明顯的隔離帶，驅動部分包（bāo）括：驅動電源、高壓（yā）采（cǎi）樣和驅動電路。

        驅動電源：以變壓器為標誌，不（bú）同的方案會有不同的設置方案，一般有反激電源、正（zhèng）激電源（yuán）和半橋電源，變壓器有（yǒu）6個，3個，2個和1個的區別，6個（gè）變壓器，三相上下橋各有一個變壓器，各個橋臂上下橋各一個電源，3個變壓器，每一相一個變壓器（qì），2個變壓器，一般會是上橋（qiáo）一個變壓器，下橋一個變壓器，1個變（biàn）壓器是一個（gè）變壓器扮演2個，3個和6個變壓（yā）器（qì）的作用。其中變壓器越多越有利於PCB布線。

        高壓采樣：高壓采樣電（diàn）路包括多個高壓采樣電阻和隔離運放，高壓采（cǎi）樣電阻一（yī）般會采用1206或者更大封裝，隔離運放以安華高（gāo）的C87A/BT為主。

驅動電路：驅（qū）動電路是將DSP輸出的驅動信號經（jīng）過隔離芯片將驅動信號帶載能力加（jiā）強，驅動IGBT，並將故障信號送到DSP，隔離方式主要（yào）有磁隔離、容隔（gé）離和光電隔（gé）離，我們常用的為磁隔離和容隔離。帶（dài）載能力各不相同，一般後麵加推挽電路，現在（zài）也有一些（xiē）更大帶載能力的芯片可供使用。