淺談新能源電動汽車電機控製器

        新能源電動汽車由（yóu）“大三電”和“小三電”之分，大三電（diàn）包括：動力電池、電機和電機控製器（qì）；小三電包（bāo）括：電動助（zhù）力轉向，電動空（kōng）調和電動助力。今（jīn）天我們就來談一下大三電中的電機（jī）控製器。

        從定（dìng）義上來講，依據GB/T18488.1-2015《電動汽車用驅（qū）動（dòng）電機係統第1部分：技術條件》，電機控製（zhì）器：控製動力電源與驅（qū）動電機之間能量傳輸的裝置，由控（kòng）製信號接口電路、驅動電機控製電路和驅動電路組成。

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

        從（cóng）外往內分析（xī），第一（yī）步：從外（wài）觀看，電機控製器就是一個鋁盒子，一個低壓連接器，一個兩個孔組（zǔ）成（chéng）的（de）高壓母線連接器，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器），一個或者多個透氣閥和兩個水道（dào）進出水口。鋁盒子上麵，一般設計有兩個蓋板，其中一個（gè）大蓋板，一個接（jiē）線蓋板，大蓋板可以將控製器完全打開，接線蓋板，是接控製器母線連接器和三相（xiàng）連接器時使用。如圖（tú）示，以奧（ào）迪e-tron三合一動力總成為例：1為低壓連接器，2為高壓母線連接器接口，3為防水透氣閥。

        低壓連接器：包括電機（jī）控製器的低壓電源和低壓信號：低壓電（diàn）源，乘用車以12V為常用，商（shāng）用車以24V為常用，與車輛小蓄電池相連；CAN信號，包括（kuò）整車CAN與內部CAN網絡，一般有兩路或更多；旋變信號：與電機的旋轉（zhuǎn）變壓器相連接，負責檢測電機的轉速，旋（xuán）轉變壓器裝在電機端；部分DI和DO，根據不同的客戶需求進行預留。

        高壓母（mǔ）線連接器：與動力電池相連。

        防水（shuǐ）透氣閥：防止控製器內（nèi）形成水汽（qì）和結露等。

        看完了外部，我們看一下內部：

        控製器打開（kāi）蓋子，就是整（zhěng）個電機控製器的內部結構件和電子組件，一些（xiē）控製器，打開蓋（gài）子的時候會根據客戶的需求，在接線蓋板處放置開蓋保護開關。

        內（nèi）部主要包括：三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線接線支（zhī）架，EMC濾波板，母線電容，控製板，驅動板（bǎn），轉接板，IGBT，電（diàn）流傳感器（qì），EMC磁環（huán）和放電電阻等。

        三相銅排、母線（xiàn）銅排，銅排支撐架，三相和母線接線支架，EMC磁環和EMC濾波板；現在更多的將三相（xiàng）銅排、母（mǔ）線銅（tóng）排，銅排支撐架，三相和（hé）母線接線支架，EMC磁環和EMC濾波板組成一個模組，有利於自動化生產（chǎn），即使（shǐ）不用自動化生產線也能提高工人的（de）裝配進度。

        母線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT和放電（diàn）電阻；有些電機控製器會將控（kòng）製板、驅動板、轉接板和放電電阻做在一起，或者將轉接板與控製板（bǎn）做（zuò）成一個板，如特斯拉（lā）Model3整（zhěng）個電控隻有一塊板。黃色部分為驅動部（bù）分（fèn），相當於多個板的驅動板，紅色部分（fèn）為控製（zhì）部分，相當於多個板的控製板，藍色部分為放電電阻（zǔ）部（bù）分，省去轉接板也能節省一些成本，現在（zài）國內以控製板（bǎn）和轉接板合二為一（yī）的居多。

        不同的廠家的控製（zhì）器會有不同，但（dàn）基本上包（bāo）括了以（yǐ）上所有部件，隻是不同的廠家或者型號，外形會有不同。

        控製板分析：控製板主要包括：電源電路、控製芯片，CAN網絡，旋變電路和各種采（cǎi）樣電路（lù）。

        電源電路：電源電路（lù）主（zhǔ）要將12V或者24V電轉變成DSP和部分電路所需的電壓，標誌以變壓器，電（diàn）解電（diàn）容，大體積瓷片電容，大體積電感，粗走線（xiàn）為標誌，一般采用的方案：英飛淩的DSP一般采用英飛淩的電源芯片，部分采用英飛淩的TLF35584；TI的DSP一般采用TI的DSP所推薦的電源芯片。

控（kòng）製芯片常用DSP，一般為板子上最大的芯片，還有一（yī）個會使（shǐ）用到FPGA和CPLD與DSP一（yī）起使用，常用DSP芯片為英飛淩和TI的，部分低端車型也是用意法半導體的（de）。

        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（lù）以（yǐ）旋變解碼芯片（piàn）為標誌，芯片以（yǐ）ADI的12XX係列芯片（piàn）為主，如果是軟件（jiàn）解碼，以小共（gòng）模電感（gǎn）和推挽電（diàn）路（lù）為標誌，容易與CAN網絡混肴（yáo），CAN網絡沒（méi）有推挽電路。

        各種采樣電路：不能直接判斷。

        驅動板（bǎn）分析：驅動板上有高壓部分和（hé）低壓部分（fèn），板子上會有明顯的隔離（lí）帶，驅動（dòng）部分包括：驅動電源（yuán）、高壓采樣和驅動電路。

        驅動（dòng）電源：以變（biàn）壓器為標誌，不同的（de）方案會有不同的設置方案，一般有反激電源、正激電源和半橋電源，變（biàn）壓器有6個，3個，2個和1個的區別，6個變壓器（qì），三（sān）相上下橋各有一個（gè）變壓器，各個橋臂上下橋各一（yī）個（gè）電源，3個變壓器，每一相一個變（biàn）壓器，2個變壓器，一般會是上（shàng）橋一（yī）個變壓器，下橋一個變壓器，1個變壓器是一個變壓器扮演（yǎn）2個，3個和6個變（biàn）壓器的作用。其中變壓器越多越有利於PCB布線。

        高壓采樣：高（gāo）壓采樣電路包括多個高壓采樣電阻和隔離運（yùn）放，高壓采樣電阻一般會采用1206或者更大封裝，隔離運放以安華高的C87A/BT為主。

驅動電路：驅動（dòng）電路（lù）是將DSP輸（shū）出的驅動信號經過隔離芯片將（jiāng）驅動信號帶載能力加強，驅動IGBT，並將故障（zhàng）信號（hào）送到DSP，隔離方式主要（yào）有磁隔離、容（róng）隔離和光電隔離，我們常用的（de）為磁隔離和容隔離。帶載（zǎi）能力各不相同，一般後麵加推挽電路，現在（zài）也有一（yī）些更大（dà）帶載能力的芯（xīn）片可供（gòng）使用。