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：動力電池、電機和電機控製器；小（xiǎo）三電包括（kuò）：電動助力轉（zhuǎn）向，電動空調和（hé）電動助力。今天（tiān）我們就來談一（yī）下大（dà）三電中的電機控（kòng）製器。

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

從（cóng）功能上（shàng）來講，新能（néng）源電動汽車（chē）控製器將新能源電動汽車動力電池的直流電轉（zhuǎn）換成驅動（dòng）電機的交流電，通過通訊係統與整車控製器進行（háng）通訊，控製車輛所需的速度和動力。

        從（cóng）外往內分析，第一步：從外觀看，電機控製器就是一個（gè）鋁盒子，一（yī）個低壓連接器，一個兩個孔組成的高壓母線連接器（qì），一個（gè）三個孔組成的與電機相連的三相（xiàng）連接器（多合一連接器沒有三相連接器（qì）），一個或者（zhě）多個透氣閥和兩個水道進出水口。鋁盒子上麵，一般設計有兩個蓋板，其中一個大蓋板，一個接線蓋板，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（lián）接器和（hé）三相連接器時使用。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為高壓母線連接器接口，3為防水透氣閥。

        低壓（yā）連接器（qì）：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，與車輛小蓄電池相連；CAN信號，包括整車（chē）CAN與內（nèi）部CAN網絡，一般有兩路或更多；旋變信號：與電機的旋轉變壓器相連（lián）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（jù）不同的客戶需求進行預留。

        高壓母線連接（jiē）器：與動力電池相連。

        防（fáng）水透（tòu）氣閥：防止控製（zhì）器內形成水汽和（hé）結（jié）露等。

        看完了外（wài）部，我們看一下內部：

        控製器打開蓋子（zǐ），就是整個（gè）電機（jī）控製（zhì）器的（de）內部結構件和電（diàn）子組件（jiàn），一些控製器，打（dǎ）開（kāi）蓋子的時候會根據客（kè）戶的需求，在接線蓋板處放置開（kāi）蓋保護開關。

        內部主要包括：三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線接線支架，EMC濾波板，母（mǔ）線（xiàn）電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT，電（diàn）流傳感器，EMC磁環和放電電（diàn）阻等。

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

        母線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT和放電電阻（zǔ）；有（yǒu）些電機控製器（qì）會將控製板、驅動板、轉接（jiē）板（bǎn）和放電電阻做（zuò）在一起，或者（zhě）將轉接板與控製板做（zuò）成一個板，如（rú）特斯拉Model3整個電（diàn）控隻有（yǒu）一塊板。黃色部（bù）分為驅動部分，相當於多個板的驅動（dòng）板，紅色部分為控製部分，相當於多個板的控製板，藍色部分為放電電阻部分，省去轉（zhuǎn）接板也能節（jiē）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（bú）同，但基本上包括了以上所有部件，隻是（shì）不同的（de）廠（chǎng）家或者型號，外形會有不同。

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

        電源電路（lù）：電源電路主要將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，電解電容，大體積（jī）瓷片電容，大體積電感，粗走線為（wéi）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（xīn）片，部分采用英飛淩的TLF35584；TI的（de）DSP一般采用TI的DSP所推薦（jiàn）的電源芯片。

控製芯片常用DSP，一般為板子上最大的芯片，還有一個會使用到FPGA和CPLD與DSP一起使用（yòng），常用DSP芯片為英飛淩和TI的，部分低端（duān）車型也是用意法半導體的。

        CAN網路：以小共模電感（gǎn）為標誌，這個容易與旋變電路混肴，我們可（kě）以通過判斷附近（jìn）的IC判（pàn）斷是否為CAN網絡。

        旋變電路：硬件解碼電路（lù）以旋（xuán）變解碼芯片為標誌，芯片以ADI的12XX係列芯片為（wéi）主，如果是軟件解碼，以小共模電感和（hé）推挽電路為標誌，容易與CAN網絡混肴，CAN網絡沒有推挽電路。

        各種采樣電路：不能直接判斷。

        驅動板（bǎn）分析：驅動板上有高壓部分和低壓部分，板子上（shàng）會有明（míng）顯的隔離帶，驅（qū）動部分包括：驅動電源、高壓采（cǎi）樣和驅動電（diàn）路。

        驅動電源：以變壓器為標誌，不同的方案會有（yǒu）不同的設置方案，一般有反激電源、正激電源和半橋電源，變壓器有6個，3個（gè），2個和1個的區別，6個變壓器，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，一般會是上橋一個變壓器，下橋一個變（biàn）壓器，1個變壓器是一個變壓器扮演2個，3個和6個變壓器的作用。其中變壓器越多越有利於PCB布線。

        高壓采樣：高壓采樣電路包括多個高壓采（cǎi）樣電阻和隔離運放，高壓采樣電阻一般會采用1206或者更大封裝，隔離運放以（yǐ）安（ān）華高的C87A/BT為主。

驅動電路：驅動電（diàn）路是將DSP輸出的驅動信號經過隔離芯片將驅動信號帶載能力加強，驅動IGBT，並將故障信號送到（dào）DSP，隔離方式主（zhǔ）要有（yǒu）磁隔離、容隔離和光電（diàn）隔離，我們常用的為磁隔離和容隔離。帶載能力各不相同，一般後麵加推挽電路，現在也有一些更（gèng）大帶載能力的芯（xīn）片可供使用。