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（zhì）器；小三電包括：電動助力轉向，電動空調和電動助（zhù）力。今天我們就來談（tán）一下大三電中的電機控製器。

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

從功能上來講，新能源電動汽車控製器將新能源電動汽車動（dòng）力（lì）電（diàn）池的直流電轉換成驅（qū）動電機（jī）的交流電，通過通訊係統與整車控製器（qì）進行通訊，控製（zhì）車輛（liàng）所需的速度和動力。

        從（cóng）外往內分（fèn）析（xī），第一步：從（cóng）外觀看，電機控製器就（jiù）是一個鋁盒子，一個低壓（yā）連接（jiē）器（qì），一個兩個孔組成的高壓母線連接（jiē）器，一個三個（gè）孔組成（chéng）的與電機相連（lián）的三相連接器（多合一連接器沒有三相連接器），一（yī）個或者多個透氣閥和兩（liǎng）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（xiàn）蓋板，大蓋板可以將控製（zhì）器完全打開，接線蓋板，是接控製器母（mǔ）線連接器和三相連接器時使用。如圖示（shì），以奧迪e-tron三合一動力（lì）總成為（wéi）例：1為低壓連接器，2為高壓（yā）母線連接（jiē）器接口，3為防水透氣閥。

        低（dī）壓連（lián）接器：包括電（diàn）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（yòng），商用車以（yǐ）24V為常用（yòng），與車輛小蓄電池相連；CAN信號，包括整車CAN與內（nèi）部CAN網（wǎng）絡，一般有（yǒu）兩路或更多；旋變（biàn）信號：與電機（jī）的旋轉變壓器相連接，負責檢測電機（jī）的轉速（sù），旋轉變壓器裝（zhuāng）在（zài）電機端（duān）；部分DI和DO，根據不同的客（kè）戶需求進行預留。

        高壓（yā）母線連（lián）接器：與動（dòng）力電池相連。

        防水透氣閥：防止（zhǐ）控製器內形成水汽和結露等。

        看完了外部，我們看一下內部：

        控製器打開蓋子，就是整個電機控製器（qì）的（de）內部結構件（jiàn）和電子組件，一些控製器，打開（kāi）蓋子的時候會根據客戶的需求，在（zài）接線蓋板處放置開蓋保護開關。

        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（lǜ）波板，母（mǔ）線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT，電流傳感器，EMC磁環和放電電阻等。

        三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線（xiàn）接（jiē）線支架，EMC磁環（huán）和EMC濾波板；現在（zài）更多（duō）的（de）將三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線接線支（zhī）架，EMC磁（cí）環和EMC濾波板組成一個模組，有（yǒu）利於自動化生產，即使不用自動化生產線也能提高工人的裝配（pèi）進度。

        母線電容，控製板，驅動板，轉接板（bǎn），IGBT和放電電阻；有（yǒu）些電機控（kòng）製器會將控製板、驅動板（bǎn）、轉接板和放電電阻做在一起，或（huò）者將轉接板與控（kòng）製板做成一個板，如（rú）特斯拉Model3整個電控隻有一塊板。黃色部分為（wéi）驅動部分（fèn），相當於多個板的驅動板，紅色部分為控製部分，相當於多個板的控製（zhì）板，藍色部分為放電電阻部分，省去轉（zhuǎn）接板也能節省一些成本（běn），現在國內以控製板和轉接板合二為（wéi）一的居（jū）多。

        不同的廠家的控製（zhì）器會有不同，但基本上包（bāo）括了以（yǐ）上所有部件，隻（zhī）是（shì）不同的（de）廠家或者型號，外（wài）形會有不同。

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

        電源電路：電源（yuán）電路主要將12V或者24V電轉變成DSP和部分電路所需的（de）電壓（yā），標誌以變壓器，電解電容，大體積（jī）瓷片電（diàn）容，大體積電感，粗走線為標誌，一（yī）般采用的方案：英飛淩的DSP一般采用英飛淩的電（diàn）源（yuán）芯片，部分（fèn）采用英飛淩（líng）的TLF35584；TI的DSP一般采用（yòng）TI的DSP所（suǒ）推薦的電源芯（xīn）片。

控製芯片（piàn）常用（yòng）DSP，一般為板子（zǐ）上最大的芯（xīn）片，還有一個會使用（yòng）到FPGA和CPLD與（yǔ）DSP一起使用（yòng），常用DSP芯片為英飛（fēi）淩和TI的，部分低端車（chē）型（xíng）也是用意法半導體的。

        CAN網路：以小共模電感為標誌，這個容易與旋變電路（lù）混（hún）肴，我（wǒ）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CAN網絡混肴，CAN網絡沒有推（tuī）挽電路。

        各種采樣電路：不能直接判斷。

        驅動（dòng）板分析：驅動（dòng）板上有高壓部分和低（dī）壓部分，板子上會有（yǒu）明顯的隔離帶，驅動部分包括：驅動電源、高壓采（cǎi）樣和（hé）驅動電路。

        驅動電源：以變壓器為標（biāo）誌（zhì），不同的方案會有不同的設置方案，一般有反激電源、正激（jī）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（biàn）壓器，三相上下橋各（gè）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，2個變壓器，一般會是上橋一個變（biàn）壓器，下（xià）橋一個變壓器，1個（gè）變壓器是一個變（biàn）壓器扮演2個，3個和6個（gè）變壓器的作用（yòng）。其中變壓器越（yuè）多（duō）越有利於PCB布（bù）線。

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

驅動電路：驅動電路（lù）是將（jiāng）DSP輸出的驅動信號經過隔離（lí）芯（xīn）片將驅動信號帶載能力加強，驅動IGBT，並將（jiāng）故障信（xìn）號送到DSP，隔（gé）離方式主要有磁隔離（lí）、容（róng）隔離和（hé）光電隔離，我們常（cháng）用的為磁（cí）隔離和容隔離（lí）。帶載能力各不相同，一般後麵加推挽（wǎn）電路，現（xiàn）在也有一些更大帶載能力的芯片可供使用。