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，大三電包括：動力電池、電機和電機（jī）控製器；小三電包括：電（diàn）動助力轉向，電動空調和（hé）電動助力。今天我們就來談一下大三電中的電機（jī）控製器。

        從定義上來講，依據GB/T18488.1-2015《電動汽車用驅（qū）動電機係統第1部分：技術條件》，電（diàn）機控製器（qì）：控（kòng）製動力電（diàn）源與驅動電機之間能量傳輸的裝置（zhì），由控製（zhì）信號（hào）接口（kǒu）電路、驅動電機控製電路和驅動（dòng）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）力電（diàn）池的直（zhí）流電（diàn）轉換成驅動電機的交流電，通（tōng）過通訊係統與（yǔ）整車控製器進行通訊，控製車（chē）輛所需的速度和動力。

        從外（wài）往內分析，第一步（bù）：從外觀看，電機控（kòng）製器就是一個鋁盒子，一個低（dī）壓連接器，一個兩個孔組成的高（gāo）壓（yā）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（tòu）氣閥和兩個水道進出水口。鋁盒子上麵，一般（bān）設（shè）計有兩個（gè）蓋板，其中一個大蓋板（bǎn），一個接線蓋板，大蓋板可以將控製器完全（quán）打開，接線蓋板，是接控（kòng）製器母線連接器和三相連接器時使用。如圖示，以奧迪e-tron三合一動力總成為例：1為低壓連（lián）接器，2為高壓母線（xiàn）連接（jiē）器接口，3為防水透氣閥。

        低壓連接器：包括（kuò）電機控製（zhì）器的低壓電源和（hé）低壓信號：低壓電源，乘用車以12V為常用，商用車以24V為常用（yòng），與車輛小（xiǎo）蓄電池相連；CAN信號（hào），包括整車CAN與（yǔ）內部CAN網絡，一般有兩路（lù）或更多；旋變（biàn）信號：與電機的旋轉變壓器相連接，負責檢測電機的（de）轉速，旋轉（zhuǎn）變壓器裝在電機端（duān）；部分DI和DO，根據不同的客戶需（xū）求進行預（yù）留。

        高壓母線連接器：與（yǔ）動力電池相連。

        防水透氣（qì）閥（fá）：防止控製器內形成水汽和結露等。

        看完了外部，我們看（kàn）一下內部：

        控製器（qì）打開蓋子，就是整個電機控製器（qì）的內部結構件（jiàn）和電子組（zǔ）件，一些控製器，打開蓋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。

        內部主要包括：三（sān）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，母線電容（róng），控製板（bǎn），驅動板，轉接（jiē）板，IGBT，電流傳感器（qì），EMC磁環和（hé）放電電阻等。

        三相銅排、母線（xiàn）銅排，銅排支撐架，三相和（hé）母線接線支架，EMC磁環和EMC濾波板（bǎn）；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，EMC磁環和EMC濾（lǜ）波板組成一個模組，有利於自動化生產，即（jí）使（shǐ）不用自動化生產線也（yě）能提高（gāo）工人的裝配進度。

        母線電容，控製板，驅動（dòng）板，轉（zhuǎn）接板，IGBT和放電電阻；有（yǒu）些電（diàn）機控製器會將控（kòng）製（zhì）板、驅動板、轉接板和放電（diàn）電阻做在一起，或（huò）者將轉接板與控製板（bǎn）做成一個板，如特（tè）斯拉Model3整個電控（kòng）隻有一塊板。黃色部分為驅動部分，相當於多個板的驅動板，紅色部分為控製部分，相當於多個板的（de）控製板，藍色部（bù）分為放電電阻（zǔ）部分，省去轉接板也（yě）能節省一些成本，現在國內以控製（zhì）板和轉接板合二為一（yī）的（de）居多。

        不（bú）同的廠家的控製（zhì）器會有不同，但基本上包括了以上所有部（bù）件，隻是不同的（de）廠家或者（zhě）型（xíng）號，外形會有不同。

        控製板分析（xī）：控製板主要包括：電源電路（lù）、控（kòng）製（zhì）芯片，CAN網絡，旋變電路和各（gè）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，電解電容，大體積瓷片電容，大體積（jī）電感（gǎn），粗走線為標誌，一般采用的方（fāng）案：英飛淩（líng）的DSP一般采用英飛淩的電源芯片，部分采用英飛淩的（de）TLF35584；TI的DSP一般采用TI的（de）DSP所（suǒ）推薦的電源芯片。

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

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

        旋變電路：硬件（jiàn）解碼電路以旋（xuán）變解碼芯片為（wéi）標誌，芯片以ADI的（de）12XX係（xì）列芯片為主，如果是軟件解碼，以小共模電感（gǎn）和推挽電路為標誌，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。

        驅動板分析：驅動板上有高壓部分和低壓部分，板子上會有明顯的隔離帶，驅動部分包括（kuò）：驅動（dòng）電源、高壓采（cǎi）樣（yàng）和驅動電路。

        驅動電源（yuán）：以變壓器為標誌，不（bú）同的方案會有不（bú）同的設置方案，一般有（yǒu）反激電源、正激電（diàn）源和半橋電源，變壓器有（yǒu）6個，3個（gè），2個和1個的區（qū）別，6個變壓器，三（sān）相上下橋各（gè）有（yǒu）一個變壓器（qì），各個（gè）橋臂上下橋各一個電（diàn）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（qiáo）一個變（biàn）壓器，下橋一個變壓（yā）器，1個變壓器是（shì）一個（gè）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（yú）PCB布線。

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

驅動電路：驅動電路是將DSP輸出的驅動（dòng）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（fāng）式主要有磁隔離、容隔（gé）離和光電（diàn）隔離，我們常（cháng）用的為磁隔（gé）離和容隔離。帶載能力（lì）各不相（xiàng）同，一般後麵加推挽電路，現在也有一些更大（dà）帶載能力的芯片可供使用。