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（diàn）”之分，大三（sān）電（diàn）包括（kuò）：動力電池、電機和電機控製器；小（xiǎo）三電包括：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（diàn）中的電機控製（zhì）器。

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

從（cóng）功能上來講，新能源電動汽車控製器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（xì）統與整車控製器進行通訊，控製車輛所需的速度和動（dòng）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子，一個低壓連接器，一個兩個孔組成（chéng）的高壓母線連接器（qì），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（duō）個透氣閥和（hé）兩個（gè）水道進（jìn）出水（shuǐ）口（kǒu）。鋁盒子上（shàng）麵，一（yī）般設計有兩個（gè）蓋板，其中一個大蓋（gài）板，一個接線蓋（gài）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（jiē）器和三相連接器時使用。如圖（tú）示（shì），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（lián）接器接口，3為防水透氣閥。

        低壓連接（jiē）器（qì）：包括電機（jī）控製（zhì）器的低壓電源和低壓信（xìn）號（hào）：低壓電源，乘用車以12V為常用，商用（yòng）車（chē）以24V為常用，與車輛小（xiǎo）蓄電池相連（lián）；CAN信（xìn）號，包括整車CAN與內部CAN網（wǎng）絡（luò），一般有兩路或更多（duō）；旋變信號：與電機的旋轉變壓器相連接，負（fù）責檢測電機的轉速，旋轉變壓器裝在電機（jī）端；部分（fèn）DI和DO，根據不同的（de）客戶需（xū）求進行預留。

        高壓母線連接器：與動力（lì）電池相連。

        防水透氣閥：防止控製器內（nèi）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（zǐ），就是整（zhěng）個電機控製器的內部（bù）結構（gòu）件和（hé）電子組件，一些控製器，打開（kāi）蓋（gài）子的時候會（huì）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濾波板，母線（xiàn）電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT，電流傳感（gǎn）器，EMC磁環和放電電阻等。

        三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線接（jiē）線支架，EMC磁環和EMC濾波板；現在更多的將三相銅排、母線銅排（pái），銅排（pái）支撐架，三相和母線接線支架，EMC磁環和EMC濾波板組（zǔ）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（néng）提高工人的裝配進（jìn）度。

        母線（xiàn）電（diàn）容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT和（hé）放電（diàn）電阻；有（yǒu）些電機控製器會將控製板、驅動（dòng）板、轉接板和放電電阻做在一起，或者將轉接板與控製板做成一個板，如特斯拉Model3整個電控隻（zhī）有一塊板。黃色部分為驅（qū）動部分，相當於多個板的驅動板，紅色部分為（wéi）控製部分，相當於多個板的控製（zhì）板，藍色（sè）部分為放電電阻部分，省去轉接板也能節省（shěng）一些（xiē）成本，現（xiàn）在國（guó）內以控製板和轉接板合二（èr）為一的居多。

        不同的廠家（jiā）的控製器會有不同，但基本上包括了（le）以上所（suǒ）有（yǒu）部件，隻是（shì）不同的廠家或者型號，外形（xíng）會有不同。

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

        電（diàn）源電路：電源電路主要將12V或（huò）者24V電轉變成DSP和部分電路（lù）所（suǒ）需的電壓，標誌以變壓器，電解電（diàn）容（róng），大體積瓷（cí）片電容，大體積電感，粗走線為標（biāo）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（cǎi）用英（yīng）飛淩的（de）TLF35584；TI的DSP一般采用TI的DSP所（suǒ）推薦的電源芯片。

控製芯片常用DSP，一（yī）般為板子上最大的芯（xīn）片，還有一個會使用到FPGA和（hé）CPLD與DSP一起使用，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。

        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（wǒ）們可以通（tōng）過判斷附近的IC判斷是否（fǒu）為CAN網絡。

        旋變電路：硬件（jiàn）解碼電路以旋變解碼芯片為標誌，芯片以ADI的12XX係（xì）列（liè）芯片為主，如果是軟件解碼，以小共（gòng）模電感（gǎn）和推（tuī）挽電路為標誌，容易與CAN網絡混肴，CAN網絡沒有推挽電（diàn）路。

        各種采樣電路：不能（néng）直接判斷。

        驅動板分析：驅動板上有（yǒu）高壓部分（fèn）和低壓部分，板子上會（huì）有明顯的隔離帶，驅（qū）動部分包括：驅動電源、高（gāo）壓采樣和（hé）驅動電路。

        驅動電源：以變壓器為標（biāo）誌，不同的方案會有不同的設（shè）置方案，一般有反（fǎn）激電源、正激電源和半橋電源，變（biàn）壓器有6個，3個，2個（gè）和1個的區別，6個變壓器，三相（xiàng）上下橋各有一個變壓（yā）器，各個橋臂上下橋各一個電源，3個變壓器，每一相一個變（biàn）壓器，2個變壓器，一般會是上橋一個變壓器，下橋一個變壓器，1個變壓器是一個變（biàn）壓器扮演2個，3個和6個（gè）變壓器的作（zuò）用。其中變壓（yā）器（qì）越多越有利（lì）於PCB布線。

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

驅動電路：驅動電路是將DSP輸（shū）出（chū）的驅動信號經過隔離芯片將（jiāng）驅動信號（hào）帶載能力（lì）加強，驅動IGBT，並將故障信號送到DSP，隔離方式主要有磁隔離、容隔離和光電隔（gé）離，我們常用的為磁隔（gé）離和容隔離。帶載（zǎi）能力各不相同，一般後麵加（jiā）推挽電路，現在也有（yǒu）一些（xiē）更大帶載能力的芯片可供使用。