淺談新能源電動汽車（chē）電機控製（zhì）器

        新能源電動汽車由“大三電（diàn）”和“小三電”之分，大三電包括：動力電池、電機和電機控製器；小三電包括：電動助力轉向，電動空（kōng）調和電動助力。今天（tiān）我們就來談一（yī）下大三電中的電機控製（zhì）器。

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

從功能（néng）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（huàn）成驅動電機的交流（liú）電，通過通（tōng）訊係統與整車控製器進（jìn）行通訊，控製車輛所需的速度和動力。

        從外往內分析，第一步：從外觀（guān）看，電機控製器就是一個鋁盒子，一個低壓連接器，一個兩個孔組成的（de）高壓母線連接器，一個三個孔組（zǔ）成（chéng）的與電機相（xiàng）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進出水口。鋁盒子上麵，一般設計有兩個蓋板，其（qí）中一個大蓋板，一個（gè）接線蓋板，大蓋板可以將（jiāng）控製器完全打開，接線蓋板，是接控製器母線連接器和三相連接（jiē）器時使用（yòng）。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（wéi）高壓母線連接器接（jiē）口，3為防水透（tòu）氣閥。

        低壓連接器（qì）：包括電機控製器的低壓電源和低壓信號：低壓（yā）電源，乘用（yòng）車以12V為常用，商用（yòng）車以24V為常用，與（yǔ）車輛小蓄電池相連（lián）；CAN信（xìn）號（hào），包括整車CAN與（yǔ）內部CAN網絡，一般有（yǒu）兩路或更多；旋變信（xìn）號（hào）：與電機的旋轉變壓器相連接，負（fù）責檢測電機的轉速（sù），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。

        高壓母線連接器：與動力電池相連。

        防水透氣閥：防止控製器（qì）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（zhì）器的內部結（jié）構（gòu）件和電子組件（jiàn），一些控製器，打開蓋子（zǐ）的時候會（huì）根據客戶的需求，在接線蓋板處放置開蓋保護（hù）開關。

        內部主要包（bāo）括：三相銅排、母線銅排（pái），銅排支（zhī）撐（chēng）架，三相和母線接線支架，EMC濾波板，母線電（diàn）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，三相和母線接線（xiàn）支架，EMC磁環和EMC濾波（bō）板；現（xiàn）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濾波板組成一個模組，有（yǒu）利（lì）於自動化生產（chǎn），即使不用自（zì）動化生產線也能提高工人（rén）的裝配進（jìn）度（dù）。

        母線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT和放電電阻；有（yǒu）些電機控製（zhì）器會將控製板、驅動板、轉接板和放電電阻做在一起，或者將轉接板（bǎn）與控製板做成一個板，如特斯（sī）拉Model3整個電控隻有一塊板。黃（huáng）色部分為（wéi）驅動部分，相當於多個板的驅（qū）動板，紅色部分為（wéi）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，省去轉接板也能節（jiē）省一些成本，現（xiàn）在國內以控製板和轉接板合二為一的居多。

        不同的廠家的控製器會有不同，但基本上包括了以上所有部件，隻是不同的廠家或者型號，外形會（huì）有不同。

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

        電源電路：電源電路主要將12V或者24V電轉變成（chéng）DSP和部分電路所需的電壓，標誌以（yǐ）變壓器，電解電容，大體積瓷（cí）片電（diàn）容，大體積電感（gǎn），粗走（zǒu）線為標誌，一般采用的方（fāng）案：英飛淩的DSP一般采（cǎi）用英（yīng）飛淩的電（diàn）源（yuán）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（yuán）芯片。

控製（zhì）芯（xīn）片常用DSP，一般（bān）為板子（zǐ）上最大的芯片（piàn），還（hái）有一個會使用到FPGA和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（mó）電感為標誌，這個容易與旋變電路（lù）混肴，我們（men）可以通過判斷附（fù）近的IC判斷（duàn）是（shì）否為CAN網絡。

        旋變電路：硬件解碼電路以旋變解碼芯（xīn）片為（wéi）標誌，芯片以ADI的12XX係列芯片為主，如果是軟件解碼，以小（xiǎo）共模電（diàn）感和推挽電路為標誌（zhì），容易與CAN網（wǎng）絡混肴，CAN網絡沒有推挽電路（lù）。

        各種采樣（yàng）電路：不能直接判斷。

        驅動（dòng）板分析：驅動板（bǎn）上有高壓部分和低壓部分，板子上會有（yǒu）明顯的隔離帶，驅動部分包（bāo）括：驅動電源（yuán）、高壓（yā）采樣和（hé）驅動（dòng）電路。

        驅動電源：以變壓器為標誌，不同（tóng）的方案會有不（bú）同的設置（zhì）方案，一（yī）般有反激電源、正激電源和半橋電源，變壓器有6個，3個，2個和1個（gè）的區別（bié），6個變壓器，三相上下橋各（gè）有一個變壓器，各個橋（qiáo）臂上下橋（qiáo）各一（yī）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壓器，下橋一個變壓器，1個變壓（yā）器是一（yī）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（gāo）壓采樣電路（lù）包括多個高壓采樣電阻和隔離運放，高壓采樣電阻一般會采用1206或者更大封裝，隔離（lí）運放以安華高的（de）C87A/BT為（wéi）主。

驅動電路：驅動電路是將DSP輸出的驅動信號經過隔離芯片（piàn）將驅動信號帶載能力加強，驅動IGBT，並將故障信號送到DSP，隔離方式主要有磁隔離、容隔（gé）離和光電隔（gé）離，我們常用的為磁隔離和容隔離。帶載能力各不（bú）相同，一般後麵（miàn）加推挽電路，現在也（yě）有一些更大帶載能力的芯片可供使用（yòng）。