淺談新能源（yuán）電動汽車電機控製器

        新能源電動汽車（chē）由“大三電”和“小三電”之分，大三電包括：動力電池（chí）、電機和（hé）電機控製器；小三電包括：電（diàn）動助（zhù）力轉向，電動空調和（hé）電動助力（lì）。今天我們就來談一下大三（sān）電中的電機控製器。

        從（cóng）定義上來講，依據GB/T18488.1-2015《電動（dòng）汽車用驅動電機係統第1部分：技術條件》，電機控製器：控製動力電源與驅動電機之間（jiān）能量傳輸的（de）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。

從功能上來講，新能源（yuán）電動汽車控製器（qì）將新能源電（diàn）動汽車動力電池的直流電轉（zhuǎn）換成（chéng）驅（qū）動電機的交流電（diàn），通過通訊係（xì）統與整車控製器（qì）進行通訊，控製車輛所（suǒ）需的速度和動力。

        從外往內分析，第一步：從外觀看，電機控製（zhì）器就是一個鋁（lǚ）盒子，一個低壓連接器，一個兩個孔（kǒng）組成的高壓母線連接器，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（qì）），一個或者多（duō）個透氣閥（fá）和兩個水道進出水口。鋁盒子（zǐ）上麵，一般設計有兩個（gè）蓋板，其（qí）中一（yī）個大蓋板，一（yī）個接線（xiàn）蓋板，大蓋板可以將（jiāng）控製器完全打開，接線蓋板，是接（jiē）控製器母線連接器（qì）和三相連接器時（shí）使用。如圖示（shì），以奧迪e-tron三合一動力總成為例：1為低壓連接器，2為高壓母線連接器接口（kǒu），3為防水透氣閥。

        低壓（yā）連接器（qì）：包括電（diàn）機控製（zhì）器的低壓電源和低（dī）壓信號：低壓（yā）電源（yuán），乘用車以12V為常用（yòng），商用車以（yǐ）24V為常用，與車輛小蓄電池相（xiàng）連；CAN信（xìn）號，包括整車CAN與內部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接，負（fù）責檢測電機的轉速，旋轉變壓器裝在電機端；部分DI和DO，根據不同的（de）客戶需求進行預留。

        高壓母線（xiàn）連接器（qì）：與（yǔ）動力電池（chí）相連。

        防水透氣閥：防止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（kòng）製器打開蓋子，就（jiù）是整個電機控製器的（de）內部結構件和電子組件，一些（xiē）控製器，打開蓋子的時候會（huì）根據客戶的需求，在接線蓋板處放置開蓋（gài）保護開關。

        內部主要包括：三相銅排、母線銅排，銅排支撐架（jià），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（chuán）感器，EMC磁環和放電電阻等。

        三相（xiàng）銅排、母線銅排，銅排支撐架，三相和母線（xiàn）接線支架，EMC磁環和（hé）EMC濾波板；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（jiē）線支（zhī）架，EMC磁環（huán）和EMC濾波板組成一個模組，有利於自動化生產，即使不用自動化生產線也能提高工人的裝配進度。

        母線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT和（hé）放電電阻（zǔ）；有（yǒu）些電機控製器會將控製板、驅動板（bǎn）、轉接板和放電電阻做在一起，或者將轉接板與（yǔ）控製板做成一個板，如特斯拉Model3整個電控隻有（yǒu）一塊板。黃色部分（fèn）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（duō）個板的控製板，藍（lán）色部分為放電電阻（zǔ）部分，省去（qù）轉接板也能節（jiē）省一些成本，現在國內以（yǐ）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（běn）上包括了以上所有部件，隻是不同的廠家或者型號，外形會有不（bú）同。

        控製板分析：控製板主要包括：電源電路、控（kòng）製芯（xīn）片，CAN網絡，旋變電路和（hé）各種采樣電（diàn）路。

        電（diàn）源電路：電源電（diàn）路主要將12V或者24V電轉變成DSP和部（bù）分電路所需的電壓，標誌以變壓器，電解（jiě）電（diàn）容，大體積瓷片電容，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源芯片，部分采用英飛淩的TLF35584；TI的DSP一般（bān）采用TI的DSP所推薦的（de）電源芯片。

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

        CAN網（wǎng）路：以小（xiǎo）共模（mó）電感為標誌，這個容易（yì）與旋（xuán）變電路混肴，我（wǒ）們可以（yǐ）通過（guò）判斷附近的（de）IC判斷是否為CAN網絡。

        旋（xuán）變電路：硬（yìng）件解碼電路以旋變解碼芯（xīn）片為標誌，芯片以ADI的12XX係列（liè）芯片為主，如果是軟件解碼，以小共（gòng）模電（diàn）感和推挽電路為標誌，容易與CAN網（wǎng）絡混肴，CAN網絡沒有推挽電路（lù）。

        各種采樣電路（lù）：不能直接（jiē）判（pàn）斷。

        驅動板分析：驅（qū）動板上（shàng）有高壓部分（fèn）和低壓部分，板子上會有明顯的（de）隔離帶，驅動部分包括：驅動電源、高壓采樣和驅（qū）動電路。

        驅動電源：以變（biàn）壓器為標誌，不同的方案會有不同的設置方案，一般有反激電源、正激電源和（hé）半橋電源，變壓（yā）器有6個，3個，2個和1個的區別，6個變壓器，三相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（shì）上橋（qiáo）一個變壓器，下橋一個變壓器，1個（gè）變壓（yā）器是一個變壓器（qì）扮演2個（gè），3個和6個變壓器的作用。其中變壓器越多越（yuè）有利於PCB布線（xiàn）。

        高壓采（cǎi）樣：高壓采樣電路（lù）包括多個（gè）高（gāo）壓采樣電阻和隔離運放，高壓采樣電阻一般會采用（yòng）1206或者更大封裝，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（hào）送到DSP，隔離方式主要有磁隔離、容隔離和（hé）光電隔離，我們常用的為磁隔離（lí）和容隔離（lí）。帶載能力各不相（xiàng）同，一般後麵加推挽電（diàn）路，現（xiàn）在也有一些（xiē）更大帶載能力（lì）的芯片可供使（shǐ）用。