淺談新能源（yuán）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、電機和電機控製器；小三電包括：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（qū）動電機係統第1部分：技術條（tiáo）件》，電機控製器：控製動力（lì）電源與驅（qū）動電機之間能量傳輸（shū）的裝置，由控製信號接口電路、驅動電機控製電路和驅動電路組成。

從功能（néng）上來講，新能（néng）源電動汽車控（kòng）製（zhì）器將新能源電動（dòng）汽車動力（lì）電池的直流電轉換成驅動（dòng）電機的交流電，通過通訊係統與整（zhěng）車（chē）控製器進行通訊，控製車（chē）輛所需的速度和動力。

        從（cóng）外（wài）往內分析，第一（yī）步：從（cóng）外觀看，電機控（kòng）製器就（jiù）是一個鋁盒子，一個低壓連接器（qì），一個兩個孔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（qì）（多合一連接器沒有（yǒu）三相連接器），一個（gè）或者多個透氣閥和兩個水道進（jìn）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（dī）壓（yā）連接器，2為高壓母線連接器接口，3為防水透氣閥。

        低壓連接器：包括電機控製器（qì）的低壓電源和低壓信號：低壓電源，乘用車以12V為常用（yòng），商（shāng）用車（chē）以24V為常用，與車輛小（xiǎo）蓄電池相連；CAN信號，包括整車CAN與內部（bù）CAN網絡，一般有兩路或更多；旋變信號：與電（diàn）機的旋轉變壓器相連接，負責（zé）檢測電機的轉速，旋轉變壓器裝在電機端；部（bù）分DI和DO，根（gēn）據不同的（de）客戶需求進行（háng）預留。

        高壓（yā）母（mǔ）線連接（jiē）器：與動力電池相連。

        防水透氣閥：防止控製（zhì）器內形成水汽和（hé）結露等。

        看完了外部，我們看一下（xià）內部：

        控製器打開蓋子（zǐ），就是整個電機控製器的內部（bù）結構件和電子組件，一些控製器，打開蓋子的時（shí）候會根據客戶的需求，在接線蓋板處放置開蓋保護開關（guān）。

        內部主要包括：三相銅排、母線銅排（pái），銅排支撐（chēng）架，三相和母線接線支架，EMC濾波（bō）板，母線電容，控製板，驅動板，轉接板，IGBT，電流傳感器（qì），EMC磁環和放電電阻等。

        三相銅排、母線（xiàn）銅排（pái），銅排支撐架，三相（xiàng）和（hé）母線接線支架，EMC磁環和EMC濾波板；現在更多的（de）將三相銅排、母線銅排，銅排支撐架，三（sān）相和母線接線（xiàn）支（zhī）架，EMC磁環（huán）和EMC濾波板組（zǔ）成一個模組（zǔ），有利於自動化生產，即使不用自動化生產線也能提高（gāo）工人的裝配進度。

        母線電容，控（kòng）製板，驅（qū）動板，轉接板，IGBT和放電電阻；有些電機控製器（qì）會將控製板、驅動板、轉接板和放電電（diàn）阻做在一起，或者將（jiāng）轉接板與控製板做成（chéng）一個板（bǎn），如特斯拉Model3整個（gè）電控隻有一塊板。黃（huáng）色部分為驅動部（bù）分，相當於多個板的驅動板，紅色部（bù）分為（wéi）控製部（bù）分，相（xiàng）當於多個板的控製板，藍色部分為放電電阻部分（fèn），省去轉接板也能節省一些（xiē）成本，現在國內以控製（zhì）板和（hé）轉接板合二為一的居（jū）多。

        不同的廠家的控製器會有不同，但基（jī）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（kòng）製板分析（xī）：控製板主要包括：電源電路、控製芯片，CAN網絡，旋變電路和各種采樣電路。

        電源電路：電源電路主要將12V或者24V電轉變成DSP和部分電路（lù）所需的電壓，標誌以變壓器，電解電容，大體積瓷片電容，大體積電感，粗走線為標誌，一般采用的方案：英飛淩的DSP一般采用英飛淩的電源芯片，部分采用英飛淩的TLF35584；TI的DSP一般（bān）采用TI的DSP所推薦的電（diàn）源芯片。

控製芯片常用DSP，一般為板子上最大的芯片，還有（yǒu）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（yě）是用意（yì）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混（hún）肴，我們可以通過判斷附近的IC判斷是（shì）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（guǒ）是軟件解碼，以小（xiǎo）共模電感和推挽電路（lù）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。

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

        驅（qū）動電源：以變壓（yā）器為標誌（zhì），不同的方案會（huì）有不同的設置方案，一般有反激電源、正激電源（yuán）和半橋電源，變壓（yā）器（qì）有6個，3個，2個和1個的區別，6個（gè）變壓器（qì），三相上下橋各有一（yī）個變壓器，各個（gè）橋臂上下橋各一（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（biàn）壓器，1個變壓器是（shì）一個變壓（yā）器扮演2個，3個和6個變壓器的作用。其中變壓（yā）器越多越有利於PCB布線。

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

驅（qū）動電路：驅動電路是將DSP輸出的驅動（dòng）信號（hào）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（xìn）號送到DSP，隔離方式主要（yào）有磁（cí）隔離（lí）、容隔離和光電隔離，我們常用的為磁隔離和容隔離（lí）。帶載能力各不相（xiàng）同，一般後麵加推挽（wǎn）電路，現（xiàn）在也有一些更大帶（dài）載能力的芯片可供使用。