新能源汽车单机控制器及其工作方式

一. 电机控制器在电动汽车中的位置与作用 

电机控制器，是电动汽车最为核心的模块，同时也是汽车动力性能的决定性因素，它能够从整车辆的控制角度获得整车的需求，从有关的动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，从而获得控制电机所需要的电流与电压，并提供给电动机，从而使得电机转速与扭矩满足整个车辆的要求。

电机控制器同时也是连接电机与电池的神经中枢，可以用来调校，所有车辆的各项性能指标，足够的智能电控不仅能够保障车辆的基本安全与精准操控，二阶还能够使得电池与电机发挥出充足的实例。

1.位置

从外部来开，一般的电机控制器至少具有两队高压接口，与一对输入接口，他们可以用来连接动力电池包的高压接口，另外一对是高压输出接口，用来连接电机，来提供有关的控制电源。并且至少应该具备一直抵押接头，所有的通讯，传感器，低压电源等都要从这个低压接头引出，从而连接到整个控制器与电池管理系统(BMS).

低压连接器

包括电机控制器的低压电源与低压信号，低压电源，乘用车一12V为常用，商用车一24V为常用，并且与车辆的小蓄电池连接，CAN信号，包括整车的CAN与内部的CAN网络，一般来说有两路与更多，旋变信号与电机的旋转变压器连接，负责检测电机的转速，旋转变压器装载电机端，同时可以控制。

高压母线连接器

与动力电池相连

防水透气阀

防止控制器内部形成水汽与结露等。

2.工作过程

指令与响应电机控制器，调速指令的触发信号，与来自整车控制器的命令。整车控制器一方面能够体现驾驶员的意图，另外一方面从安全与车辆电气系统的运行状态触发，评估驾驶员的相关响应是否合理，最后执行与打折执行与动力系统有关的有以下几种，加速，减速，制动，停车。电机控制器做出的响应为，可以改变电源电流，电压，频率等参数，从而使得电机的运行状态符合控制器的需要，闭环电机控制器本身是以套闭环的控制系统，可以调节目标参数，检测受控函数值是否可以达到于此，如果不符合要求，就会反馈给控制器，在此调节参数，通过反复的闭环反馈，从而实现高精度的控制。

二. 电机控制器的基本构成

电机控制器构成： 中央控制模块，功率模块，驱动控制模块，各种传感器。

电机控制器的结构示意图

1.中央控制模块

包括，PWM波发生电路，复位电路，传感器信号处理电路，交互电路。中央控制模块，对外对内的接口模块，能够的到整车上其他部件的指令与状态信息，对内，能够将翻译过来的指令传递给驱动电路，并检测控制的效果。

2.功率模块

电机控制器的主题是一部逆变器，对电机电流和电压进行控制，经常选择的功率器件主要有MOSFET, GTO, IGBT。

3.驱动控制模块

将中央控制模块的指令转化为对逆变器中可控硅的通断指令，并且可以作为保护装置，具备过压过流等保护监测功能。

4.传感器

系统应用到的传感器包括电流传感器，电压传感器，温度传感器，电机转轴角度光感器。

电机控制器的相关特点

电机的工作原理不同，会直接影响调控过程的复杂程度与精确性。

按照控制从易到难排列，分别为直流无刷电机，永磁同步电机，开关阻尼单机。

电控系统的难易，既包括硬件系统设计的规模大小，造价高低，同时也包括软件算法所能够实现的控制精度的高低，以及为了达到这个精度所采用的的策略方法与鲁棒性的好坏。

人们期待得到的是硬件结构接单，软件算法简洁，控制精度高，系统稳定性好的控制系统。

控制板分析：控制板主要包括：电源电路、控制芯片，CAN网络，旋变电路和各种采样电路。

电源电路：电源电路主要将12V或者24V电转变成DSP和部分电路所需的电压，标志以变压器，电解电容，大体积瓷片电容，大体积电感，粗走线为标志，一般采用的方案：英飞凌的DSP一般采用英飞凌的电源芯片，部分采用英飞凌的TLF35584；TI的DSP一般采用TI的DSP所推荐的电源芯片。

控制芯片常用DSP，一般为板子上最大的芯片，还有一个会使用到FPGA和CPLD与DSP一起使用，常用DSP芯片为英飞凌和TI的，部分低端车型也是用意法半导体的。

CAN网路：以小共模电感为标志，这个容易与旋变电路混肴，我们可以通过判断附近的IC判断是否为CAN网络。

旋变电路：硬件解码电路以旋变解码芯片为标志，芯片以ADI的12XX系列芯片为主，如果是软件解码，以小共模电感和推挽电路为标志，容易与CAN网络混肴，CAN网络没有推挽电路。

各种采样电路：不能直接判断。

驱动板分析：驱动板上有高压部分和低压部分，板子上会有明显的隔离带，驱动部分包括：驱动电源、高压采样和驱动电路。

驱动电源：以变压器为标志，不同的方案会有不同的设置方案，一般有反激电源、正激电源和半桥电源，变压器有6个，3个，2个和1个的区别，6个变压器，三相上下桥各有一个变压器，各个桥臂上下桥各一个电源，3个变压器，每一相一个变压器，2个变压器，一般会是上桥一个变压器，下桥一个变压器，1个变压器是一个变压器扮演2个，3个和6个变压器的作用。其中变压器越多越有利于PCB布线。

高压采样：高压采样电路包括多个高压采样电阻和隔离运放，高压采样电阻一般会采用1206或者更大封装，隔离运放以安华高的C87A/BT为主。

驱动电路：驱动电路是将DSP输出的驱动信号经过隔离芯片将驱动信号带载能力加强，驱动IGBT，并将故障信号送到DSP，隔离方式主要有磁隔离、容隔离和光电隔离，我们常用的为磁隔离和容隔离。带载能力各不相同，一般后面加推挽电路，现在也有一些更大带载能力的芯片可供使用。

审核编辑：汤梓红