電機控制器，作為電動汽車的核心部件之一，是汽車動力性能的決定性因素。它從整車控制器獲得整車的需求，從動力電池包獲得電能，經(jīng)過自身逆變器的調(diào)制，獲得控制電機需要的電流和電壓，提供給電動機，使得電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩滿足整車的要求。

電機控制器是連接電機與電池的神經(jīng)中樞，用來調(diào)校整車各項性能，足夠智能的電控不僅能保障車輛的基本安全及精準(zhǔn)操控，還能讓電池和電機發(fā)揮出充足的實力。

一、電機控制器在電動汽車中的位置和作用

1.?位置

從外部看，一般的電機控制器最少具備兩對高壓接口。一對輸入接口，用于連接動力電池包高壓接口；另外一對是高壓輸出接口，連接電機，提供控制電源。

至少具備一只低壓接頭，所有通訊、傳感器、低壓電源等等都要通過這個低壓接頭引出，連接到整車控制器和動力電池管理系統(tǒng)。

低壓連接器

包括電機控制器的低壓電源和低壓信號：低壓電源，乘用車以12V為常用，商用車以24V為常用，與車輛小蓄電池相連；CAN信號，包括整車CAN與內(nèi)部CAN網(wǎng)絡(luò)，一般有兩路或更多；旋變信號：與電機的旋轉(zhuǎn)變壓器相連接，負責(zé)檢測電機的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)變壓器裝在電機端；部分DI和DO，根據(jù)不同的客戶需求進行預(yù)留。

高壓母線連接器

與動力電池相連。

防水透氣閥

防止控制器內(nèi)形成水汽和結(jié)露等。

2 .工作過程

（1）指令和響應(yīng)

電機控制器，調(diào)速指令的觸發(fā)信號，來自整車控制器的命令。整車控制器一方面體現(xiàn)駕駛員意圖，另一方面從安全和車輛電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)出發(fā)，評估對駕駛員的響應(yīng)是否合理，最后執(zhí)行或打折執(zhí)行。駕駛員的意圖通過加速踏板和制動踏板表達并傳遞給整車控制器。

整車控制器給到電機控制器的具體指令，與動力系統(tǒng)相關(guān)的有以下幾種，加速，減速，制動，停車。電機控制器做出的響應(yīng)為，改變電源電流、電壓、頻率等參數(shù)，使得電機的運行狀態(tài)符合整車控制器的需要。

（2） 閉環(huán)

電機控制器自身是一套閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)目標(biāo)參數(shù)，檢測受控函數(shù)值是否到達預(yù)期，若不相符，反饋給控制器，再次調(diào)整目標(biāo)參數(shù)。經(jīng)過反復(fù)的閉環(huán)反饋，實現(xiàn)高精確度的控制。

整車控制器采集車速傳感器，各個電氣部件溫度、電壓等重要狀態(tài)參數(shù)，判斷整車的綜合情況，是否符合駕駛員提出的需求，同時不妨礙整個系統(tǒng)的健康狀況。這個過程，是整車層面的閉環(huán)控制。

（3）?改善的方向

一方面，好的控制策略，會對控制精度和響應(yīng)速度產(chǎn)生重要影響，因而是研發(fā)人員投入精力的重要領(lǐng)域。

另一方面，隨著各個部件控制運算能力的提升，電動汽車的駕乘感受將越來越“隨心所欲”。

二、 電機控制器基本組成

電機控制器系統(tǒng)構(gòu)成，中央控制模塊，功率模塊，驅(qū)動控制模塊，各種傳感器。

1.中央控制模塊

包括，PWM波生成電路，復(fù)位電路，傳感器信號處理電路，交互電路。中央控制模塊，對外，通過對外接口，得到整車上其他部件的指令和狀態(tài)信息。對內(nèi)，把翻譯過的指令傳遞給逆變器驅(qū)動電路，并檢測控制效果。

2.功率模塊

電機控制器的主題是一部逆變器，對電機電流電壓進行控制。經(jīng)常選用的功率器件主要有MOSFET, GTO， IGBT等。

3. 驅(qū)動控制模塊

將中央控制模塊的指令轉(zhuǎn)換成對逆變器中可控硅的通斷指令，并作為保護裝置，具備過壓、過流等故障的監(jiān)測保護功能。

4 .傳感器

系統(tǒng)應(yīng)用到的傳感器包括電流傳感器，電壓傳感器，溫度傳感器，電機轉(zhuǎn)軸角位置傳感器等，根據(jù)設(shè)計要求增減。

三、好的電機控制器應(yīng)該什么樣

1 .好的電機控制器特點

電機工作原理的不同，直接影響調(diào)控過程的復(fù)雜程度和精確性。

按照控制從易到難排列，分別是直流無刷電機，永磁同步電機，開關(guān)磁阻電機，異步電動機。

電控的難易，既包括硬件系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)模大小、造價高低，也包括軟件算法實現(xiàn)的控制精度高低和為了達到這個精度所采用的策略和方法的魯棒性的好壞。

人們期待得到的是硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件算法簡潔，控制精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好的控制系統(tǒng)。

2. 電機控制器有國標(biāo)

電動汽車電機和控制器標(biāo)準(zhǔn)，已有國家標(biāo)準(zhǔn)：

GB /T 18488.1—2015《電動汽車用電機及其控制器第1 部分: 技術(shù)條件》；

GB /T 18488.2—2015《電動汽車用電機及其控制器第2 部分: 試驗方法》。

2015版為最新版本，標(biāo)準(zhǔn)里主要針對安全性和耐環(huán)境性提出了具體要求，比如各部分的絕緣性耐壓性能以及各種耐環(huán)境性。而電機的技術(shù)參數(shù)，作為驗證項目，只要符合廠家自己的聲明即可。

如下圖：奧迪e-tron三合一動力總成控制部分開蓋爆炸圖：

如下圖：奧迪e-tron三合一動力總成控制部分內(nèi)部爆炸圖：

（1）驅(qū)動板，（2）驅(qū)動板支架，（3）高壓母線采樣線束，（4）三相輸出疊層銅排，（5）三相銅排，（6）母線一體霍爾，（7）日立雙面水冷IGBT模塊，（8）疊層母排，（9）出水口蓋板，（10）IGBT冷卻水道，（11）母線電容，（12）正（或者負）母排，不知道哪個是正負，（13）進水口蓋板，（14）控制板，（15）電容引腳焊接點，（16）IGBT中間四引腳焊接點，（17）IGBT粗引腳焊接處，（18）IGBT水道另一端蓋板。

不同的廠家的控制器會有不同，但基本上包括了以上所有部件，只是不同的廠家或者型號，外形會有不同。

控制板分析：控制板主要包括：電源電路、控制芯片，CAN網(wǎng)絡(luò)，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(zhuǎn)變成DSP和部分電路所需的電壓，標(biāo)志以變壓器，電解電容，大體積瓷片電容，大體積電感，粗走線為標(biāo)志，一般采用的方案：英飛凌的DSP一般采用英飛凌的電源芯片，部分采用英飛凌的TLF35584；TI的DSP一般采用TI的DSP所推薦的電源芯片。

控制芯片常用DSP，一般為板子上最大的芯片，還有一個會使用到FPGA和CPLD與DSP一起使用，常用DSP芯片為英飛凌和TI的，部分低端車型也是用意法半導(dǎo)體的。

CAN網(wǎng)路：以小共模電感為標(biāo)志，這個容易與旋變電路混肴，我們可以通過判斷附近的IC判斷是否為CAN網(wǎng)絡(luò)。

旋變電路：硬件解碼電路以旋變解碼芯片為標(biāo)志，芯片以ADI的12XX系列芯片為主，如果是軟件解碼，以小共模電感和推挽電路為標(biāo)志，容易與CAN網(wǎng)絡(luò)混肴，CAN網(wǎng)絡(luò)沒有推挽電路。

各種采樣電路：不能直接判斷。

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

驅(qū)動電源：以變壓器為標(biāo)志，不同的方案會有不同的設(shè)置方案，一般有反激電源、正激電源和半橋電源，變壓器有6個，3個，2個和1個的區(qū)別，6個變壓器，三相上下橋各有一個變壓器，各個橋臂上下橋各一個電源，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個變壓器是一個變壓器扮演2個，3個和6個變壓器的作用。其中變壓器越多越有利于PCB布線。

高壓采樣：高壓采樣電路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，隔離運放以安華高的C87A/BT為主。

驅(qū)動電路：驅(qū)動電路是將DSP輸出的驅(qū)動信號經(jīng)過隔離芯片將驅(qū)動信號帶載能力加強，驅(qū)動IGBT，并將故障信號送到DSP，隔離方式主要有磁隔離、容隔離和光電隔離，我們常用的為磁隔離和容隔離。帶載能力各不相同，一般后面加推挽電路，現(xiàn)在也有一些更大帶載能力的芯片可供使用。

編輯：黃飛