關(guān)于電動機控制器的模塊和工作原理知識詳解

隨著電動汽車的普及化，現(xiàn)今市面上的電動汽車的發(fā)動機使用的都是交流電機。交流電機的動力是由車載儲電池提供，通過車載儲電池對車輛提供直流電，但是正常的電動機卻需要交流電才能正常工作。因此把直流電變成交流電才是電動汽車工作的關(guān)鍵。

1、電子控制模塊（ElectronicController）：是包括硬件電路和相應(yīng)的控制軟件的統(tǒng)稱。硬件電路主要包括微處理器及其最小系統(tǒng)、對電機電流，電壓，轉(zhuǎn)速，溫度等狀態(tài)的監(jiān)測電路、各種硬件保護電路，以及與整車控制器、電池管理系統(tǒng)等外部控制單元數(shù)據(jù)交互的通信電路。控制軟件根據(jù)不同類型電機的特點實現(xiàn)相應(yīng)的控制算法。

2、驅(qū)動器（Driver）：可以將微控制器對電機的控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動功率變換器的驅(qū)動信號，并隔離功率信號和控制信號。

3、功率變換模塊（PowerConverter ）：起到對電機電流進行控制的作用。電動汽車經(jīng)常使用的功率器件有大功率晶體管、門極可關(guān)斷晶閘管、功率場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管以及智能功率模塊等。

基于不同研究目的，因此電機的分類繁多。目前電動汽車的電機基本上用的交流電機，目前主流車用的主流電機是永磁交流電機，有三個特性：一是結(jié)構(gòu)簡單，工作運行上安全可靠性；二是電動機的體積小，重量比較輕，功耗的損耗小，工作效率高；三是電動機的形狀和尺寸具有靈活多樣性。

電動機在驅(qū)動汽車工作過程中，電動機控制器在促使電動機工作。電機控制器是由逆變器和控制器兩部分組成。其中逆變器接收電池輸送過來的直流電電能，逆變成三相交流電給汽車電機提供電源，其次控制器接受電機轉(zhuǎn)速等信號反饋到儀表，當(dāng)發(fā)生制動或者加速行為時，控制器控制變頻器頻率的升降，從而達(dá)到加速或者減速的目的。

一、高安全性，是電動機控制器的最基本要求

集成功能越來越多，意味著安全要求越來越高。安全性能需要通過很多芯片架構(gòu)結(jié)合實現(xiàn)，比如SBC＋MCU監(jiān)控架構(gòu)、高壓備份電源、安全相關(guān)驅(qū)動芯片、IGBT故障的全面診斷、獨立安全關(guān)斷路徑、獨立ADC通道的旋變信號解碼、不同質(zhì)兩路高壓采樣電路、不同質(zhì)三相電流霍爾傳感器等。

二、高功率密度化，其外形體積會隨分裝向小型化發(fā)展

隨著器件的發(fā)展和分裝技術(shù)的發(fā)展，成本預(yù)測會逐步降低。從分裝角度來說，傳統(tǒng)易用型模塊向方磚、超薄外形，最后裸DBC／芯片形式這樣的趨勢發(fā)展。外形體積隨分裝向小型化發(fā)展，2018年或者未來可以達(dá)到2013年外形體積大小的1／10。

從芯片角度來看，電動機控制器是往高效率、高操作結(jié)溫方向發(fā)展。比如E3芯片，其操作結(jié)溫在150℃，EDT2芯片結(jié)溫可以提升至175℃，SIC碳化硅芯片結(jié)溫可以超過175℃，如果E2芯片功率損耗為1，后兩者功率損耗分別為0．8和0．3到0．5之間。使用SiC器件可以顯著降低開關(guān)損耗，提升系統(tǒng)效率，減少死區(qū)時間，提升系統(tǒng)輸出能力。

從電池包和控制器的總體考慮，總成本下降5％，從整車考慮，續(xù)航里程增加10％。使用SiC器件之后能夠提升整體效率。

三、高壓化是電動機控制器未來發(fā)展的基本趨勢

GBT的方向是650V，IGBT的設(shè)計往更高的750V以及1200V 。EMC等級將越來越高，下一步應(yīng)該是class5水平?，F(xiàn)在二代產(chǎn)品可能能做到class3、class4，以后EMC要做到class5，要求措施要做到小型化，成本更低。EMC核心突破創(chuàng)新定位在：以更優(yōu)的濾波方案，更低成本的EMC器件成本達(dá)到高等級EMC要求。

目前，在很多城市，基本的電動車電機控制器已經(jīng)做到“五合一”水平，分為5大類別產(chǎn)品：

1、單主驅(qū)控制器、輔件三合一控制器（集成：EHPS控制器＋ACM控制器＋DCDC）。

2、輔件五合一控制器（集成：EHPS控制器＋ACM控制器＋DCDC＋PDU＋雙源EPS控制器）。

3、乘用車控制器（集成：主驅(qū)＋DCDC）。

4、物流車三合一控制器（集成：主驅(qū)＋DCDC＋PDU）。

5、物流車五合一控制器（集成：主驅(qū)＋EHPS控制器＋ACM控制器＋DCDC＋PDU）。