一、電動汽車驅動電機控制器概述

電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信号接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。

圖1 某車型三合一集成式電機控制器

在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、刹車等指令，将動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀态，或者将幫助電動車輛刹車，并将部分刹車能量存儲到動力蓄電池中。

它是電動車輛的關鍵零部件之一。

電機控制器的基本功能可分為兩個部分

二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構

電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。

電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。

下圖為IGBT集成功率模塊。

通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。

如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。

IGBT集成功率模塊原理簡圖

1. 殼體與連接器

電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。

由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。

殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。

如圖所示為電機控制器殼體。

連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。

如下圖所示為高低壓連接器。

高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。

低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。

2. 電子控制元件

電子控制元件相當于電機控制器的大腦，根據接收的外部通訊信号及内部電氣件的運行情況，通過電氣控制元件直接或間接地控制電氣集成功率模塊，使得控制器可靠穩定的工作，合理控制電機進行運作。

電子控制元件有邏輯電路闆、控制電路闆、驅動電路闆。

如下圖所示為電子控制元件。

3. 電氣控制元件

電氣控制元件主要有高壓接觸器、功率電阻、電容、電流傳感器等。

高壓繼電器可由邏輯闆中12V低壓控制電氣回路通斷，從而控制電氣功率器件電源供應。

如圖2所示為高壓繼電器。

電容的主要作用電路濾波。

由于IGBT功率集成模塊工作過程中會造成直流電路電流振蕩，為減少振蕩電流對直流電路的影響，通過此電容的并接對振蕩電流進行濾波處理。

如圖所示為常見電容。

功率電阻主要由于電容的存在，防止電容無負載充電瞬間短路效應。

通過繼電器與功率電阻組成預充回路，可先将預充回路導通，對電容進行充電。

待充電完成後，導通主回路後斷開預充回路，持續為功率器件提供電能。

如圖所示。

電流傳感器主要對三相輸出的電流進行采樣檢測，反饋至控制電路闆。

如圖所示為霍爾電流傳感器。

4. 電氣功率性元件

電機控制器的功率元件主要是IGBT集成功率模塊。

IGBT集成功率模塊是将直流電轉化為交流電的執行裝置，也是電氣控制器中的關鍵零部件，通過控制IGBT集成功率模塊中的6個子模塊的通斷，可将直流電轉換為交流電。

三、驅動電機控制器的功能

1. CAN通訊

電機系統具備高速CAN網絡通訊功能。

能根據整車CAN協議内容正确的進行CAN報文發送、接收及解析，有效的實現單品及整車功能策略。

如圖所示整車CAN通訊示意圖。

2. 能量轉換

第一種 直流電轉換為三相交流電：将電能轉化為機械能，用于驅動車輛行駛運行，如圖所示為直流電轉交流電示意圖。

第二種 三相交流轉直流：将機械能轉化為電能，實現制動能量回收，提高車輛續航裡程。如圖所示為交流電轉直流電示意圖。

3. 扭矩執行

正扭矩執行：駕駛員踩油門時，整車控制器發送正扭矩值給電機控制器，電機系統驅動車輛運行；如圖所示為正扭矩執行圖。

負扭矩執行：駕駛員踩刹車時，整車控制器發送負扭矩值給電機控制器，電機系統将能量反饋到動力蓄電池，實現能量回收。如圖所示為負扭矩執行圖。

4. 放電功能

電機控制器内含有大容量電容，考慮電容自行放電時間長存在高壓安全風險，故電機系統需具備放電功能。

5. 安全保護功能

電機系統具備故障檢測、故障提醒、故障處理等安全保護功能。

如圖所示為控制器功能示意圖。

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