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新能源电动汽车电动汽车驱动电机控制器结构与功能
2021-10-28 08:25:46· 来源：驱动视界
一、电动汽车驱动电机控制器概述电机控制器，控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。图1 某车型三合
一、电动汽车驱动电机控制器概述
电机控制器，控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。
图1 某车型三合一集成式电机控制器
在电动车辆中，电机控制器的功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力蓄电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力蓄电池中。
它是电动车辆的关键零部件之一。
电机控制器的基本功能可分为两个部分
二、电动汽车驱动电机控制器的基本结构
电动汽车驱动电机控制器基本结构可分为：壳体、高低压连接器、电子控制元件、电气控制元件、电气功率元件。
电气功率元件主要为IGBT集成功率模块，是电气控制器关键零部件。
下图为IGBT集成功率模块。
通过电子控制元件与电气控制元件对IGBT集成功率模块的控制，输出可控的三相正弦交流电流，从而控制电机的转速、转矩。
如图为 IGBT集成功率模块原理简图。
IGBT集成功率模块原理简图
1. 壳体与连接器
电机控制器的壳体的主要用于固定各电子控制元件、电气控制元件、电气功率元件及连接器，并提供密闭的防尘防水（IP67）空间保护各电子控制元件、电气控制元件、电气功率元件。
由于车用电机控制器IGBT集成功率模块输出功率高，温升快。
壳体提供相应冷却水路从整车冷却系统引入冷却液以冷却IGBT集成功率模块。
如图所示为电机控制器壳体。
连接器安装于壳体外部，可分为高压连接器与低压连接器。
如下图所示为高低压连接器。
高压连接器主要用于与外部电能的传输的对接。
低压连接器主要用于12V电源的供应、与其他控制器通讯。
2. 电子控制元件
电子控制元件相当于电机控制器的大脑，根据接收的外部通讯信号及内部电气件的运行情况，通过电气控制元件直接或间接地控制电气集成功率模块，使得控制器可靠稳定的工作，合理控制电机进行运作。
电子控制元件有逻辑电路板、控制电路板、驱动电路板。
如下图所示为电子控制元件。
3. 电气控制元件
电气控制元件主要有高压接触器、功率电阻、电容、电流传感器等。
高压继电器可由逻辑板中12V低压控制电气回路通断，从而控制电气功率器件电源供应。
如图2所示为高压继电器。
电容的主要作用电路滤波。
由于IGBT功率集成模块工作过程中会造成直流电路电流振荡，为减少振荡电流对直流电路的影响，通过此电容的并接对振荡电流进行滤波处理。
如图所示为常见电容。
功率电阻主要由于电容的存在，防止电容无负载充电瞬间短路效应。
通过继电器与功率电阻组成预充回路，可先将预充回路导通，对电容进行充电。
待充电完成后，导通主回路后断开预充回路，持续为功率器件提供电能。
如图所示。
电流传感器主要对三相输出的电流进行采样检测，反馈至控制电路板。
如图所示为霍尔电流传感器。
4. 电气功率性元件
电机控制器的功率元件主要是IGBT集成功率模块。
IGBT集成功率模块是将直流电转化为交流电的执行装置，也是电气控制器中的关键零部件，通过控制IGBT集成功率模块中的6个子模块的通断，可将直流电转换为交流电。
三、驱动电机控制器的功能
1. CAN通讯
电机系统具备高速CAN网络通讯功能。
能根据整车CAN协议内容正确的进行CAN报文发送、接收及解析，有效的实现单品及整车功能策略。
如图所示整车CAN通讯示意图。
2. 能量转换
第一种 直流电转换为三相交流电：将电能转化为机械能，用于驱动车辆行驶运行，如图所示为直流电转交流电示意图。
第二种 三相交流转直流：将机械能转化为电能，实现制动能量回收，提高车辆续航里程。如图所示为交流电转直流电示意图。
3. 扭矩执行
正扭矩执行：驾驶员踩油门时，整车控制器发送正扭矩值给电机控制器，电机系统驱动车辆运行；如图所示为正扭矩执行图。
负扭矩执行：驾驶员踩刹车时，整车控制器发送负扭矩值给电机控制器，电机系统将能量反馈到动力蓄电池，实现能量回收。如图所示为负扭矩执行图。
4. 放电功能
电机控制器内含有大容量电容，考虑电容自行放电时间长存在高压安全风险，故电机系统需具备放电功能。
5. 安全保护功能
电机系统具备故障检测、故障提醒、故障处理等安全保护功能。
如图所示为控制器功能示意图。
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