多乐地主游戏官网:新能源汽车电机控制器（MCU）结构原理

  电机控制器，作为电动汽车的核心部件之一，是汽车动力性能的决定性因素。它从整车控制器获得整车的需求，从动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，获得控制电机需要的电流和电压，提供给电动机，使得电机的转速和转矩满足整车的要求

  电机控制器由于原来通过逆变桥调制输出正弦波来驱动电机的设备，变成了多种功能的集合体。集成式电机控制器包括：①配电回路：为集成控制器各部分提供配电，如TM接触器、熔断器、电空调回路供电、电除霜回路供电等；②IGBT驱动回路：接收控制信号，驱动IGBT并反馈状态，提供电压隔离以及保护；③辅助电源：为控制电路提供电源，为驱动电路提供隔离电源；④DSP电路：接收整车控制指令，并提供反馈信息，检测电机系统传感器信息，根据指令传输电机控制信号。

  电机控制器的主体部分包括直流母排、滤波组件、母线电容、控制电路、功率模块、散热器、驱动电路、电流传感器和交流铜排等。

  集成式电机控制器（MCU） 包括HCU （高压控制单元）、IGBT逆变器、PDU （电源分配单元） 等3个部分，下面分别介绍。

  HCU （高压控制器单元） 主要由电源电路、控制芯片（DSP/FPGA） 及其外围电路、控制电路、检测电路、I/0电路、CAN通信电路、传感器组成，负责检控三合一电机控制器内部元件，以及与外部设备通信。检测电路负责收集控制器内部霍尔传感器（L1、L2）、电压传感器 （V1、V2、V3、V4、V5、V6） 发出三相电流和接触器前后端电压信号，用以判断当前控制器内部元件状态，以及收集电机内部旋转变压器、温度传感器反馈过来的旋变和温度信号，了解电机当前状态。控制芯片处理检测电路收集的信号后，经过控制电路对接触器、IGBT逆变器来控制，以达到高压配电和驱动电机的作用。

  IGBT逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，大多数都用在把直流电力转换成交流电力。逆变器内部由6个IGBT （绝缘栅双极型晶体管） 组成，每一相输出线与正负直流母线之间各连接一只IGBT功率管。为了可以将输入的直流电变成交流电，6个IGBT按照一定的顺序，依次间隔60°循环导通或者关闭，从而形成相位差为180°的UVW三相电。

  IGBT功率管常规选配核算根据GBT18488.1-2015，控制器应能承受电机峰值电流至少30s，IGBT峰值直流电流≥1.414倍电机最大相电流有效值，IGBT直流耐电压≥1.414倍电机峰值反电动势。

  PDU （高压电配电单元） 负责控制器内部的高压电分配、电路保护、预充、滤波等，最重要的包含接触器、熔断器、电阻、滤波电容等。

  控制器选用的是直流接触器，利用线圈流过电流产生磁场，使触头断开或者闭合，从而控制负载电流通断。其中预充电接触器的作用是有效保护负载内部电容、熔断器、主接触器，防止直接上电瞬间，由于瞬间电流过大可能会造成设备损坏。

  选配时注意接触器主触头的标称电压≥负载额定电压，主触头的额定电流≥1.3倍负载额定电流。本控制器系统接触器包括电机主接触器KM1、电机预充接触器KM2、电除霜接触器KM3。

  熔断器对电路起到短路和过流保护的作用，熔断器的额定电压不能低于系统工作电压，熔断器的额定电流≥2倍熔断器所在回路可允许的最大连续负载电流，本控制器系统熔断器包括主驱电机熔断器FU1、电除霜熔断器FU3。

  系统电阻包括预充电阻R1、放电电阻R0。预充电阻R1在预充电路中起限流的作用。而放电电阻R0在电源波动时防止从电容器发出的充放电电流干扰电路稳定工作，同时消耗逆变器反向导通回来的电机多余能量。

  滤波电容C1是用来降低交流脉动波纹系数，抑制电源电压的波动，使电路获得平滑稳定的直流电压，同时也起到储能的作用。根据电机需求，滤波电容在使用中允许有1.2倍标称电压值的脉冲，因此电容电压≥电机最大反电势/1.2。电容容值计算

  在行车READY下，VCU同时检测加速踏板APS、制动踏板BPS的输入信号。如果检测到APS，BPS输入同时有效时，制动功能优先，VCU仅响应制动请求。

  VCU根据加速踏板开度信号、制动踏板、挡位信号、车速信号（或电机转速信号）、电池状态、电机状态，计算得出驾驶员请求扭矩。VCU通过CAN信息发送当前挡位状态信号与扭矩命令信号给MCU，控制电机驱动车辆。

  1） R挡：VCU发送正扭矩，MCU自行让电机反转，驱动车轮反向运动，车速不超过20km/h。

  3） D挡：VCU发送正扭矩，驱动车轮正向运动。VCU发送负扭矩，进行电制动能量回收。

  车辆进入跛行模式后，VCU 控制车速不超过15km/h，控制MCU 输出功率不超过上限功率的50%，此模式下若无加速踏板故障，车辆响应加速踏板开度进行行车；若加速踏板有故障，则VCU自动控制车速稳定在15km/h附近，此时制动优先依旧需要保证。

  当接收到整车其他控制器限功率故障后，VCU根据此故障的解决方法以及MCU的限制值和动力电池的输出限制值限制MCU输出功率。当出现VCU自身限功率故障后，控制MCU输出功率不超过上限功率的50%。此情况下由正常解析过程过渡到限功率状态时，需要缓慢过渡，保证整车的平稳过渡。

  挡位为R挡时，通过调节当前输出扭矩值的大小，限制车速不大于20km/h。

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