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第八节
电动汽车电机控制器和整车控制器

一、电机控制器

较好的汽车电机控制器(MCU)将微电子器件和功率器件集成到同一芯片上,变成了功率集成电路(PIC),也叫“智能功率(IPM)”,其目的是进一步减小体积,降低成本,并且改善其可靠性。PIC包含功率模块、控制、保护、信息传递及制冷等。

PIC合成存在的主要问题是高电压与低电压器件的绝缘以及冷却问题。在今后的发展中,这种技术是最有希望应用在电动汽车驱动系统中的,关键在于对器件的集成和包装。目前国内电动汽车电机控制器多数采用分立元件制作,功率集成电路形式的汽车电机控制器技术大多掌握在国外的企业中,不过随着中国电动汽车市场的日益成熟,国内企业不久便会掌握这项技术。

如图2-48所示为电机控制器安装位置及内部结构。汽车电机控制器主要包括DSP电机控制板、IGBT驱动器电路板、IGBT(IPM)模块、控制电源及散热系统。

DSP电机控制器的功能如下:接收整车控制器的指令并反馈信息;检测电机系统内传感器信息;根据指令和传感器信息产生逆变器开关信号。IGBT驱动电路用来接收DSP的开关信号并反馈相关信息;放大开关信号并驱动IGBT;提供电压隔离及保护功能。控制电源为DSP提供电源,为驱动电路提供多路相互隔离的电源。散热系统为电力电子模块散热,为控制器组件安装提供支撑,为控制器提供环境保护。

图2-48 电机控制器安装位置及内部结构

二、整车控制器的功能

1.对电机控制器的控制功能

1)根据加速踏板位置及电机转速确定向电机控制器传送的转矩数据。

2)对于固定传动比的变速器,整车控制器按照变速杆传来的位置信号确定转矩方向。

3)对于两三个传动比的变速器,整车控制器按照变速杆传来的位置信号确定转矩方向和大小。

4)当驾驶人踩下制动踏板时,整车控制器控制电机控制器关闭逆变桥驱动电路信号,由正信号变成全负信号,并启动再生制动和ABS摩擦制动功能,主要是控制制动效果。

2.电源管理功能

无整车控制器的电动汽车在停车时需手动断开直流母线,如果恰好行车中人为断开母线,将会有大的电流冲击,同时在修理时会产生安全隐患。有整车控制器时,整车控制器中的软件会对正负直流母线进行有区别的断电。电池箱内布置有熔丝的检修塞或断路器,只有在维修时才用手动插检修塞或断开断路器的方式。直流母线断电继电器位置需设计在蓄电池组的输出近端,尽可能采用减缓电流冲击的三继电器控制方式,除正负母线两个继电器外,另一个是系统主电阻器继电器。

3.自诊断功能

整车控制器可以对接入自身的传感器、执行器、整车控制器进行监测。整车控制器对检测仪输出数据,包括整车控制器的版本、电机控制器的版本、防盗电子钥匙的版本、整车控制器存储的故障码、数据流。整车控制器对检测仪输入数据,包括单元编码功能、执行元件诊断、自适应功能。检测仪还要有登录上网功能,以利于检测仪的数据更新。

传感器监测包括对电机中冷却液温度、冷却风扇电机继电器线圈电路、水泵电机继电器线圈电路以及电机电源的有无进行监控,有故障生成故障码,必要时点亮故障灯。执行器监测包括继电器是否能工作,原因在线圈还是开关,电磁阀是否能工作,并设计有进行执行元件诊断的程序。

4.同其他控制节点(ECU)的数据信息共享功能

图2-49所示为电动轿车控制单元结构,整车控制器同其他控制节点(ECU)的数据信息共享功能如下:

图2-49 电动轿车控制单元结构

1)接收电机控制器节点传来的电机控制器(如过温、低电压、过电流等)故障,对故障进行存储、分析,有必要则输出到仪表,点亮仪表(ICU)动力系统故障灯。

2)对来自电池管理系统(BMS)的蓄电池总电压、电流以及各蓄电池的电压、电池箱温度、风扇继电器工作情况、烟度传感器信号、内置温度传感器信号、蓄电池的单块温度等信息进行处理,必要时,给仪表输出故障信号,向仪表输出电池箱BMS分系统确定电池箱号及蓄电池位置号,这样利于维修中更换蓄电池。

3)整车控制器和空调ECU交换信号,控制空调的制热和制冷。

4)从漏电保护器单元接收高压漏电信号,启动高压漏电自动切断主电路开关功能。

5.防盗器功能

将编码机械钥匙(或感应钥匙)、整车控制器及电机控制器三者联系在一起,采用变码送码防盗技术。

变码送码防盗技术主要有编码机械钥匙(或感应钥匙)和整车控制器无线通信、密码算法A。此外就是整车控制器和电机控制器实现有线通信、密码算法B。三者身份认证通过,控制电机控制器就正常工作,否则电机控制器进入控制锁死状态,而不是仅仅不发转矩信号,这样可防止盗贼通过车辆自身动力将车盗走。由于三者出厂时已经通过认证,盗贼盗走的最多是电机控制器与整车控制器,因为没有钥匙这两个控器不能工作,所以可明显减少盗贼偷盗电机控制器和整车控制器。服务修理上一旦钥匙丢失,软件上有可以配制新电子钥匙的程序。防盗控制状态能通过检测仪的数据流功能看到。 Vg9JJ9Wc+lmrzySBmNazi4JRmJC4Th+CtoP/vGNIcaVHQt4ep+j1OgMzY7vpxt4F

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