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电动汽车电机控制器介绍

发表时间:18-07-09

  电动汽车“电控”,一般指电机控制器,是电动汽车“三电”中的又一核心。电动汽车要实现加速、定速巡航、能量回收,都要依靠电机控制器。电机控制器可以说是电动汽车的“控制中心”,驾驶员下发的控制指令,都要通过电机控制器来执行。

  同样拿遥控车来进行比较。遥控车的控制电路板能够接受来自遥控器的信号,控制遥控车进行加速、倒车等。纯电动汽车上的电机控制器实现与之相同的功能。

  因为电动汽车的电机转速范围宽,输入输出功率大的特点。功率输出范围从0~200KW(可能更高),一般燃油轿车的发动机功率在100KW以下。因此电动汽车的瞬时功率输出能力比燃油车大,自然在加速、爬坡上性能优于一般燃油汽车,所以我们可以看到电动汽车起步“秒杀”百万级豪车的新闻并不觉得奇怪。

  电动汽车的电机控制器作为纯电动汽车控制系统的核心,内部组成与原理当然也比较复杂。根据我平时的教学经验,我将电机控制器分成高压系统和低压系统两部分,这样可以有一个明确的思路去找故障源。因为一旦出现故障,要么是高压系统坏了,要么是低压系统坏了,或者是两个系统都坏了(这种情况极少)。

  如果各位接触过电动自行车的控制器,就是图3中这货,理解起来就更直接了。

  当然如果你有电动自行车,拆下来看看就当学习了。红色方框里面的是“驱动管”,其实就是MOS管,通过驱动管来控制电流的输出,相当于电动汽车上的“高压系统”。蓝色方框内的电路板是控制板,作用是控制驱动管输出电流,这样就可以控制电机加速、实现回收动能发电了。是不是觉得有点眉目了呢?那我们再转过来看纯电动汽车的电机控制器。纯电动汽车的电机控制器,实现的基本功能和电动自行车需要实现的功能查不多,比如控制电机正反转、加减速、回收动能发电什么的。

  首先是之前提出的电机控制器内部的“高压系统”

  凭直觉可以想到,电动汽车一两吨重,电机控制器当然不可能用电动自行车那种巴掌大的那种。从技术角度讲,电动汽车的控制器可以输出上百千瓦的功率,不是一两个驱动管能搞定的。MOS管驱动能力已经很强了,但是还是不适用于电动汽车上。这里我们进行一个简单的计算:假设电动汽车的电池电压为350V,要求瞬间输出一个70KW的功率,根据P=U*I,那么控制器需要输出的电流I=P/U,则I=70000W/350V=200A。这么大的电流已经远超出了MOS管的驱动能力了,于是工程师们设计出一款适用于高功率输出的元器件—IGBT,我们可以吧IGBT理解成“超级大号的MOS管”。目前具有实用性的电动汽车普遍采用的是IGBT作为高压驱动管,实际就是图5这个样子,让各位一饱眼福,因为很多人修了几年的电动汽车都没见过。

  这就是电机控制器里面的IGBT,是一个很神奇的高科技产品,下可用于电动汽车的驱动,上可以用到“电磁大炮”、航母的“电磁弹射”的控制。目前能生产IGBT的厂家很少,能生产性能优良的IGBT的厂家更少,所以不用想这玩意不便宜,坏了也不可能修复。还好目前市场上几大品牌的电动汽车都坏的很少,比如特斯拉、比亚迪,故障率都在千分之一左右。




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