新能源汽车电控是什么

【太平洋汽车网】电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。

电控效率的提升，能显著提升纯电动汽车的整车经济性。

电控，广义上电控有整车控制器、电机控制器与电池管理系统。

本文介绍电机控制的的工作原理及优化方案。

01电机控制器电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。

02电机控制器的工作过程电机控制器单元的核心，便是对驱动电机的控制。动力单元的提供者--动力电池所提供的是直流电，而驱动电机所需要的，则是三项交流电。因此，电控单元所要实现的，便是在电力电子技术上称之为逆变的一个过程，即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。

为实现逆变过程，电控单元需要直流母线电容，IGBT等组件来配合一起工作。当电流从动力电池端输出之后，首先需要经过直流母线电容用以消除谐波分量，之后，通过控制IGBT的开关以及其他控制单元的配合，直流电被最终逆变成交流电，并最终作为动力电机的输入电流。如前文所述，通过控制动力电机三项输入电流的频率以及配合动力电机上转速传感器与温度传感器的反馈值，电控单元最终实现对电机的控制。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】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。

从定义上来讲，依据GB/T18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件》，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。

从功能上来讲，新能源电动汽车控制器将新能源电动汽车动力电池的直流电转换成驱动电机的交流电，通过通讯系统与整车控制器进行通讯，控制车辆所需的速度和动力。

从外往内分析，第一步：从外观看，电机控制器就是一个铝盒子，一个低压连接器，一个两个孔组成的高压母线连接器，一个三个孔组成的与电机相连的三相连接器（多合一连接器没有三相连接器），一个或者多个透气阀和两个水道进出水口。铝盒子上面，一般设计有两个盖板，其中一个大盖板，一个接线盖板，大盖板可以将控制器完全打开，接线盖板，是接控制器母线连接器和三相连接器时使用。以奥迪e-tron三合一动力总成为例：1为低压连接器，2为高压母线连接器接口，3为防水透气阀。

低压连接器：包括电机控制器的低压电源和低压信号：低压电源，乘用车以12V为常用，商用车以24V为常用，与车辆小蓄电池相连；CAN信号，包括整车CAN与内部CAN网络，一般有两路或更多；旋变信号：与电机的旋转变压器相连接，负责检测电机的转速，旋转变压器装在电机端；部分DI和DO，根据不同的客户需求进行预留。

高压母线连接器：与动力电池相连。

防水透气阀：防止控制器内形成水汽和结露等。

内部主要包括：三相铜排、母线铜排，铜排支撑架，三相和母线接线支架，EMC滤波板，母线电容，控制板，驱动板，转接板，IGBT，电流传感器，EMC磁环和放电电阻等。

三相铜排、母线铜排，铜排支撑架，三相和母线接线支架，EMC磁环和EMC滤波板；现在更多的将三相铜排、母线铜排，铜排支撑架，三相和母线接线支架，EMC磁环和EMC滤波板组成一个模组，有利于自动化生产，即使不用自动化生产线也能提高工人的装配进度。

母线电容，控制板，驱动板，转接板，IGBT和放电电阻；有些电机控制器会将控制板、驱动板、转接板和放电电阻做在一起，或者将转接板与控制板做成一个板，如特斯拉Model3整个电控只有一块板。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】新能源汽车电机控制系统作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

一、技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件，其功能包括：电池管理，发动机、电动机能量管理等。电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高，但需要经过多次试验才能掌握关键算法，尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略，技术壁垒较高。

电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲，电机控制器的主要由如下几部分组成：

1、电子控制模块（）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块（PowerConverter）对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

目前，电动汽车电机控制器多采用三相全桥电压型逆变电路拓扑，部分产品前置双向DC/DC变换器，以增大电机端输入交流电压，提升高转速下的输出功率，降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器，新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点，但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】新能源汽车电控的作用是控制电机输出扭矩，使车辆行驶，整个电控系统与燃油车的发动机和发动机控制器相当。控制器的能量来源于高压电池组（高压直流，一般300-400v），电机控制器内部通过控制芯片、驱动电路和IGBT等，对不同电机采用不同的控制算法，将直流电转换成交流电，然后输出给电机，再使电机产生扭矩。

新能源汽车电控系统的组成电控技术不是因新能源汽车而出现的，在传统燃油车上，电子控制系统（ECU）也同样重要，它直接负责车辆的信号接收、分析以及作出指令判断。而这项技术在应用到了新能源汽车上后，整车电子控制系统需要承担的责任也将更加复杂，而所谓的电气化架构也因为电控系统的模块增多而成为一家车企核心的技术手段。

做为整台车的总控制台，高效、稳定以及提高车辆综合性能，是电控系统在新能源汽车中承担的重要责任。相比于传统燃油车，汽车在转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱（减速器）、动能回收系统等等，而如果再加上自动驾驶和增程式系统的话，电控系统所要承担的责任就更多了，所以在传统燃油车上使用的“单一电子控制器”目前也变成了“车辆中央电子控制器”，从名称上也能够看出电控对于新能源汽车的重要意义。

如果说电机和电池技术决定了一台电动车的硬件价值，那电控则直接决定了车辆的软件处理能力，并且也将帮助电机和电池发挥出最大的硬件潜能。觉得可以用一句话来形容电控的重要性：如果一辆优秀的新能源汽车并非全部来源于电控的好坏，那么一辆糟糕的新能源汽车的原罪可能就是因为电控。

目前一台状态并不算好的新能源车应该包括了续航能力差，最高时速低，驱动系统反应慢等问题，而这其中任何一个状况都和电控系统有着必然的联系。以续航这件事来说，当把所有问题怪罪于车辆电池好坏和容量大小的时候，往往忽视了电控在其中扮演的重要角色。

新能源汽车上的电子控制系统又会被在细分为多个子系统，包括电机控制单元，电池控制单元，动能回收系统以及整车高低压转换系统等等。目前市场中新能源汽车被分为了插电式混合动力、纯电动以及燃料电池系统，三类车型在电池与电机方面属于共性的核心技术，而电控系统则会因为驱动方式的不同而不同，当然其中包含的子系统也有所不同。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】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。从功能上来讲，新能源电动汽车控制器将新能源电动汽车动力电池的直流电转换成驱动电机的交流电，通过通讯系统与整车控制器进行通讯，控制车辆所需的速度和动力。

电机控制器。

一、技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件，其功能包括：电池管理，发动机、电动机能量管理等。

电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高，但需要经过多次试验才能掌握关键算法，尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略，技术壁垒较高。

电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲，电机控制器的主要由如下几部分组成：

1、电子控制模块（）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块（PowerConverter）对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

目前，电动汽车电机控制器多采用三相全桥电压型逆变电路拓扑，部分产品前置双向DC/DC变换器，以增大电机端输入交流电压，提升高转速下的输出功率，降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。

为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器，新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点，但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

如今，新能源电动汽车已经成为汽车产业发展的趋势，而“三电”核心技术从很大程度上决定了整车性能，是评价新能源汽车极为重要的指标。

目前，评价一辆新能源纯汽车靠不靠谱，主要还是要评测该车辆的“三电”技术，因为三电技术决定了一辆车的续航、安全、充电、动力等核心性能。

与此同时，在国家政策大力支持、制造技术逐渐成熟、居民购买力不断提高等利好因素的共同作用下，我国新能源车保有量也大幅提升，成为全球最大的新能源车市场。

新能源 汽车 区别于传统车最核心的技术是“三电”系统，主要是指电机、电池、电控。

和燃油发动机的 汽车 相比，纯电动 汽车 使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机；以电池组代替了燃油，为电动机提供动力；其中还有一个最主要的部件就是电控系统，电控系统由电池管理系统和控制系统构成，管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等，是连接新能源电池和电机的重要中间载体。

电池：制约新能源 汽车 发展的关键因素

电池技术是新能源 汽车 的核心技术，是制约新能源 汽车 发展的关键因素。

新能源 汽车 电池主要分类: 从全球新能源 汽车 的发展来看，新能源 汽车 动力来源主要有蓄电池、燃料电池以及超级电容器三类。

其中超级电容器由于储电容量低的缺陷，无法持续供电，大多以辅助动力源的形式出现。

蓄电池

蓄电池是纯电动 汽车 驱动系统的唯一动力源，主要有锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等。其中锂离子电池以其独特的物理和电化学性能，目前正处于高速发展阶段。

燃料电池

燃料电池是一种电化学装置，将燃料具有的化学能直接变为电能，类似于一个“发电厂"。

燃料电池为一次电池，能量转化效率高、使用寿命较长、能连续大功率供电，但使用成本高。

由于其续航能力与燃油 汽车 相当，新能源 汽车 电池技术的开发中具有较强竞争力。

天眼查APP专业版数据显示，目前我国有超过20万家经营范围含“新能源 汽车 、电动 汽车 、插电式混合动力 汽车 、燃料电池 汽车 ”，且状态为在业、存续、迁入、迁出的新能源 汽车 相关企业。

其中88%的相关企业为有限责任公司，近3成的相关企业注册资本在1000万以上。

从行业分布上看，53%的新能源 汽车 相关企业分布在批发和零售业，另有15%的相关企业分布在科学研究和技术服务业，10%分布在租赁和商务服务业。

从地域分布上看，广东省的新能源 汽车 相关企业数量最多，超过2.5万家。其次为山东省和江苏省，两省分别有超过1.9万家和1.8万家相关企业。

此外，河南省、湖南省以及浙江省的现有新能源 汽车 相关企业也均超过1万家。

新能源 汽车 电池发展情况:

由于各种动力电池自身的性能、涉及的材料以及开发成本等差异，形成了不同的使用前景。

在上述主要的新能源 汽车 电池类别中，目前技术最成熟的是镍氢电池，但商业化最成功的是锂离子电池，并已经成为新能源 汽车 电池主流，燃料电池目前为各大车企研发目标。

当前，锂离子电池已经成为所有新能源 汽车 电池中增长速度最快的一类。从2012 年至今，锂离子电池行业一直呈现快速增长趋势，并将加快取代传统电池。

随着科学技术的进步， 汽车 产业将不断升级，锂离子电池将保持持续增长速度，并且成本将会呈下降态势。

纯电力驱动 汽车 已经成为新能源 汽车 发展的重要趋势，大众集团计划 2025 年前提供超过 30 款电动 汽车 。

近几年来，随着新能源 汽车 电池相关基础技术的成熟化，不断突破技术难点，燃料电池技术也取得了重大进展。

电机： 汽车 核心驱动部件

新能源 汽车 电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心，主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。

目前，应用于新能源 汽车 的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类，其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷）电机、交流感应（异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。

其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器（ Dmp-EVT），目前市场化应用较少，是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。

1）交流异步电机，也称为感应电机（Induction Motor），在定子绕组中输入三相交流电，定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场， 此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。

当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用，定子绕组中的励磁电流也增加。

交流异步电机控制器采用脉宽调制（ PWM） 方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。

交流异步电机的优点在于结构简单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。

不足之处在于能耗高，转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容量的变频器，造价较高，调速性较差。

目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。

2）永磁电机（Permanent Magnetic Motor） 包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成， 定子采用三相绕组，输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。

永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率，具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功率的异步电机小 15%以上；其缺点在于高速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解决， 电机造价较高。

目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动 汽车 、低速电动车领域应用较为广泛。

3）开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor）的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成，利用冲片上的齿槽构成双凸极结构， 定子产生扭曲磁场，利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。

开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，但转矩脉动严重，非线性严重，在电动 汽车 驱动中有利有弊，目前电动 汽车 应用较少。

4）直流电机（DC Motor）通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场，转子电枢绕组也通以直流电，通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。

直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式（ PWM），控制性能好，调速平滑度高，控制简单，技术成熟，且成本较低。

直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器，导致速度提升受限；电刷易损耗，维护成本较高。

直流电机多用于早期的电动 汽车 驱动系统，目前新研制的车型已经基本不再采用。

纯电池的大脑：电控系统介绍

电控系统是纯电动 汽车 的大脑，其由各个子系统构成，每一个子系统一般由传感器，信号处理电路，电控单元，控制策略，执行机构，自诊断电路和指示灯组成。

纯电动 汽车 的电控系统主要包括整车控制系统，电机控制系统和电池管理系统，各技术分支的功能不是简单的叠加，而是综合各个分支功能来控制 汽车 。电子控制技术是纯电动 汽车 发展的核心技术。

电控系统的主要功能包括：

1)接收来自驾驶员的操作命令，并向各个控制部件发送控制指令，使 汽车 按照驾驶员的预期行驶。

2)电控系统对关键信息的模拟量状态通过传感器进行采集并输入到相关控制部件的信号通道。

3)接收到的各个部件的信息发送到电池管理系统，提供各个部件当前能量的信息状态。

4)对系统故障可判断和存储，实时检测系统信息，记录电动 汽车 运行过程中出现的故障。

5)对 汽车 具有保护功能，在突发或者紧急情况下可自动复位电动机。

在 汽车 电控系统中，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS）是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。

BMS 提供电池出现的问题及状况，MCU 提供电池电能的利用与收回信息，VCU 主要是整理合并以上收到的信息，针对电池充放电的电压、电流、功率等指数进行分析处置后，及时鉴别电池的安全逻辑，并将形成的相关指令传送至电池管理系统中，通过该系统来执行相关的充放电行为。

整车控制系统（VCU ）

VCU 是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源 汽车 配备、传统燃油车无需该装置。

VCU 通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由 VCU 判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU 具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

电机控制器（MCU）

电机控制器（MCU）通过接收 VCU 的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。

实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。

车用 MCU 在 汽车 中的应用呈现出多样性，从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、 汽车 远程通信实现，高、中、低端 MCU 在 汽车 中都可以发挥作用。

不同 汽车 电子系统对 MCU 的要求是不同的，也就决定了车用 MCU 的多样性。

电池管理系统（BMS）

电池管理系统（BMS）作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。

电动 汽车 动力电池是由几千个小电芯组成的，电池包的组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和 BMS。

电池管理系统（Battery Management System，缩写 BMS）是对电池进行管理的系统，主要负责监测和管理整个电池组的政策工作：

主要功能包括估测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管控电池的循环寿命、在充电过程中对电池进行热管理、启停锂电池冷却系统，同时也管理单体电池间的均衡，防止单体电池过充过放产生的危险。

注：本文内容主要摘自天风证券，中外行业研究整理推送