新能源汽车电机控制器是什么意思

【太平洋汽车网】新能源汽车整车控制器负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，从而保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作。可以说整车控制器性能的优劣直接决定了新能源汽车整车性能的好坏，起到了中流砥柱的作用。

一、电机控制器的概述根据GB/T18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。

电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件，在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用，其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。

二、电机控制器的原理电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。

三、电机控制器的分类：

1、直流电机驱动系统电机控制器一般采用脉宽调制（PWM）斩波控制方式，

2、交流感应电机驱动系统电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。

3、交流永磁电机驱动系统包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，

4、开关磁阻电机驱动系统开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。

（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】主控制器作为新能源车辆的大脑，在监测和保护各系统的同时也肩负着对各个指令的请求与发送。各控制器之间相互独立又相互制约。相互独立是说不同控制器的功用各有侧重独立运作；相互制约是指各控制器间存在主副关系，在特定情况下主控制器可以向副控制器发送指令使其禁用某些功能。

新能源车为什么能够行驶，光靠驾驶员发出操作意图、动力电池组提供能量、主电机提供动力是远远不够的，还需要一颗的聪明的“大脑”，使各系统能够彼此协作，满足整车动力性、经济性和安全性的目标，它就是“整车控制器”。

图

1：纯电动新能源车系统工作原理图整车控制器具有以下几方面的功能：

1、对新能源车行驶控制的功能新能源车的主电机会根据驾驶员操作意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下油门（加速踏板）或制动踏板时，主电机就会输出一定的驱动功率或再生制动功率。开度越大，输出功率越大。在这个过程中，整车控制器就是将驾驶员的操作意图翻译成了各系统能够执行的指令，实现车辆的正常行驶。

2、车辆网络化管理新能源车上有着大量的电子控制单元和传感器，彼此之间交换着数据，如：气囊高度阀传感器就会将气囊高度转化为电信号发送给整车控制器，如果高度低于预设值，整车控制器就会给相应的气囊电磁阀发出充气指令。这些数据通过CAN总线发送到整车控制器这个信息控制中心。

3、制动能量回收控制新能源车的电动机具有制动能量回收的功能，利用制动能量发电，发出的电反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据制动踏板的开度，以及动力电池的SoC值来判断是否能够进行制动能量回收，如果可以，则向电机控制器发出制动能量回收指令，否则通过制动器消耗车辆动能。

4、整车能量管理和优化在新能源车中，动力电池组除了给主动机供电外，还要给各类电动附件供电，为了获得最大里程，整车控制器负责整车的能量管理，当SoC值较低时，整车控制器对某些电动附件发出指令，降功率运行以增加续驶里程。

5、车辆状态监测和显示整车控制器会对车辆的状态进行实时检测，将各子系统的信息发送给仪表板显示出来。包括：电机转速、车速、电池电量、故障信息等。

6、外接充电管理实现外部充电桩与动力电池组的连接，监控充电过程。在不同充电阶段可以实现对充电电流的控制，遇紧急情况时，也可以自动切断充电电流。

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VCU采集电机及电池状态、加速踏板信号、制动踏板信号及其它执行器传感器控制器信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并做出相应判定后，监控下层的各部件控制器的动作，它负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，从而保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作。可以说整车控制器性能的优劣直接决定了新能源汽车整车性能的好坏，起到了中流砥柱的作用。

发展过程整车控制器可谓是起源于传统汽车，落地于新能源汽车。传统汽车包含发动机控制器、变速箱控制器、车身控制器、底盘控制器等，各控制器是由不同的 Tier1 提供，为解决各自零部件的功能及性能指标而定制设计。比如 EMS 是解决发动机燃油经济性、排放法规及热处理等。变速箱是解决操作杆与齿轮动作的 相互协调及切换。各自独立控制车辆某一部分，无法总体考虑整 车性能与功能需求。因此部分OEM 为了实现整车定制功能、个性化设计、摆脱国外 Tier1 高昂的开发费及开发周期，有了整车控制器最初的概念设想。由于国内电控技术起步晚，OEM 对国外 Tier1 的控制力不足，直到新能汽车快速发展，混合动力迫切需要解决燃油动力系统与电池动力系统之间的有效协调，纯电动车需要解决整车动力管理，因此明确了整车控制器的概念及 功能定义，奠定了 VCU 获得的高速发展的基础。

混合动力 E/E 架构传统汽车 E/E 架构行业分析新能源起步阶段，大概在 2012-2015年诞生了第一代 VCU产品。技术来源于传统汽车电控 ECU，以发动机控制器及车身控制器为主要技术来源。行业典型产品有德尔福的HCU-

2、联电的VCU、大陆的H300及普华第一代VCU-1。

（图/文/摄： 问答叫兽）蔚来ES8 蔚来ES6 问界M5 蔚来EC6 小鹏汽车P7 传祺GS8 @2019

【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。

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【太平洋汽车网】主要控制车辆行驶和安全并兼顾信号附加驱动，如一些必要的输入和输出信号以及一些信号级驱动负载和使能控制功能等，很少涉及高压控制集成、高压附件应用功率控制。

当前市面上出现的新能源汽车主要有纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力电池汽车，针对不同的车辆对象，匹配不同的控制方案和策略。目前一般的整车控制系统主要指车辆控制器或称为整车控制器。

比如空调PTC加热方面，基本都是PTC厂家开发应用，但是这块PTC控制功率可达到5kW左右，里程上至少20km，对电动汽车整车能源管理和功耗影响巨大。因此，整合此两类产品功能集成控制，结合电和车系统来控制实现整车控制器系统开发。

整车控制器的功能本文主要针对应用领域开发的一种整车控制器，集成了PTC控制器全部功能。PTC控制器是应用于乘客舱加热的高压附件，通过整车控制器集成统一管理低压、高压系统供电和控制并通过输出PWM信号对PTC加热的IGBT进行驱动输出，通过对PWM信号的控制进行PI调节，实现恒功率加热和自动控制功能，应用此功能对应一般纯电动乘用车的自动空调系统。

低压系统分为车辆控制基本信号和PTC驱动控制系统PWM信号，这个PWM信号依据算法学习匹配采集必要的车外温、车内温、功率、电流等因数，输出200~500Hz的PWM占空比信号，信号的频率依据IGBT的功耗和温升等因数来设定，通过一定的测试确定具体的频率点。

整车控制器采集来自驾驶人的车速指令需求信号后，通过外部传感器采集必要的加速踏板、档位、制动、点火、高压检测、绝缘监控、环路互锁等信号，依据转矩请求指令、ABS轮速信号、电动机转速信号及驱动输出必要的负载状态，来驱动使能信号控制车辆起动和运行，并通过必要的CAN通信获取CLMpower请求信号，启动需求的PTC加热功能。

此信号控制具体说来：基本的外部输入采集信号如加速踏板、变速器档位、KL30/KL15等电源信号和制动信号等，外部包含温度、电流、真空泵采集等传感器信号、外部PWM采集信号等，如ABS传感器信号，输出主要是驱动负载的继电器控制信号如倒车灯、环路互锁、DCDC使能、coolingpump、brakepump、batterycontactor、EACrelay及fan等负载，使能命令信号如电动机工作使能信号、PTCenable等，PWM驱动信号如泵或三通阀等一些信号，针对驱动信号控制器对象PWM信号，有些给档位电动机和PTC加热的也纳入PWM控制。

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【太平洋汽车网】高压控制器的能量来源于高压电池包（高压直流电，一般300-400v），电机控制器内部，通过控制芯片，驱动电路，以及IGBT，针对不同电机采用不同的控制算法，将直流电变化为交流电，输出给电机，然后使电机能出扭矩。

1、驱动电机控制器（英文缩写：MCU）电机控制器MCU将高压直流电转为交流电，并与整车上其他模块进行信号交互，实现对驱动电机的有效控制。电机能量回收功能、逆变、互锁、通讯等，驱动电机让汽车行驶。与传统燃油车的发动机将燃料燃烧的化学能转为机械能不同，其工作效率更高，能达到85%以上，故相比传统汽车，其能量利用率更高，能够减少资源的浪费。

2、高压配电盒（英文缩写：PDU）高压配电盒是整车高压电的一个电源分配的装置，主要是分配高压电源到各个执行器驱动，类似于低压电路系统中的电器保险盒。高压保险盒PDU（PowerDistributionUnit）是由很多高压继电器，高压保险丝组成。协调驱动电机控制系统，电池管理系统，充电管理系统，DC/DC，电空调，电助力转向，制动系统等高压附件的功能转换和能量分配。高压配电单元还可以实现短路过载的快速断电保护，防漏电保护等安全保护功能。

3、DC/DC转换器在新能源汽车上，DC/DC是一个将高压直流电转为低压直流电的装置。新能源汽车上没有发动机，整车用电的来源也不再是发电机和蓄电池，而是动力电池和蓄电池。由于整车用电器的额定电压是低压，因此需要DC/DC装置来将高压直流电转为低压直流电，这样才能够保持整车用电平衡。

4、车载充电器（英文缩写：OBC）车载充电器是一个将交流电转为直流电的装置。因为动力电池是一个高压直流电源，当使用交流电进行充电的时候，交流电不能直接被电池包进行电量储存，因此需要电源转换装置OBC，将高压交流电转为高压直流电，从而给动力电池进行充电储存。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

一、电动汽车电机控制器的作用——功能介绍

电机控制器具备IGBT结温估算、变载频和过调制技术，系统效率高、动力强、可靠性高，具有CAN唤醒和休眠功能，降低电机控制器静态功耗，避免蓄电池馈电。电机控制器具备制动回馈功能，当整车刹车制动时，电机控制器通过制动回馈将电能存在动力电池中，提高续航里程。放流坡功能是为了避免有坡道起步时，当制动踏板向油门踏板切换的过程中车辆后溜，当发现车辆后溜时，电机控制器进入防溜坡转态，控制器自动调整转矩输出客服车辆因重力引起的后溜。

电机控制器还具备定速巡航功能，在不踩油门踏板的情况下，电机控制器可输出力矩自动按照VCU设定车速，保持车辆以固定的速度行驶，以节省驾驶员体力，提高驾驶体验。怠速功能，实现汽车的蠕行功能，根据电机转速合理的输出扭矩，使得电机转速维持在一个较小的转速区间。防抖功能，可以根据客户的需求增加整车防抖功能，保证车辆的舒适性。主动放电功能，整车停止运行且电池与电机控制器断开以后，电机控制器器应具备将母线电容上电荷释放的功能，实木线电压降低至人体安全电压。UDS协议，UDS主要用于整车的生产制造及售后维修，基于UDS协议，通过诊断仪可以准确的判断故障原因，提高维修效率。

二、电动汽车电机控制器的作用——使用环境

电机控制器工作温度范围：-40~85℃，其中65℃以上就会进行限制功率输出。湿度要求，继承控制器在相对湿度不超过95%的情况下能正常工作，应在其表面温度低于露点的情况下，及电机控制器在表面产生冷凝也能安全工作，在海拔3000米以下可以正常工作，其中防尘防水等级IP67。

三、电动汽车电机控制器的作用——电机控制器常见参数

电机控制器输入电压有336V的平台，也有540VDC的电压平台。除了电压还有而定输出电流、峰值输出电流、峰值运行时间、变载频范围、控制器最高效率、最高输出频率、冷却液进水口温度等。

四、总结

电机控制器的稳定性决定了整车操稳性、动力性、可靠性、安全性，所以在控制器的选型设计时一定要考虑安装空间合理性、输出功率充足性、电流曲线合理性、制动能量回馈平滑性。

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。

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一、整车控制器控制系统结构

公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能，其结构原理如图2所示。

下面对每个模块功能进行简要的说明：

1、开关量调理模块

开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；

2、继电器驱动模块

继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；

3、高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；

4、电源模块

电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；

5、模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。

6、脉冲信号输入和输出模块

可采集脉冲信号并调理，范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V；输出PWM信号

范围1HZ—10KHZ，幅度0—14V。

7、故障和数据存储模块

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量32K。

二、整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能：

1. 对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。

2. 整车的网络化管理

在现代汽车中，有众多电子控制单元和测量仪器，它们之间存在着数据交换，如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。在电动汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复杂，因此，CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3. 制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。

4. 整车能量管理和优化

在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。

5. 车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。

6. 故障诊断与处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

7. 外接充电管理

实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。

8. 诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯，实现UDS诊断服务，包括数据流读取，故障码的读和清除，控制端口的调试。