电机控制器IGBT驱动电源的设计.pdfVIP

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

电机控制器IGBT驱动电源的设计

摘要：传统燃油车的高速发展是一把双刃剑，给人类带来便捷的同时也引发

了环境污染和能源短缺问题，而纯电动汽车所具备的高效、节能、零排放等优点

使其成为当前研究的热点。电机驱动系统是纯电动车的核心技术之一，高效稳定

的电机控制系统能够保证其稳定、可靠运行。电动汽车电驱动系统中的电机控制

器会用到功率开关器件(IGBT)。功率开关器件快速变化的电压或电流会使电机控

制器出现很明显的电磁干扰，如果没有很好地设计和控制，会导致整车的EMI性

能变差。本文根据集成系统发展趋势，设计了一种多功能电机控制器控制架构，

突出介绍集成式电机控制器内部主要元件的选型，设计验证了优化设计方案的有

效性，具有一定的工程应用价值。

关键词:电动汽车；EMI性能；电机控制器；IGBT

1引言

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，整个驱动系统

包括电机驱动系统与其机械传动机构。随着产能的增大，整车对于高压系统结构

原理的设计要求越来越高，电动汽车高压电气的布置，正在一步步向着集成化的

方向发展，不仅降低了整车部件布置的难度以及整车的质量，也提高了整车的可

靠性，整车控制策略同时相对比较容易实现。

2电机控制器架构原理

2.1电气架构设计

动力电池提供驱动电源，正负极高压电从动力电池传到集成式电机控制器，

经过控制器内部的电源分配，高压电主要分配到IGBT逆变器，把高压直流电转

换成高压交流电为主驱电机提供电源，另外一部分分配到辅助高压用电器（

示例为电除霜设备（PTC）），为其供电。接触器KM1、KM2与熔断器电阻R1组

成预充电路，由于集成电机控制器内部有滤波电容C1，预充电路能够起到限制动

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

力电池接通瞬间对滤波电容C1的充电电流，以保护IGBT逆变器不会因滤波电容

C1瞬间的短路电流而损坏。电除霜设备为电感性用电器，支路电路可以直接开断，

只用一个电除霜接触器KM3即可。

集成式电机控制器控制中枢是HCU（高压控制单元），对于控制器外部，HCU

是直接与外部电路连接的，外部电路给HCU提供低压电源与唤醒信号，同时HCU

与外部电路通过CAN通信交互传递控制命令与检测信息；对于控制器内部，HCU

根据霍尔传感器（L1、L2）、电压传感器（V1、V2、V3、V4、V5、V6）、温度传

感器（TH2）检测控制器电路的电气温度信息，查看电路状态，同时通过接触器

控制电路开闭，已达到控制各高压用电器的目的。HCU与主驱电机内的旋转变压

器RS是用EXC激励电源（EXC-N、EXC-P）、正弦信号（SIN-N、SIN-P）、余弦

信号（COS-N、COS-P）这3组信号线相接，通过解调正余弦信号可以获得主驱电

机的角度位置信息，同时HCU通过温度信号（temp-、temp+）线与主驱电机内的

温度传感器TH1相连，收集主驱电机的温度，了解主驱电机内部温度是否异常。

2.2接线原理设计

集成式电机控制器（MCU）的低压线束包括电源线、唤醒线、CAN线，MCU的

电源线接到蓄电池，由蓄电池直接供电，当开关打到ON挡时，整车控制器（VCU）

通过硬线给MCU提供唤醒信号，使MCU激活并自检，让MCU处于待命状态；当开

关打到ST挡时，VCU收到START信号，并将上高压指令通过CAN线发到MCU，

MCU控制IGBT闭合，让整个回来处于高压通电状态。若整车有开电除霜功能的需

求，只用在ON挡状态下，VCU发送开启PTC命令给M