一、布景知识
电动轿车（EV）正在成为首选的交通办法，为传统内燃机轿车供给了一种可继续开展的环保型替代计划。在电动轿车杂乱的生态体系中，很多电子操控单元（ECU）在保证其高效运转方面发挥着至关重要的效果。电机操控单元（MCU）就是这样一个 ECU，它是电机功用背后的大脑。在这篇综合文章中，我们将探索电机操控单元的世界，研讨它们的功用、组件以及影响轿车 MCU 范畴的最新趋势。
了解电动轿车运用的电机
在深化研讨电动轿车电机操控单元的杂乱性之前，有必要了解电动轿车常用的各种电机类型。最常见的两种类型是无刷直流（BLDC）电机和永磁同步（PMS）电机。
无刷直流电机又称电子换向电机，无需电刷和换向器，然后前进了功率，削减了维护。从本质上讲，它的转子和定子线圈绕组都是永磁体。经过改变电流及其方向，定子发生的磁场以推/拉力驱动转子。经过改变经过线圈的电流，转速和扭矩均可改变。另一方面，PMS 电机的转子中也装有永磁体，定子中的线圈呈正弦曲线环绕。尽管操控机制更为杂乱，但其功率密度比和全体功用更高。
BLDC 电机和 PMS 电机在市场上占有主导地位，其中 BLDC 电机在三轮车上受到喜爱，而 PMS 电机在两轮/四轮车上受到喜爱。此外，在印度这个奥秘的市场上，还有一小部分电动轿车选用感应电机。
电机操控单元 (MCU) 的功用和组件
电机操控单元是电动轿车电机的中央操控纽带，履行多项重要功用，以保证平稳高效地行进。它的主要职责是将电池供给的直流电（DC）转化为驱动电机的三相沟通电（AC）。
此外，MCU 还监控温度、电流和电压等要害参数，以优化电机功用并防止潜在的损坏。它还能根据驾驭员或车辆操控体系的输入操控电机的速度、扭矩和方向。
电功用测验体系
由于车辆杂乱的运用环境造成轿车内的电源环境不稳定的要素很多，如引擎启动、电网波动、抛负载以及电路颤动等，都会使车载电气设备不同程度的毛病或损坏。因而，模仿各种瞬时毛病以及电源变化的情形，对用电设备和车载电气设备进行电源变化实验，已成为车载零部件电气特性测验和电磁兼容(EMC) 测验的重要组成部分。
MCU 架构 – 硬件视角
本节详细介绍 MCU 架构，MCU 的典型框图如下： 坐落中央的微操控器担任履行杂乱的操控算法并办理电机的全体运转。它还供给一个外部数字接口（主要是 CAN），使其可以与体系中的其他 ECU 通讯，并从 VCU 获取操控信息。栅极驱动器用于操控电源开关，由专用的驱动器操控器外设或 PWM 通道驱动。电力电子设备可完成直流电和沟通电之间的转化。一般情况下，选用六个 MOSFET 装备来完成这种转化，并添加数量以满足电机的电流要求。各种传感电路供给电机参数反馈，如位置、相电流、温度等，以完成精确操控。
二、参考测验规范
高压体系
- ISO/TS7637-4-2020路途车辆由传导和耦合引起的电打扰 第4部分：沿屏蔽高压电源线的电瞬态传导
- IS021498-1：2021电动路途车辆-电压等级B体系和部件的电气规范和测验 第1部分:电压子等级和特性
- 其他企业履行测验规范，如VW80300/80303、MBNLV123、GS95023等
低压体系
- GB/T28046.2-2019路途车辆电气及电子设备的环境条件和实验 第2部分：电气负荷(S016750-2-2012)
- IS07637-2-2011路途车辆由传导和耦合引起的电打扰 第2部分：沿电源线的电瞬态传导
- 其他企业履行测验规范如VW80000、MBNLV124/148、GS95002-3、28400NDS9[5、GMW372-2018、 SMTC3800001-2014等
充电体系
- GB34660-2017路途车辆电磁兼容性要求和实验办法(ECEReg10REV5)
- IEC61851 电动车辆充电体系
三、体系特色
- 习惯不同测验场景:实验室、下线检测、第三方认证
- 全自动对标测验、陈述生成
- 可灵活装备、扩大晋级的体系容量 (电压
1500V，电流1000A，纹波频率~300kHz)可 - 分阶段、分项目构建完全体系，扩展测验项目
四、体系结构
高压零部件电气特性测验体系
低压零部件电气特性测验体系
测验示例
轿车 MCU 的软件架构
与其他嵌入式体系相同，电动轿车电机操控单元的软件架构也选用分层办法。固件由电机操控和通讯两大部分组成。电机操控部分监控来自各种传感器的输入，并使用杂乱的数学函数驱动相电流。通讯部分可完成外部体系的无缝操控，允许用户进行交互，并可定制电机参数，如速度和扭矩约束，以习惯不同的驾驭条件和偏好。 MCU 架构必须契合 ISO26262 等安全规范。此外，它还应该是一种高牢靠性规划，可以有效办理功率耗散，同时不影响功用或用户体会。 电机操控单元中的驱动技能 尽管驱动电机有多种办法，如梯形操控和正弦操控，但根据场定向操控（FOC）的驱动技能已得到广泛使用。
FOC 开端是为沟通电机开发的，它经过最大化正交重量来优化电机输出的扭矩。当来自定子和转子的磁通相互效果时，就会发生一个矢量方式的力，该矢量有两个重量–d 和 q。d 重量垂直于转子轴线，与磁通重量有关，而 q 重量代表扭矩，垂直于 d。尽管这种技能需求更快、更高的处理才能，但 FOC 可前进电机功率、削减能量丢失并改进全体体系功用。经过动态调整电机的电流和电压，根据 FOC 的驱动器可完成更平稳的加速、更高的扭矩输出和更好的响应速度。
轿车 MCU 中的电力电子器件
电力电子器件在轿车 MCU 中发挥着至关重要的效果，可完成电力的转化和操控。低压电机（一般低于 100V）选用 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。相比之下，高电压电机则选用氮化镓（GaN）功率开关和碳化硅（SiC）/绝缘栅双极晶体管（IGBT）驱动器。 与传统的硅基开关相比，氮化镓功率开关具有开关速度更高、功率损耗更低、热功用更好等长处。因而，电机操控设备功率更高，能耗更低，功率密度更大。 另一方面，SiC 和 IGBT 驱动器可供给更高的工作温度和电压才能，然后在要求苛刻的电动轿车使用中前进功用和牢靠性。这些先进的电力电子技能有助于优化轿车 MCU，前进电动轿车的全体功率和功用。
使用再生制动前进功率
再生制动是电动轿车的一项重要功用，可使电动轿车的电机操控单元在减速和制动时使用和回收能量。再生制动不是将动能转化为热能，而是将其转化为电能，然后储存在轿车电池中。这一过程需求杂乱的电子设备和软件机制，以有效使用发生的反向电动势（EMF）。 经过选用再生制动，电机操控单元可以明显前进电动轿车的功率和续航才能。这项技能不只能削减动力浪费，还能供给更平稳、更可控的制动，然后改进全体驾驭体会。
多电机电动轿车
在追求更高功用和更高功率的驱动下，多电机电动轿车的选用率正在不断上升。多电机电动轿车具有更好的牵引力操控、更强的稳定性和更高的全体功用。这些车辆使用多个电机驱动单个车轮或子体系，然后完成先进的扭矩矢量分配和对每个车轮的精确操控。 然而，多电机电动轿车的施行需求杂乱且成本较高的规划，由于与之相关的电机操控单元必须可以办理功率分配、扭矩分配以及电机之间的协调。这些操控单元选用先进的算法和通讯协议，以保证无缝集成和同步运转。
电机操控单元的新趋势
电动轿车行业在不断开展，电机操控设备也在不断获得严重前进。其中一个新趋势是开发可以同时操控多个电机的电机操控设备。此外，电压水平也在不断规范化，越来越多的原始设备制造商开端选用 48 伏电压。一旦完成规范化，该行业可能会过渡到更高的电压，以前进功率。向分区架构的改变估计也会给 MCU 架构及其定位带来严重变化。在电机方面，两轮车原始设备制造商正在测验电机布局，探索轮毂驱动和中置驱动两种模式。随着紧密集成和功率的前进，电力电子设备方面也有了明显改进。估计这一范畴不久将出现令人兴奋的开展。
结论：为电动轿车规划电机操控单元
随着电动轿车的遍及，电机操控单元在革新电动轿车功用方面的效果变得越来越重要。轿车 MCU 是电动轿车电机的驱动力，可保证最佳功用和功率。随着MCU架构和技能的不断前进，未来的电动轿车将更加高效、强大和可继续。安边凭仗其牢靠的工程师团队和丰厚的合作伙伴生态体系，可以以极具吸引力的价值为不同功率类别的电动轿车供给电机操控单元。
