一、电机控制器作用

1.将直流电转换成三相交流电，给电机供电。

2.改变三相交流电的频率和电压，进而控制电机的转速和输出扭矩。

3.车辆制动能量回收的时候，电机定子线圈内会产生三相交流电，电机控制器将三相交流电转换成直流电，给电池充电。

二、电机控制器结构

电机控制器是一个高度集成的电力电子装置，其主要内部结构可以分为三大模块：功率模块、控制模块和辅助模块。

1. 功率模块 

这是控制器的“强电流通路”，负责处理驱动电机所需的大电流和高电压。

（1）母线电容

  作用：稳定动力电池输入的直流电，吸收瞬时脉冲电流和电压波动，为逆变器提供   平稳的直流电源。它是控制器内部最大、最显眼的元件之一。

（2）绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)   

  ①作用：这是控制器的核心开关器件，相当于高速电子开关。通常由六个开关管组   成一个三相全桥电路（每相上下两个桥臂）。

  ②IGBT：是目前最主流的方案，兼顾了导通损耗和开关频率。

（3）栅极驱动电路

 作用：接收控制模块发出的微弱PWM信号，将其放大为足以快速、可靠地驱动和    关闭IGBT/SiC开关的强大驱动信号。它提供了功率模块和控制模块之间的电气隔     离。

2. 控制模块

这是控制器的“大脑”，负责信号处理、计算和决策。

（1）主控芯片 ：

 作用：通常是高性能的微控制器单元（MCU）或数字信号处理器（DSP）。它执  行所有核心算法：

  ①矢量控制算法 (FOC - Field-Oriented Control)：这是目前最主流的先进控制算  法，能将交流电机的控制模拟成直流电机的控制，实现精准的转矩和转速控制，效   率高、响应快、噪音小。

  ②信号采集：处理来自各类传感器的信号。

  ③逻辑判断：实现各种控制模式和故障保护。
 

（2）传感器与采样电路：

  ①电流传感器：实时检测电机三相电流，是FOC算法实现的关键输入。

  ②电压传感器：检测直流母线电压。

  ③温度传感器：监测IGBT和冷却液的温度。

3.散热系统 

作用：IGBT在开关过程中会产生大量热量。必须通过散热系统将其带走，防止  过热损坏。主要方式有：

（1）水冷：主流方案，通过冷却液循环带走热量，散热效率高。

（2）风冷：用于一些小功率车型。（绝大部分采用水冷）

三、电机控制器工作原理

其核心任务是：将电池的直流电（转换成驱动电机所需的三相交流电，并精确控制其频率和幅度。

1.指令输入

（1）驾驶员踩下油门踏板，踏板信号发送给整车控制器（VCU）。

（2）VCU结合当前车速、电池状态等信息，计算出当前所需的电机扭矩指令，并通   过CAN总线发送给电机控制器。

2. 信号处理与算法计算

（1）控制器的MCU接收扭矩指令。

（2）同时，MCU实时读取电流传感器、电压传感器和旋转变压器（Resolver）反馈的电  机转子位置信号。

（3）MCU运行矢量控制（FOC）算法：

    ①Clarke/Park变换：将检测到的三相交流电流换成等效的、易于控制的直流电流    分量。

    ②PID调节：将转换后的直流信号与目标扭矩指令进行比较，通过PID控制器计算     出需要施加的电压矢量。

    ③逆Park/逆Clarke变换：将计算出的电压矢量再转换回三相交流电压的参考值。

3.PWM调制与驱动

（1）将三相电压参考值通过空间矢量脉宽调制技术，生成6路高频的占空比 （脉宽调制）开关信号。

（2）这6路PWM信号分别对应三相桥臂上6个IGBT的导通和关断指令。

（3）栅极驱动电路将微弱的PWM信号放大，去控制功率模块中6个IGBT的快速、有序开关。

4.逆变输出

（1）通过精确控制6个IGBT的开关顺序和导通时间（占空比），将直流母线电容上的平滑直流电“切割”成幅度和频率可调的三相正弦交流电。

（2）这个三相交流电通入驱动电机的三相绕组，产生旋转磁场，带动永磁转子旋转，从而输出扭矩驱动车轮。

5.能量回收：

（1）当驾驶员松开油门或踩下制动踏板时，VCU发送指令。

（2）控制器改变IGBT的开关逻辑，使驱动电机转变为发电模式。

（3）旋转的车轮反拖电机转子，使其产生三相交流电。

（4）控制器内的IGBT和反并联二极管将这三相交流电整流成直流电，回充给动力电池。

（Source:KeepltUp ）