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国内外电动汽车用电机控制器结构对比

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驱动视界 ·
2019-07-05
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1.大众——MEB 平台

国内外电动汽车用电机控制器结构对比

该平台是由Bosch、西门子等为大众定制开发,目前该款控制器还处在研发阶段,未量产,广汽目前在与联电共同开发使用此款动力总成。目前N60AB使用的是西门子开发这款电机驱动系统。

(1)关键性能指标

国内外电动汽车用电机控制器结构对比

其中功率密度23KW/L及功能安全等级ASIL-D优于BJEV的产品指标,产品采用双安全冗余设计,一组失效可保证仍有50%性能输出; 

国内外电动汽车用电机控制器结构对比

(2)结构设计 

MEB平台产品是电机与电机控制器一体化设计,其中三相线和低压信号线束均在内部进行走线,具有结构紧凑,重量轻,成本低的优势;同时电机与控制器共用水道,有利于系统散热。 

(3)硬件设计 

Bosch依然采用了定制化IGBT的策略,此款IGBT采用双面水冷封装,提升了产品的热性能及功率密度。 

2.宝马——宝马 i3

国内外电动汽车用电机控制器结构对比

控制器供应商:自主研发 

控制器优点: 

(1)关键性能指标 

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(2)结构设计 

宝马 I3 采用PEU的形式,与电机形成动力总成一体化,上层PEU/下层电机总成。缩小了动力总成的占用空间,去掉了驱动控制器的三相线束,具有更好的电磁屏蔽效果。

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3.通用——雪佛兰 BOLT

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控制器供应商:LG

控制器优点: 

(1)关键性能指标 

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(2)结构设计 

该款控制器通在直流输入侧使用磁环、线束屏蔽接地以及Y 电容方案,并在驱动板和 IGBT 之间、主控版和驱动板之间分别使用金属屏蔽板,保证了高低压之间的电磁隔离,使得该款控制器 EMC 等级达到 Class -3 级,这项指标优于 BJE  V PEU2.0 当前水平。

4.特斯拉——特斯拉 Model S

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控制器供应商:自主研发 

控制器优点:控制器采用分立 IGBT 并联方案,通过减少 IGBT 数量,易于实现平台化。 

(1)关键性能指标 

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(2)结构设计 

该款控制器内部驱动部分由三个单相驱动模块结构上互成 120°一次环接而组成,确保了该款控制器的筒形设计,更容易与电机高度集成;相较于BJVE的方形设计的控制器与电机集成,体积更小,集成度更高,节约整车布置空间; 

电机与电机控制器集成后,三相线束内部出线,节省三相线束的接插件,电磁兼容性好; 

高压直流线束设计:OT 端子与线束为超声波焊接,即牢固又环保。线束的屏蔽层与金属端子压接,金属端子有保证与壳体接触良好、防水、固定等作用。 

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控制器内部 IGBT 由多个单管并联组成,增大散热面积的同时,又可以通过减少单管让该控制器适用小功率平台; 

5. 吉利——帝豪

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控制器供应商:联合电子。 

此款控制器具有如下特点:宽工作温度范围、结构设计紧凑、定制化 IGBT、平台化应用程度高,其详细信息如下: 

(1)关键技术指标

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其中该控制器的工作温度-40℃—105℃,此单项技术指标明显优于 BJEV 及部分供应商的 MCU 技术产品(-40℃—85℃),其中主要技术在于薄膜电容的材料选择,BJEV需跟踪此技术。 

(2)结构设计 

控制器内部设计紧凑,其中,驱动板、IGBT、电容、电流传感器采用集成化模块化设计,母排支架、Y电容与集成模块安装紧凑,空间利用率高。 

主控版被金属盖板覆盖,大大降低了驱动板 IGBT 侧对主控板的辐射性耦合干扰,有利于提升EMC性能。 

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(3)硬件设计 

此控制器的 IGBT 晶圆由英飞凌提供,Bosch 自主进行封装,体积、散热 性能及寄生参数较传统 IGBT 有较大提升,并在大批量生产后易于降低成本。 

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(4)平台化 

此系列产品广泛应用于多款车型,包括奔驰Smart、菲亚特500电动车、上汽荣威、吉利帝豪、宝马i8等,且车型差异较大,从A00级覆盖到A+SUV,产品价格仅4500元,售价及可靠性极具竞争力。 

6. BYD——三合一动力总成

此款电机控制器由BYD自主开发,BYD通过腾势项目与奔驰合作建立了完整的零部件验证体系,同时BYD完全自主开发,且具有完整的制造产业链,对产品的质量及成本管理能力极强。

此款三合一动力总成具有如下特点:电机+减速器+MCU集成设计、高电压平台路线,驱动系统高速化。具体分析如下: 

(1)关键性能指标

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(2)结构设计 

此款产品采用了集成化设计方案,将电机、减速器及电机控制器进行了集成,其中电机控制器直接安装于电机及减速器上的三角区域与电机共用水道,三相线采用内部走线,具有结构紧凑,重量轻,成本低的优势,较传统分立方案,系统体积降低30%,成本降低40%; 

(3)硬件设计 

采用了高压平台技术路线,有利于提升驱动系统功率及整车系统的充电功率,BYD内部也认为高压是未来的关键技术路线,MCU相关元器件均有在高压平台的布局。采用高速化驱动系统,控制器驱动电机可达峰值转速 15000rpm。 

7. 广汽——传祺 GE3

此款控制器由法雷奥西门子开发制造,具有如下特点:宽工作温度范围、高功率密度、高功能安全等级。具体分析如下: 

(1)关键性能指标 

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其中,该款控制器功率密度为28KW/L及功能安全等级ASIL-D。 

(2)结构设计  

该控制器的工作温度-40℃—105℃,该款控制器是通过结构设计,将冷却水道设计薄膜电容与IGBT之间,冷却液同时给薄膜电容与IGBT进行散热,从而达到控制器工作温度范围。 

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