日產LEAF 2011款電機控制器分析(二)

這裡是日產Leaf 2011款電機控制器的下篇。到此2011款的驅動系統就梳理完了，接下來是2013的驅動系統。

背景文章回顧：

日產LEAF 2011款電機控制器分析(一)

日產LEAF 2011款驅動系統分析(整車電氣)

日產LEAF 2011款電機分析

驅動電路

下圖是個驅動電路的簡圖。IGBT的開通關斷速率是驅動電路決定的，太快會造成電壓尖峰過高，太慢會造成開關損耗過大，所以需要權衡。

圖藍色部分是一個dv/dt反饋電路，類似有源箝位電路。

按照官方說法，關斷時如果dvdt過高，就可以通過該電路降低門極的放電速率，減小關斷速度，從而減小dvdt。由於只是個簡圖，很難分析具體內容，哪位大牛能說明白，歡迎給我消息。

交流集成母排

從IGBT的輸出三相端子到電機線接線處的銅排走線，是很頭疼的事情，因為既要留一定的距離絕緣，走向又要拐很多彎。這款控制器應該是用的塑料模具，同時解決了電流感測器的固定、銅排絕緣和固定等問題。

交流輸出母排上，每相一個電流感測器，沒有備份。

直流集成母排

電池來的正負母排需要先到電容，電容再輸出到三隻IGBT。電容到igbt的銅排需要優化設計，減小雜散電感，從而減小關斷電壓尖峰。這部分也是用塑料件來實現的。

放電電阻

停機後，薄膜電容上還有殘留的高壓，但薄膜電容漏電流很小，所以放電很慢，為了加快放電速率，在直流上並了一個電阻（61kΩ，15W），大概需要2min才能將電壓放到安全閾值。

組裝工藝

老四最開始一直沒想明白一個問題，這款控制器體積很小，內部交直流集成母排上的螺釘孔，在生產過程中，怎麼擰上螺釘，實現電容、IGBT的固定。

可以看到，這些螺孔都是水平方向的（不能從上往下固定的），且外殼距離很近，沒有特殊工具根本沒法安裝固定。

後來發現人家用了一個很土的辦法。

在控制器外殼上留很多的孔，生產時從這些孔擰螺釘。擰完螺釘後，再用擋板把孔給封死。

這樣很有效，但外殼會比較丑，而且做的不好的話，防護等級到不了IP67，至少增加了密封破壞的隱患。

熱保護

控制器峰值電流輸出能力和持續電流輸出時間，都是由功率器件的溫度所決定了的。熱保護策略既要保證車輛在各個工況下最大輸出能力，又要保護自身避免損壞。

Leaf的控制器，實時估算了IGBT的結溫，用該溫度來確定IGBT輸出電流的大小。

大體的思路分為三個部分。

一是器件發熱損耗計算，用當前的直流電壓、輸出電流、開關頻率和PWM占空比，實時計算IGBT和二極體的開關損耗和導通損耗，綜合得到器件的發熱總量。

二是根據模塊內部的熱模型（熱阻和熱容等參數），加上器件總發熱量，計算得到IGBT和二極體的實時結溫。

三是用估算的結溫做保護，高於一定閾值開始降容，繼續高於一定閾值就直接停機保護。

基本思路都是這樣，國內很多廠家也在這樣做。關鍵是損耗計算和熱模型的精確性，需要反覆做試驗對比。當然也不能完全依賴於估算的溫度，這之外還需要保護策略。

開關頻率

官方說默認開關頻率是5kHz，對上萬轉的電機來說，感覺很低啊。不過根據實測數據，溫升很低，所以低開關頻率也不是沒可能。不知有朋友實測過沒有，有沒有具體的值。

防抖動控制

控制器驅動電機，轉矩響應相對於傳統燃油發動機來說，快了一個數量級。帶來加速性提高的同時，會造成傳動系統的抖動，表現來就是踩下或鬆開油門時，車會有抖動感，在低速最明顯。所以為了消除抖動，需要採用一定的控制策略。Leaf公布的策略是一個前饋補償，這玩意兒看看就行，了解下思路，具體怎麼干還得靠自己去琢磨，軟體策略的東西人家肯定是不會說的。

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