電動(dòng)車熱管理的附件及其驅(qū)動(dòng)方式（一）

隨著電池的充電功率提高，各種雙電機(jī)，三電機(jī)甚至四電機(jī)的車輛越來越多，以及人們?nèi)找嬖鲩L的空調(diào)制冷加熱需求的增多和電池容量不夠用的矛盾逐漸變得激烈，電動(dòng)車熱管理的技術(shù)發(fā)展的速度也是伴隨著需求急劇提高。前段時(shí)間接觸了一些以前沒怎么見過的熱管理附件，甚至讓我對(duì)他們的驅(qū)動(dòng)方式都很好奇。就打算寫一下關(guān)于這塊的內(nèi)容。

下面這兩個(gè)圖是在網(wǎng)上找的當(dāng)前比較典型的2個(gè)熱管理框圖。分別是車室空調(diào)及熱管理系統(tǒng). (a) 車室空調(diào)、電池溫控并聯(lián)式熱管理系統(tǒng); (b) 車室空調(diào)、電池冷卻、電機(jī)余熱回收式熱管理系統(tǒng)。

引用這2個(gè)圖主要是因?yàn)檫@里面關(guān)于熱管理的電控附件比較全，包括了壓縮機(jī)，散熱器（風(fēng)扇），水泵，PTC水加熱器，電磁閥，膨脹閥，多通閥，柱閥，壓力傳感器，溫度傳感器，鼓風(fēng)機(jī)。雖然我沒有較深的去參與過熱管理的開發(fā)，但是所負(fù)責(zé)的控制器需要控制熱管理的這些附件，所以籌劃很久了，想把這些附件的原理和控制方式整體總結(jié)一下。

1. 壓縮機(jī)

電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)在新能源汽車發(fā)展初期，國內(nèi)品牌的可靠性和穩(wěn)定性還是有一些問題，一直以來都被日本電裝占據(jù)絕大多數(shù)的市場份額。日本人可不會(huì)放棄這個(gè)機(jī)會(huì)，那段時(shí)間空調(diào)壓縮機(jī)價(jià)格那可是超級(jí)高，售后更換空調(diào)壓縮機(jī)的價(jià)格更是將近萬元。其實(shí)除去壓縮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其電控部分也就是一個(gè)BLDC電機(jī)。當(dāng)然近些年已經(jīng)有些開始在卷永磁同步電機(jī)了。

第二個(gè)比較大個(gè)的就是風(fēng)扇了，風(fēng)扇電機(jī)是一個(gè)功率比較大的低壓BLDC小電機(jī)（這個(gè)描述有點(diǎn)像B站吃播里面通常說的：切成厚厚的薄片），通常的車輛使用風(fēng)扇在300W-600W左右。當(dāng)然對(duì)于一些特別小的車或者給中東出口的一些車輛，散熱風(fēng)扇應(yīng)該更小或者更大。

這一類的電機(jī)，通常是有一個(gè)專用的SOC芯片，之所以說是SOC芯片，是我個(gè)人覺得這個(gè)領(lǐng)域的芯片，在成本上已經(jīng)做到極致了。整個(gè)控制板就一顆芯片，集成了電源，MCU、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，LIN收發(fā)器，集成度非常高。比較典型的代表有國外品牌有英飛凌（TLE9879/TLE9877）、ELMOS（型號(hào)不記得了）、MICRONAC（HVC4xx系列），在國內(nèi)做的比較好的有旋智， 峰岹科技，當(dāng)然像矽力杰，思瑞浦，南芯這些比較大的公司也在開發(fā)這塊的芯片，只是在國內(nèi)來看，不如前兩者的推廣速度快。但總的來說國產(chǎn)品牌的市場占有率都慢慢起來了，本身這個(gè)市場也比較大。這一類的控制接口通常有3種，從目前我了解到的情況來看，成本最低的是PWM控制接口，應(yīng)用的也非常廣泛。其次是LIN接口，有一些應(yīng)用，但是我看到的不多。當(dāng)然現(xiàn)在很多也支持CAN接口，就是成本比較高一點(diǎn)，能夠支持OTA刷寫（LIN也能支持，只是速度慢一點(diǎn)）。

對(duì)于第一種LIN控的接口，其實(shí)就是通用類的接口了，風(fēng)扇按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)將硬件接口配置成從節(jié)點(diǎn)即可，然后按照LDF文件定義好的通訊協(xié)議以及診斷報(bào)文的內(nèi)容，對(duì)水泵進(jìn)行控制以及診斷即可。能夠診斷的故障類型通常包括：過溫、過流、短路、過壓、欠壓、堵轉(zhuǎn)，干轉(zhuǎn)之類的。下面這個(gè)圖就是截自英飛凌TLE9879芯片規(guī)格書中，一個(gè)比較典型的LIN控方案。

其控制方式就是周期性的拉低Q1進(jìn)行開關(guān)，發(fā)出PWM波形，然后風(fēng)扇端的R1與R3的PWM輸入電路采集PWM占空比和頻率，來調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

其診斷方式就是風(fēng)扇端的Q2拉低不同時(shí)間，拉低的時(shí)間就是Ts，根據(jù)拉低時(shí)間的不同，分別表示不同的故障類似，例如過溫，過壓，欠壓，過流，堵轉(zhuǎn)，信號(hào)異常等問題。而這個(gè)2s的時(shí)間就是正常ECU和風(fēng)扇的通訊PWM波形。

水泵跟風(fēng)扇的的控制基本上是一模一樣，區(qū)別就是風(fēng)扇的功率更大一點(diǎn)，水泵的功率小一點(diǎn)。水泵一般在50-120W之間，當(dāng)然有沒有更大的我就不知道了。通常水泵也是跟風(fēng)扇一樣，有LIN控的，有CAN控的，目前用的最多的還是PWM控制的。下面這個(gè)是一個(gè)比較典型的PWM控制的水泵PCB，集成度非常高，這個(gè)圓形的板子直徑就在5cm的樣子。

但是當(dāng)特斯拉引入了域控制器這個(gè)概念之后，類似特斯拉的八爪魚的熱管理水壺在國內(nèi)汽車行業(yè)里面應(yīng)用也越來越廣泛了，這里面所用的水泵是不帶控制板的，而是將控制電路集中在域控制中，或者專用的溫控模塊上。對(duì)于水泵的直接控制，通常也是用與集成模塊一樣的芯片或者類似的芯片進(jìn)行控制，只是控制水泵的信號(hào)就變成了UVW三相控制信號(hào)。只是UVW三相信號(hào)的頻率比較高，功率也比較大，EMC的風(fēng)險(xiǎn)很大，控制器也需要離水泵布置的更近一點(diǎn)才行，不然水泵會(huì)存在控制信號(hào)丟失以及EMC輻射過大的問題。（下面圖片摘自微信公眾號(hào)：蠟筆小星）

4.??PTC水加熱器

一般的PTC都是通過LIN總線來進(jìn)行控制的，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠒?huì)掛在溫控控制器的LIN總線下面。PTC內(nèi)部的控制相對(duì)也比較簡單，通常也是分為高壓區(qū)與低壓區(qū)，高壓區(qū)的話，則是通過一些隔離驅(qū)動(dòng)來使能IGBT，IGBT導(dǎo)通后電流通過后部的加熱絲給冷卻液加熱。

5、 電磁閥

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