英恒EV/HEV电机控制器套件用于新能源汽车前期开发 (1)

EMK(E-motor Kit)是 英恒 科技(中国)有限公司研发的EV/HEV 电机控制器套件 ，主要用于 新能源汽车 (HEV/EV)牵引电机控制器前期开发评估使用。电机控制器作为HEV/EV的核心部件，直接影响到整车系统的质量。然而电机控制器的开发周期是一个漫长的过程，EMK不仅可以给整车厂、企业、高校等目标用户带来项目研发的便捷，同时可以缩短客户的研发时间和研发成本，并且为快速市场化占有先机。

EMK硬件上主要使用英飞凌汽车级32位微控制器TC1782芯片(基于TriCore处理器架构)和英飞凌汽车级IGBT功率驱动模块和功率驱动芯片;软件上主要参考AUTOSAR分层软件架构和使用ETAS软件工具链进行开发。

EMK控制器通过检测 PMSM 电机的旋转变压器反馈信号获取电机转子位置信息，通过电流传感器获取电机三相电流，通过PWM 输出控制电机运行。控制器通过CAN 接口接收外部控制信号，并反馈当前运行状态信息，此外控制器还配有独立的CAN接口用于诊断、标定等功能。 控制器可根据外部控制指令实现电机的四象限运行控制，并可根据控制需要切换转速、转矩两种闭环控制模式; 具备过压、过流等故障检测与处理功能。

外部接口包含信号接口、动力接口和水冷接口。其中信号接口采用TE的35pin汽车级接插件，包含电机控制所需要的电源、CANBUS通讯、电机旋变、电机温度、水温等信号;母线和三相动力接口采用专用的Amphenol快速接头，无需工具即可实现连接操作，防护等级可达到IP65;控制器底部配有优化的水冷设计，配有通用的连接接头，实现即插即用。

箱体内部包含控制单元、功率驱动单元、母排、DC-link电容等。其中控制单元主芯片采用英飞凌的32-bit Tricore汽车级单片机，可匹配不同类型的旋变， 另外还可通过ETK S4.2C在线高速测量组件对相关重要参数信号进行高速测量及配合XCP标定;功率模块采用英飞凌的汽车级HybridPack1 IGBT模块，驱动电路经过多次、多方的设计改进和验证，已实现母线电压430V、电流变化率3500A/us的工况下内部短路的有效保护，并通过双脉冲测试得到了验证;台架测试中电机转速实现了8000转、功率达到了40KW;母排经过结构优化设计，减少了寄生电感产生的关断尖峰电压。有效的避免了IGBT的过压失效;EMK控制器已通过了相关的汽车产品的电气可靠性、EMC、振动、高低温等测试。

EMK控制器软件在软件架构上主要有两部分组成：基础软件层和算法应用层，如图1所示：

图1 软件架构

基础软件层参考AUTOSAR软件架构进行开发，主要包括：

驱动层：主要为TC1782主控芯片驱动程序，包括ADC,PWM等芯片模块的驱动。

抽象层：主要为复杂驱动，控制AD2S12xx旋变驱动和ABZ光电编码传感器驱动。

服务层：主要含基于ETAS RTA-OSEK的操作系统、WDT看门狗控制，NVM存储器读写服务，和COM信号转换、DCM诊断通讯、XCP on CAN/ETK的通讯服务。

算法应用层主要基于ETAS ASCET进行开发、仿真和代码生成，主要包含:

建模和仿真：通过ETAS的ASCET-MD工具，进行FOC算法建模和算法仿真。

自动代码生成：通过ETAS的ASCET-SE工具，实现自动软件代码的生成。

软件特点：

1：实时OSEK操作系统：新能源汽车控制策略是一个典型的多任务实时系统。为了提高软件可靠性，同时在任务调度方面达到条理清晰且划分明确，EMK控制器采用了汽车电子专用OSEK实时操作系统RTA-OSEK，在满足电机控制系统实时性需求的同时，也保证了电机任务调度的质量。RTA-OSEK配置界面如图2所示：

图2：RTA-OSEK配置界面