1.什么是电机控制单元MCU？

2.MCU 主要功能

电机控制单元（MCU）主要的功能有：

• 控制电机扭矩和速度
• 启动/停止电机
• 防止电气故障
• 提供过载保护
• 改变电机旋转方向
• 再生制动

3.MCU典型硬件架构

下图显示了 MCU 的典型硬件架构框图。它主要由电源部分、电流检测电路、逆变器电路（VSI）、CAN 收发器和微控制器MCU等组成。

• 微控制器MCU：微控制器本身的主要控制输入来自车辆驾驶员可控制的电门信号。该电门信号将决定 PWM 脉冲的占空比如何变化，以获得所需的速度和扭矩。为了实现高效快速的控制，微控制器可以实施了 FOC 控制。
• VSI(Voltage Source Inverter)：VSI 的主要功能是通过电机的位置反馈将直流电转换为交流电。一般来说，VSI 使用六个 IGBT。不过，为了提高逆变器的电流能力，也会使用 IGBT 的并联组合。低压电机（通常低于 100V）采用 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），高电压电机则采用氮化镓（GaN）功率开关和碳化硅（SiC）/绝缘栅双极晶体管（IGBT）驱动器。
• 电流检测电路：为了感应电机相电流，使用了基于霍尔效应的电流传感器。一般情况下，使用两个电流传感器来感应两相电流，第三相电流则从这两个传感器中推导出来。
• 电源：为了向微控制器、电机温度传感器和位置传感器供电，需要不同电平的电源。此外，由于微控制器内置了电流传感器，需要电源为这些传感器提供适当的偏置电压。为了满足这些要求，电源部分根据需要将电池的直流电压转换成不同的电压。
• 栅极驱动器：栅极驱动器电路用于放大微控制器产生的 PWM 脉冲电压电平，继而驱动IGBT。
• CAN 收发器：CAN 收发器的作用主要是收发CAN 总线上的数据。实现MCU与车上其他模块之间的通信。

4.MCU的工作原理

5.MCU未来发展趋势

• 控制多路电机。电动汽车行业在不断发展，电机控制装置也在不断取得重大进步。一个新出现的趋势是开发能够同时控制多个电机的电机控制装置。
• 在电机方面，探索轮毂驱动和中置驱动两种模式。
• 随着对MCU集成度和效率要求的提高，第三代半导体材料将会在MCU中广泛应用，典型代表就是SiC和GaN。与传统的硅基开关相比，氮化镓功率开关具有开关速度更高、功率损耗更低、热性能更好等优点。因此，电机控制装置效率更高，能耗更低，功率密度更大。SiC和IGBT 驱动器可提供更高的工作温度和电压能力，从而在要求苛刻的电动汽车应用中提高性能和可靠性。
• MCU 的智能化。MCU 中的机器学习和人工智能可保护数据完整性并减少人为错误。