电动车热管理的附件及其驱动方式（一）

随着电池的充电功率提高，各种双电机，三电机甚至四电机的车辆越来越多，以及人们日益增长的空调制冷加热需求的增多和电池容量不够用的矛盾逐渐变得激烈，电动车热管理的技术发展的速度也是伴随着需求急剧提高。前段时间接触了一些以前没怎么见过的热管理附件，甚至让我对他们的驱动方式都很好奇。就打算写一下关于这块的内容。

下面这两个图是在网上找的当前比较典型的2个热管理框图。分别是车室空调及热管理系统. (a) 车室空调、电池温控并联式热管理系统; (b) 车室空调、电池冷却、电机余热回收式热管理系统。

引用这2个图主要是因为这里面关于热管理的电控附件比较全，包括了压缩机，散热器（风扇），水泵，PTC水加热器，电磁阀，膨胀阀，多通阀，柱阀，压力传感器，温度传感器，鼓风机。虽然我没有较深的去参与过热管理的开发，但是所负责的控制器需要控制热管理的这些附件，所以筹划很久了，想把这些附件的原理和控制方式整体总结一下。

1. 压缩机

电动空调压缩机在新能源汽车发展初期，国内品牌的可靠性和稳定性还是有一些问题，一直以来都被日本电装占据绝大多数的市场份额。日本人可不会放弃这个机会，那段时间空调压缩机价格那可是超级高，售后更换空调压缩机的价格更是将近万元。其实除去压缩机的机械结构，其电控部分也就是一个BLDC电机。当然近些年已经有些开始在卷永磁同步电机了。

第二个比较大个的就是风扇了，风扇电机是一个功率比较大的低压BLDC小电机（这个描述有点像B站吃播里面通常说的：切成厚厚的薄片），通常的车辆使用风扇在300W-600W左右。当然对于一些特别小的车或者给中东出口的一些车辆，散热风扇应该更小或者更大。

这一类的电机，通常是有一个专用的SOC芯片，之所以说是SOC芯片，是我个人觉得这个领域的芯片，在成本上已经做到极致了。整个控制板就一颗芯片，集成了电源，MCU、电机驱动芯片，LIN收发器，集成度非常高。比较典型的代表有国外品牌有英飞凌（TLE9879/TLE9877）、ELMOS（型号不记得了）、MICRONAC（HVC4xx系列），在国内做的比较好的有旋智， 峰岹科技，当然像矽力杰，思瑞浦，南芯这些比较大的公司也在开发这块的芯片，只是在国内来看，不如前两者的推广速度快。但总的来说国产品牌的市场占有率都慢慢起来了，本身这个市场也比较大。这一类的控制接口通常有3种，从目前我了解到的情况来看，成本最低的是PWM控制接口，应用的也非常广泛。其次是LIN接口，有一些应用，但是我看到的不多。当然现在很多也支持CAN接口，就是成本比较高一点，能够支持OTA刷写（LIN也能支持，只是速度慢一点）。

对于第一种LIN控的接口，其实就是通用类的接口了，风扇按照相关的标准将硬件接口配置成从节点即可，然后按照LDF文件定义好的通讯协议以及诊断报文的内容，对水泵进行控制以及诊断即可。能够诊断的故障类型通常包括：过温、过流、短路、过压、欠压、堵转，干转之类的。下面这个图就是截自英飞凌TLE9879芯片规格书中，一个比较典型的LIN控方案。

其控制方式就是周期性的拉低Q1进行开关，发出PWM波形，然后风扇端的R1与R3的PWM输入电路采集PWM占空比和频率，来调整风扇的转速。

其诊断方式就是风扇端的Q2拉低不同时间，拉低的时间就是Ts，根据拉低时间的不同，分别表示不同的故障类似，例如过温，过压，欠压，过流，堵转，信号异常等问题。而这个2s的时间就是正常ECU和风扇的通讯PWM波形。

水泵跟风扇的的控制基本上是一模一样，区别就是风扇的功率更大一点，水泵的功率小一点。水泵一般在50-120W之间，当然有没有更大的我就不知道了。通常水泵也是跟风扇一样，有LIN控的，有CAN控的，目前用的最多的还是PWM控制的。下面这个是一个比较典型的PWM控制的水泵PCB，集成度非常高，这个圆形的板子直径就在5cm的样子。

但是当特斯拉引入了域控制器这个概念之后，类似特斯拉的八爪鱼的热管理水壶在国内汽车行业里面应用也越来越广泛了，这里面所用的水泵是不带控制板的，而是将控制电路集中在域控制中，或者专用的温控模块上。对于水泵的直接控制，通常也是用与集成模块一样的芯片或者类似的芯片进行控制，只是控制水泵的信号就变成了UVW三相控制信号。只是UVW三相信号的频率比较高，功率也比较大，EMC的风险很大，控制器也需要离水泵布置的更近一点才行，不然水泵会存在控制信号丢失以及EMC辐射过大的问题。（下面图片摘自微信公众号：蜡笔小星）

4.  PTC水加热器

一般的PTC都是通过LIN总线来进行控制的，在网络拓扑上会挂在温控控制器的LIN总线下面。PTC内部的控制相对也比较简单，通常也是分为高压区与低压区，高压区的话，则是通过一些隔离驱动来使能IGBT，IGBT导通后电流通过后部的加热丝给冷却液加热。

5、 电磁阀

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