【導讀】suizheqichexitongzhongchuantongdejixiehuashejibeidianzihuashejizhujianqudai，dianjizaiqichedianzihuaxitongzhongbanyandejiaoseyuelaiyuezhongyao。liruzaiqichededonglixitongzhong，youchuantongderanyoufadongjizhubufazhanweixianzaideyoushuatongbudianji、感應電機
，真正的實現了新能源車的動力革命
；傳統的機械式汽車底盤也逐步發展成智能電子底盤，用來配合自動駕駛功能的實現。

suizheqichexitongzhongchuantongdejixiehuashejibeidianzihuashejizhujianqudai，dianjizaiqichedianzihuaxitongzhongbanyandejiaoseyuelaiyuezhongyao。liruzaiqichededonglixitongzhong，youchuantongderanyoufadongjizhubufazhanweixianzaideyoushuatongbudianji
、感應電機，真正的實現了新能源車的動力革命；chuantongdejixieshiqichedipanyezhubufazhanchengzhinengdianzidipan
，yonglaipeihezidongjiashigongnengdeshixian。ciwai
，cheshenshanghaiyouxuduodianjiyonglaizengjiajiachengrenyuandeshushixingheanquanxing。jubuwanquantongji，yiwangputongderanyoucheshangpingjundedianjishuliangzai20-40個左右，而在新能源汽車上這一數字增長到100-150個(ge)，在(zai)高(gao)端(duan)的(de)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)車(che)型(xing)上(shang)電(dian)機(ji)數(shu)量(liang)會(hui)更(geng)高(gao)，甚(shen)至(zhi)呈(cheng)現(xian)幾(ji)倍(bei)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia)。伴(ban)隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)電(dian)氣(qi)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)
，車(che)用(yong)電(dian)機(ji)在(zai)未(wei)來(lai)都(dou)會(hui)有(you)巨(ju)大(da)的(de)增(zeng)長(chang)空(kong)間(jian)。

汽車上的電機有哪些種類區分，都有哪些特點，每種電機的驅動方式又是如何
？本文詳細為您解讀。

汽車中主要的電機類型汽車上的電機除了大功率的交流電機以外，從幾W到幾百W的直流電機是其中主要的角色，在汽車電機中占有很高的比例。直流電機一般分為兩相直流有刷電機、三san相xiang直zhi流liu無wu刷shua電dian機ji以yi及ji步bu進jin電dian機ji。直zhi流liu有you刷shua電dian機ji采cai用yong機ji械xie換huan向xiang原yuan理li，通tong過guo換huan向xiang器qi和he電dian刷shua的de斷duan續xu接jie觸chu來lai形xing成cheng交jiao流liu變bian換huan的de旋xuan轉zhuan磁ci場chang。由you於yu換huan向xiang器qi和he電dian刷shua產chan生sheng滑hua動dong摩mo擦ca會hui對dui碳tan刷shua造zao成cheng損sun耗hao
，因yin此ci直zhi流liu有you刷shua電dian機ji的de壽shou命ming相xiang較jiao於yu直zhi流liu無wu刷shua電dian機ji會hui短duan很hen多duo。此ci外wai
，直zhi流liu有you刷shua電dian機ji在zai旋xuan轉zhuan的de時shi候hou會hui產chan生sheng電dian火huo花hua，且qie產chan生sheng的de電dian磁ci波bo也ye會hui幹gan擾rao到dao其qi他ta設she備bei。直zhi流liu有you刷shua電dian機ji的de優you勢shi也ye很hen明ming顯xian，主zhu要yao的de是shi控kong製zhi電dian路lu相xiang對dui簡jian單dan，利li用yong單dan通tong道dao高gao邊bian或huo低di邊bian驅qu動dong、半橋驅動或者全橋驅動，配合PWM（脈寬調製）調速來實現直流有刷電機的驅動和調速。直流有刷電機有並激、串(chuan)激(ji)和(he)複(fu)激(ji)等(deng)不(bu)同(tong)的(de)種(zhong)類(lei)，串(chuan)激(ji)式(shi)直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)比(bi)較(jiao)快(kuai)速(su)的(de)啟(qi)動(dong)大(da)扭(niu)矩(ju)，並(bing)激(ji)式(shi)直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)較(jiao)好(hao)的(de)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)。直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)在(zai)相(xiang)對(dui)轉(zhuan)速(su)比(bi)較(jiao)低(di)
、力矩比較大的場景
，例如車窗、車門、尾門、電動座椅、鎖扣、駐車係統等。直流無刷電機（BLDC）degongzuoyuanlizhuyaoshitongguodianzihuanxianglaishixiandianjidezhuandong。yinweizhiliuwushuadianjibenshenmeiyoudianshuadecunzai，tadeshoumingyuangaoyuzhiliuyoushuadianji，tongshiyouyumeiyoudianshuademocazuli，suoyitajuyougenggaodezhuanhuanxiaolvhedizaoshengdeyoushi，lingwaiwushuadianjikeyipeihebianmaqishixiangengjiajingzhundesuduheweizhihuandekongzhi。danshiwushuazhiliudianjideneibujiegoubijiaofuza
，qudongdianluhesuanfayexiangyingdegengjiafuza
，yincichengbenhuigaoyuzhiliuyoushuadianji。zaiqicheshang，wushuazhiliudianjiyibanyingyongzhuansubijiaogaohuozheduizhuansukongzhiyaoqiubijiaojingzhundechanghe，liruEPS、水泵
、風扇
、空調、yuguaqideng。disanleibijiaozhongyaodedianjileixingshibujindianji，youyuqitexinghezhiliuyoushuadianjibijiaoleisi，zaidisuqingkuangyoujiaodadeliju，bingnenggoutongguomaichongshulaishixianjingzhundekaihuanjiaodukongzhi
，bujindianjiyibanbeikanzuojingdujiaogaodezhiliuyoushuadianji。zaiqicheshangbujindianjizhuyaoyingyongzaidizhuansu、高精度的場合，比如出風口扇葉，車燈調節或儀表指針等。

綜zong上shang所suo述shu，一yi輛liang汽qi車che上shang有you多duo種zhong類lei型xing的de電dian機ji用yong來lai滿man足zu不bu同tong場chang景jing的de需xu求qiu，直zhi流liu有you刷shua電dian機ji以yi其qi較jiao高gao的de性xing價jia比bi以yi及ji能neng夠gou廣guang泛fan滿man足zu大da部bu分fen應ying用yong場chang景jing，成cheng為wei汽qi車che上shang比bi較jiao常chang用yong的de一yi類lei電dian機ji。接jie下xia來lai，詳xiang細xi介jie紹shao汽qi車che中zhong使shi用yong直zhi流liu電dian機ji的de主zhu要yao場chang景jing。

qichezhongshiyongzhiliudianjidezhuyaochangjingzaiqicheshangshiyongzhiliudianjidechanghezhuyaoyouzhinengdipanhecheshenkongzhilianggebufen。zhinengdipanzhongdezhuyaobujiandoushishiyongzhiliudianji，baokuoyoushuahewushua

，shiyongdedianjigonglvdengjibutong，suoshejidequdongfangshiyeyousuoqubie。

空(kong)氣(qi)架(jia)中(zhong)一(yi)般(ban)是(shi)通(tong)過(guo)距(ju)離(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)來(lai)判(pan)斷(duan)車(che)身(shen)高(gao)度(du)的(de)變(bian)化(hua)，再(zai)通(tong)過(guo)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)壓(ya)縮(suo)或(huo)拉(la)長(chang)空(kong)氣(qi)彈(dan)簧(huang)
，以(yi)此(ci)來(lai)實(shi)現(xian)汽(qi)車(che)底(di)盤(pan)的(de)降(jiang)低(di)和(he)升(sheng)。空(kong)氣(qi)懸(xuan)架(jia)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)一(yi)般(ban)在(zai)20A以上，利用H橋預驅加上分立MOSguandefanganlaishixianduidianjidequdong。youyuyoushuadianjideguanxinglijuhuisuizheshuchudianjigonglvdezengjiaerzengda，qizhuanxiangcaozuolingmindusuizhibiancha
，yincizaidianzizhulixitong（EPS）中使用的電機逐步從直流有刷電機轉向無刷電機，以此來解決慣性力矩的問題。電機的額定功率基本在30A以上
，達到70A左右，並采用三相無刷預驅配合MOS管guan來lai實shi現xian電dian機ji驅qu動dong。電dian子zi駐zhu車che取qu代dai了le傳chuan統tong的de機ji械xie手shou刹sha式shi係xi統tong，目mu前qian在zai汽qi車che上shang已yi經jing非fei常chang普pu遍bian。在zai電dian子zi駐zhu車che係xi統tong中zhong一yi般ban會hui有you兩liang個ge直zhi流liu有you刷shua卡ka鉗qian電dian機ji，電dian流liu一yi般ban在zai10A以上，17A居多。一般來說
，額定電流在10A以上的MOS管難以封裝到芯片中
，因此在這種應用中大部分采用預驅外加MOS管的方式。電子換擋在中高端車型中比較常見，其內置一個換擋電機來配合變速箱的齒輪變速，一般使用10A以內的無刷電機
，常見的驅動方式為內置MOS管H橋驅動芯片。One Box係統中包括一個永磁同步電機和有刷卡鉗電機，其中永磁同步電機的電流在40A左右，甚至超過100A。卡鉗電機的電流一般在10A左右，采用三相預驅或H橋預驅外加MOSguanzuchengqudongfanganlaijinxingdianjidequdong。cheshenkongzhiyeshizhiliudianjidezhuyaoyingyongchangjing，youyuzhiliuyoushuadianjibenshendequdongchengbenjiaoweibianyi，xingnengkeyishiyingdabufendeyingyong，yincizaicheshenkongzhizhongzhiliuyoushuadianjizhanbijiaogao。

作為電動座椅的動力源，汽車座椅的電機主要是永磁直流式電機，額定電流一般都在10A以上，由於電動座椅需要配備的電機數量較多，所以一般采用多通道預驅加MOS管的方式來進行驅動。此外，配備通風風扇的電動座椅所需的電機，功率一般在10幾W到20幾W
，通常采用一體式BLDC驅動芯片來驅動。電動門內部包含門鎖、電吸合、車門以及車窗等部分，主要采用直流有刷電機，驅動方式通常為多通道預驅加上MOS管或者內置MOS管的H橋驅動來實現。電尾門包含左右撐杆、電吸合，同樣也是采用直流有刷電機，使用預驅外加MOS管的驅動方式。另外後視鏡
、充電口、鎖扣等場景中采用的小電流電機
，因為功率比較小
，主要使用內置MOS管的H橋驅動方案。

直流有刷電機的驅動方式

電機的驅動方式一直在演變，從過去的繼電器到現在帶診斷功能、帶保護的全集成芯片方案
，可以實現更高的安全性且體積更小、靈活度更高。

在傳統的繼電器驅動方案中
，由於采用機械式的觸點開關
，在開關的時候可能會產生電火花，這也是汽車Aleianquanshigusuoyaoquguibide。qiciyouyujidianqidekaiqiheguanduansudushigudingde，suoyimeiyoubanfashixianyouxiaokuaisudekaiguansudukongzhi。zaizhe

，jidianqishiyuanbiantongguodianliuququdongkaiguan，yibanxuyaojishihaoandedianliu，zhegeshiyuangaoyuqudongMOS管1mA以內的維持電流。另外，繼電器的體積比較大

，如果是集中式域控製器方案
，空間擺放也是一個問題。  
，繼ji電dian器qi的de功gong能neng比bi較jiao單dan一yi

，隻zhi是shi簡jian單dan的de一yi個ge開kai動dong和he關guan斷duan的de功gong能neng。電dian機ji感gan性xing負fu載zai容rong性xing負fu載zai需xu要yao做zuo控kong壓ya和he控kong流liu
，如ru果guo采cai用yong繼ji電dian器qi的de方fang式shi
，外wai部bu還hai需xu要yao增zeng加jia不bu少shao的de其qi他ta芯xin片pian
，來lai防fang止zhi繼ji電dian器qi或huo者zhe負fu載zai的de損sun壞huai。基ji於yu傳chuan統tong繼ji電dian器qi的de各ge種zhong問wen題ti，其qi逐zhu漸jian地di被bei電dian子zi驅qu動dong方fang式shi所suo取qu代dai。電dian子zi驅qu動dong方fang式shi一yi方fang麵mian可ke以yi實shi現xian正zheng反fan轉zhuan，速su度du可ke調tiao

，還hai帶dai有you比bi較jiao簡jian單dan的de保bao護hu功gong能neng，例li如ru回hui路lu上shang的de過guo流liu保bao護hu。另ling外wai，高gao邊bian的de驅qu動dong方fang式shi從cong以yi前qian的de自zi舉ju電dian容rong演yan變bian成cheng現xian在zai類lei似si電dian荷he泵beng的de驅qu動dong方fang式shi，這zhe樣yang麵mian積ji會hui更geng小xiao
，也ye可ke以yi做zuo到dao有you效xiao的de開kai通tong。這zhe種zhong電dian子zi驅qu動dong方fang式shi相xiang較jiao於yu繼ji電dian器qi可ke以yi大da大da減jian少shao體ti積ji，節jie省sheng驅qu動dong功gong耗hao，同tong時shi也ye帶dai有you基ji本ben的de保bao護hu功gong能neng，使shi用yong起qi來lai更geng加jia靈ling活huo。隨sui著zhe芯xin片pian工gong藝yi的de迭die代dai，可ke以yi在zai單dan個ge晶jing圓yuan上shang集ji成cheng更geng多duo的de功gong能neng。隨sui著zhe把ba內nei置zhi的deMOS管功率越做越大
，一般來說可以在一個芯片封裝裏把上下管的內阻做到100mΩ以內，甚至50mΩ以內，這樣電流可以做到10A到30A
，熱阻也可以大大降低。因為在域控製器裏，需要將多個驅動集成在一起，所以降低熱阻是非常重要的。另外，驅動器集成了更多運放、比較器等，因此驅動器可以帶有更多的保護，包括過流、過壓、欠壓、反過溫等等，可以大大減低驅動器本身以及外部負載損壞的機率，使用上更加靈活，通過SPI或I2C等不同配置來驅動除電機之外的感性、容性或存儲性的負載。在部分高端的驅動器裏，甚至還可以有SPI診斷，把當前出現的故障狀態，通過寄存器進行上報，這樣可以實現更高的功能安全等級。在一些驅動芯片裏甚至還集成CAN 和LIN的總線
，直接形成單芯片的集成方案。

類比直流有刷驅動芯片產品

類比汽車級電機驅動產品目前有已經量產的單通道驅動DR70x以及正在開發的DR7xx、DR8xx以及DR9xx等產品。DR70x係列產品包含五個型號，半橋
、全橋、帶SPI診斷以及純硬件模式
，配合外部的MOS管可以實現從幾W到幾百W的功率驅動。正在開發的多通道直流有刷電機預驅DR718係列主要應用於多電機的場合，同時也更符合域控製發展趨勢對集成多通道的單芯片驅動方案的需求。內置MOS管的直流有刷電機預驅DR8xx係列，電流可以做到10A

，基於較高的集成度，DR8xx係列非常適合50w以內的小電機

，並在散熱允許的情況下可以大大減少板子的麵積。DR9xx係列產品內部帶有三路模擬運放來配合低電流采樣的閉環控製算法，適合用在EPS/One Box等使用無刷電機的場合。DR70x直流有刷電機驅動係列產品主要有DR702Q、 DR703Q 和DR704Q三個型號。其中，DR702Q和DR703Q主要區別在於配置接口，DR702Q是硬件配置接口，這意味著DR702Q所有的功能配置都可以通過外圍電阻電容元器件進行設定，這使得DR702Q控製簡單並且占用MCU資源少。DR703Q則含有SPI接口

，用於同MCU通訊。得益於SPI的靈活性

，DR703Q不僅可以靈活進行功能配置，還可以讀出所有狀態寄存器信息。DRV703Q的寄存器提供豐富的過壓和過流報警信息
，方便係統獲得電機工作的實時狀態並實現更高的功能安全等級。相較於DR703Q
， DR704Q進一步增加了過壓保護功能

，離線負載檢測功能以及電流檢測共模點可配等檢測功能。目前DR70x係列產品均為車規級產品

，滿足AEC-Q100，支持5.5V到45V的工作電壓，睡眠功耗可以達到3.3μA。另外，DR70x係列產品還支持驅動電流的設置，來滿足MOS管的不同的開關速度的需求。DR70x係列產品帶有電流檢測功能
，通過檢測電機低邊電流
，配合堵轉
、刹車電流的限定。該產品支持豐富的保護功能
，包括供電電壓的過壓

、欠壓保護、Vgs門級鉗位以及對外部MOS的VDS退飽和保護和過溫保護等，對芯片本身和外部的MOS管都有綜合的保護機製。DR70x的封裝為QFN32小型封裝，配合不同功率等級的MOS管，可以驅動不同功率等級的電機
，因此應用非常廣泛
，在智能底盤以及車身控製中的車窗
、尾門、推拉門等係統中的電機都可以進行驅動。同時，由於具有較高的靈活度
，DR70x產品還可以實現高低邊驅動功能。05

DR703Q產品性能表現

VM Pumping是電機驅動中比較常見的現象
，主要發生在電機突然降速或者刹車時
，此時VM上的電壓會突然升高，有可能燒壞驅動芯片或MOS管。DR703Q采用高耐壓MOS管來進行硬件設計
，其VM管腳直流耐壓可以達到55V。實際測試表明
，DR703Q的VM瞬態可以耐受500ms,60V的脈衝
，並且已經通過ISO 7637-2 24V System pulse 5B測試。DR704Q產品中帶有VM偵測電路，當VM管腳電壓超過36V時
，芯片會進入閉鎖模式、自動複位模式

、報(bao)警(jing)模(mo)式(shi)以(yi)及(ji)完(wan)全(quan)關(guan)閉(bi)模(mo)式(shi)四(si)種(zhong)保(bao)護(hu)模(mo)式(shi)中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)，具(ju)體(ti)進(jin)入(ru)哪(na)種(zhong)模(mo)式(shi)由(you)客(ke)戶(hu)根(gen)據(ju)使(shi)用(yong)需(xu)求(qiu)來(lai)自(zi)行(xing)配(pei)置(zhi)。電(dian)機(ji)在(zai)啟(qi)動(dong)或(huo)堵(du)轉(zhuan)時(shi)，由(you)於(yu)反(fan)向(xiang)電(dian)動(dong)勢(shi)約(yue)等(deng)於(yu)零(ling)，流(liu)過(guo)電(dian)機(ji)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)流(liu)非(fei)常(chang)大(da)，作(zuo)為(wei)驅(qu)動(dong)需(xu)要(yao)限(xian)製(zhi)電(dian)流(liu)來(lai)保(bao)護(hu)電(dian)機(ji)和(he)相(xiang)關(guan)電(dian)路(lu)。DR703Q支持電流限流功能，能有效實現啟動及堵轉等場景下的限流保護。DR703Q對於外部MOS管的門級驅動電流可以分別獨立進行電流設定，支持10mA-280mA八檔電流設定。能夠幫助用戶在更高的驅動效率（化開關損耗）和更好的EMI性能間進行平衡
，而無需更改硬件設置。

DR70x應用實例

目前
，DR70x已經向主機廠商和Tier1客戶批量供貨，並實際應用在EPB、電門模塊、電動尾門
、天窗以及電動座椅等場景中。

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