吴庆国:华为电机控制器带来的技术猜想

  • 作者:吴庆国 宋祥峰

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  • 华为到底造不造车?

任正非曾明确表态:“华为永远不会造汽车。我们是有边界的,以电子流为中心领域,非这个领域的都要砍掉。”

2月18日,一个名为曹山石的账号在推特上爆料:

“过去外界传言华为要造车,华为也从没明确地对外表态不造车。因那时候我们对是否造车还没形成清晰共识。我们研究了4年,把未来电动汽车和自动驾驶的整体架构和关键技术基本摸清楚了,未来自动驾驶能力的电动汽车,除了底盘,4个轮子,外壳和座椅外剩下的都是我们拥有的技术。”近日华为轮值CEO内部表态。

此消息一出,对于华为造车的质疑又一次引起了一阵轰动。不过对于该爆料的真实性,有待进一步考究。也有知情人士对这一消息进行补充:“华为启动(自动驾驶的时间)大概比苹果晚半年,中间也是各种纠结痛苦,现在终于确定自我定位了。”

Ⅰ.前言

看到这款控制器的数模图片的时候,我真正相信华为是一个科技公司,所思所想都在推动行业的创新与发展。

本文的核心思想“开篇一张图,其他全靠编”,如有雷同,纯属巧合,如有损失,概不负责。

行业的发展和技术更迭需要像华为一样的科技公司,不计一时得失,努力创新成为行业的先行者和开拓者,在此,本人向华为公司致敬!

华为电机控制器参数(猜想):

  • 尺    寸:261*204*100

  • 冷却系统:双面水冷

  • 工作温度:-40~105℃

  • 功率密度:40kW/L

  • 电压等级:300~750V / 150~490V

  • 输出电流:800A

  • 输出功率:120~200kW

  • 重    量:7kg

Ⅱ.设计分析

直流母排与直流输入口的选择 

直流接线口选择就近模式,直接与薄膜电容相连接,取消掉了正负极直流母排,将铜排的成本降低了50%以上。同时也因传递路径的缩短,减少了铜排在载流过程中因发热导致的效率损失。

传统的控制器通常将出线口布置在同一侧,显得规范统一。但高压直流线束与三相交流线束走向区别很大,线束设计过程中完全讨不到什么好处。高压线束又粗又硬,拥挤在一起反而不利于生产和装配调试。

为了增加适配性,在薄膜电容的两侧各留了一个两芯快插接头的接线座位置,不用的一方用端盖及密封圈进行了密封处理,虽然增加了一些成本,但也为产品的后期推广尽可能的增加容错空间,是一个贴心的设计。

薄膜电容改进设计的设想

在薄膜电容的直流输入端加入共模电感是常规操作了,没什么亮点。

  • 个人建议将共模电感事先注塑封装在薄膜电容内,正负极共用一个闭环共模电感,这样既可以简化装配流程也可以节省一定的安装空间。

从布局来看,薄膜电容并没有实现真正的水冷,最多是依靠导热贴片将热量将传递给IGBT水冷区域,薄膜电容的散热效率非常有限。

  • 我的建议是将电容集成真正的水冷,电容两侧是贯通的金属通路,电容内的热量通过与通道相连的金属翅片传递给通道内的冷却水域。

薄膜电容从圆柱体工业电容进化到可以定制的方形薄膜电容后再没有进一步的发展了,现在需要试着改变一下,虽然开始成本会高些。

IGBT模块介绍

网上找了好久的资料,才找到这张靠谱的图片,大家对付看看先。

安森美半导体创新的双面散热电源模块,热阻减小40%,杂散电感仅8nH,模块更紧凑,成本和尺寸上具有相当大的优势。

通气塞、电流传感器及铜排的设计点评

橡胶安装脚可以减少电机扫频振动时对控制器的损害,是电控与电机集成设计上的惯常做法;

选择螺旋式通气塞是比较靠谱的,最好是金属材质的,可靠性才能保得住;

电流传感器选择固定在电路板上的这种,可以节省控制器在平面上的布置空间,充分利用电路板上的纵向空间,提高空间利用率;

三相交流铜排应该是喷涂了绝缘树脂,在非连接区域保证了高压系统的绝缘等级;

对于电路板和三相线输出端子的布置,由于信息有限,在此就不予推测了,希望根据图片的解析能给大家带来一些灵感。

据传,华为提供的MCU(电机控制器)产品现在已经到了3.0和4.0版本。

其中4.0版本产品功率密度达40kw/L,比3.0版本的25kw/L又高出一大截。

华为为了避免非车规级供应商的诟病,特意强调,采用汽车级元器件,开发流程按ISO26262汽车电子电器标准,并按ASILC级标准开发(ASIL,AutomotiveSafetyIntegrityLevel汽车安全完整性等级,从A-D,D级最高)。

另外,据传,华为也自建了一流的测试设备和仿真测试实验室。

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