小二發(fā)現(xiàn)，5000萬(wàn)市場(chǎng)容量的市場(chǎng)，最終的歸宿都是集成度&價(jià)格卷到極致。

1電動(dòng)車控制器概覽

兩輪車控制器，簡(jiǎn)單說(shuō)就是控制電機(jī)，控制電機(jī)主要就2個(gè)部分：

硬件核心：AD采樣，CPU運(yùn)算，PWM驅(qū)動(dòng)

軟件核心：電機(jī)控制算法，比如方波控制，F(xiàn)OC控制(雙電阻FOC/單電阻FOC)

2控制器使用的MCU的卷法

第一階段，還是MCU本身的成本PK，提升MCU的運(yùn)算性能

最早應(yīng)該是瑞薩MCU為主，后面切到臺(tái)系MCU，ARM時(shí)代，STM32強(qiáng)勢(shì)來(lái)襲，STM32F103C6T6斬獲了非常大的市場(chǎng) 以至于后來(lái)為了打價(jià)格戰(zhàn)，ST專門換了個(gè)標(biāo)叫做STM32FEBKC6T6，專門來(lái)針對(duì)電動(dòng)車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 隨著國(guó)產(chǎn)XX32F103的上市，整個(gè)兩輪車市場(chǎng)的的MCU大致分成了兩個(gè)分支：

沿用了8bit單片機(jī)的架構(gòu)，在片上集成了一些單指令硬件算法器，比如開平方，單指令乘除法等，這一類里面應(yīng)該數(shù)中穎和峰岹的占比比較大了。

兼容ST的ARM核心的單片機(jī)，主要為M3 M4內(nèi)核為主，現(xiàn)在也有很多M0的出現(xiàn)了。他們則依靠ARM強(qiáng)大的內(nèi)部資源進(jìn)行運(yùn)算處理，直接搶奪CBT6的市場(chǎng)，我主頻高，我內(nèi)存大，我能5V供電，打的ST是節(jié)節(jié)敗退。

目前像這樣的MCU基本都能做到2塊錢人民幣以內(nèi)了，雅特力的M4內(nèi)核的芯片價(jià)格靠近了，那些8bit的單片機(jī)直奔1.5RMB了

第二階段，集成模擬，系統(tǒng)層面優(yōu)化

隨著競(jìng)爭(zhēng)的愈發(fā)激烈，國(guó)內(nèi)的單片機(jī)設(shè)計(jì)廠商更加靈活，他們加入了運(yùn)放，加入了比較器，這給控制器的整體成本帶來(lái)巨大的誘惑，除了不用再外掛運(yùn)放比較器以外，整個(gè)控制器的布局結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)潔了很多。

轉(zhuǎn)自 靈動(dòng)微

可能注意下：圖片中，電流的采樣，把電阻都省了，直接基于MOSFET的內(nèi)阻;(目前這個(gè)方式不是最主流的，畢竟內(nèi)置MOSFET的精度不高) 類似凌鷗，中微，也都推出了類似的集成運(yùn)放，比較器等的高集成芯片; 甚至，部分廠家的MCU已經(jīng)把MOS Driver也集成進(jìn)去了，想想一個(gè)單片機(jī)掛6個(gè)mos管的那種簡(jiǎn)潔就讓人激動(dòng)不已。

3采樣電路如何跟著卷

一起看下，隨著MCU的主頻提升和算法優(yōu)化，外圍的采樣電路如何卷起來(lái)

針對(duì)電流愛養(yǎng)，無(wú)論是功率電阻+隔離運(yùn)放，還是采用HALL傳感器，在電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)來(lái)說(shuō)都是奢侈品，只有一些高端的場(chǎng)景才會(huì)用到。

于是技術(shù)的優(yōu)化開始了，我們可以選擇在下管打開的時(shí)候，從下管到地線之間串接一個(gè)采樣電阻，這樣可以把隔離運(yùn)放省去，使用普通的軌對(duì)軌低壓運(yùn)放就可以采樣到電流，如下圖所示：

這樣的設(shè)計(jì)只需要將ADC采樣的時(shí)刻控制在下邊MOS管打開的時(shí)候去采樣，就可以獲取到相線上的電流，軟件上復(fù)雜了一些，但是硬件上卻能夠?qū)⑷齻€(gè)高壓隔離運(yùn)放換成一個(gè)普通5毛錢的4通道的普通運(yùn)放

這還不算完，如果我們不考慮一定使用滿功率，也就是對(duì)母線電壓的調(diào)制比有要求，我們可以對(duì)總功率降一點(diǎn)額，這樣我們只需要兩個(gè)相電阻+2路運(yùn)放就可以采樣到完整的電流信息，又可以省去3毛錢。

你以為這樣就完了?

一個(gè)功率3W的貼片功率電阻可是要0.25RMB的，而且這東西在這里還要發(fā)熱，功率大了還需要多并聯(lián)，MOS管不是有個(gè)內(nèi)阻的嘛?直接采樣它不就OK了。

看下圖中，我把三個(gè)功率采樣電阻去掉了，我們將在下邊管打開的時(shí)候直接通過(guò)MOS管的內(nèi)阻進(jìn)行電流值的計(jì)算，必要的時(shí)候也可以通過(guò)溫度檢測(cè)進(jìn)行一些補(bǔ)償。

你看這樣的電路板上面是不是更簡(jiǎn)潔了，因?yàn)楹?jiǎn)單，所以便宜。

其實(shí)這樣還是不夠節(jié)省，且MOS的內(nèi)阻隨溫度的變化一致性也不是特別好，對(duì)電流的采樣精度會(huì)有所影響。

為了再次優(yōu)化軟件算法，我們可以做到使用一顆采樣電阻來(lái)做到三相電流的采樣，這就是單電阻采樣技術(shù)，下圖是它的技術(shù)架構(gòu)：

這種單電阻采樣，將整個(gè)采樣電路的成本壓縮到了一個(gè)功率電阻+一個(gè)普通運(yùn)放，但是對(duì)軟件的要求增加很多，我們需要在一個(gè)FOC周期的波形中進(jìn)行兩次采樣，這對(duì)于ADC本身的采樣速度也提出了要求

至于這個(gè)地方如何確定采樣時(shí)刻，如何做到波形補(bǔ)償，有很多芯片原廠的專利技術(shù)可以查詢，我這里就不去贅述了

TI的方法也是在PWM左半部分周期采樣兩次，當(dāng)出現(xiàn)不可觀測(cè)區(qū)時(shí)，當(dāng)前周期不夠的，提前“預(yù)支”下一個(gè)周期的值來(lái)補(bǔ)償，還有很多很多其他方法，總之降本增效的目的達(dá)成了。

我相信任何一個(gè)行業(yè)都有自己“內(nèi)卷”的形式，只要我們做到了成本十倍優(yōu)或者功能十倍好就是偉大的創(chuàng)新。

審核編輯：湯梓紅