控制器使用的MCU有多卷？

在電機(jī)控制器行業(yè)摸爬滾打了十多年了，其實(shí)一點(diǎn)都不想碰兩輪車控制器這個(gè)行業(yè)了，真的卷不動(dòng)。但最近總是遇到一些朋友和商業(yè)伙伴在討論這個(gè)行業(yè)，問(wèn)一些行業(yè)信息，期望能夠把自己的產(chǎn)品推進(jìn)去，所幸在這里來(lái)跟大家聊一聊這個(gè)行業(yè)的卷，希望大家不吝花10分鐘聽(tīng)我啰嗦啰嗦。

01

兩輪車控制器市場(chǎng)有多大量？

近一兩年，受疫情、油價(jià)、新國(guó)標(biāo)等外部因素及消費(fèi)升級(jí)的影響，全國(guó)各地兩輪電動(dòng)車銷量大漲，兩輪車電動(dòng)車作為國(guó)內(nèi)中短途主要交通工具，市場(chǎng)成熟已久，市場(chǎng)保有量達(dá)3.5億輛，大約每4個(gè)中國(guó)人就擁有一輛。國(guó)人每天的近28億次出行中，就有10億次使用的是電動(dòng)兩輪車。按照目前電動(dòng)兩輪車的設(shè)計(jì)壽命平均5-8年來(lái)評(píng)估，在疊加新國(guó)標(biāo)實(shí)施之后，不符合國(guó)標(biāo)的舊車淘汰帶來(lái)的替換潮，預(yù)測(cè)未來(lái)兩年兩輪電動(dòng)車平均銷量將達(dá)到6000+萬(wàn)輛。

下圖是國(guó)內(nèi)兩輪車行業(yè)的發(fā)展過(guò)程，可以了解一下

另外，隨著美團(tuán)，餓了么等外賣業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，以及人們對(duì)于生產(chǎn)生活效率的不斷提高，在送餐送貨行業(yè)對(duì)電動(dòng)兩輪車和電動(dòng)摩托車的需求也在不斷擴(kuò)大。

同時(shí)，刨除去一二線城市的共享單車業(yè)務(wù)，黃綠藍(lán)三色共享出行業(yè)務(wù)的公司也開(kāi)始帶領(lǐng)整個(gè)行業(yè)在三四五六線城市布局電動(dòng)兩輪車的共享業(yè)務(wù)，可以看得出來(lái)，目前對(duì)于電動(dòng)兩輪車的需求那真是的舉國(guó)上下的。于是乎，不僅僅小牛，九號(hào)這樣的主打創(chuàng)新的產(chǎn)品公司加入到兩輪車行業(yè)，哈羅，滴滴，松果出行等以運(yùn)營(yíng)起家的公司趕入了這造車的大潮。

遠(yuǎn)不止這些，把兩輪車擴(kuò)展一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，下面這些大佬也正背著錢往這跑呢！

所以，這個(gè)市場(chǎng)必然的會(huì)卷起來(lái)。

02

有多少控制器廠家，他們都做哪些控制器？

做兩輪車控制器的廠家少說(shuō)也得幾百家，他們做的控制器的樣子可能算不上五花八門，但也是有些差異的，當(dāng)然這只是從外觀上來(lái)看。

目前主要的兩輪車控制器供應(yīng)企業(yè)有高標(biāo)、晶匯、東大藍(lán)鳥、安乃達(dá)（他們家主要做電機(jī)，控制器只是配套）、元朗、臺(tái)翔、協(xié)昌、松正、遠(yuǎn)洋（這家似乎做二級(jí)市場(chǎng)比較多，居然在石家莊）、科亞正弦+等。

在電動(dòng)車的控制器行業(yè)，高標(biāo)控制器市占率穩(wěn)居第一，在6000萬(wàn)的整個(gè)市場(chǎng)容量中占據(jù)了將近1500+萬(wàn)的市場(chǎng)份額。除此之外，還有欣聯(lián)達(dá)，英慱爾、奧瑪、海力、超威超速、柯依、潤(rùn)迪、南京海勇、賽盈、康洋、易爾通電子、新大洋、吉翔、軍創(chuàng)等；另外改裝車控制器多用凌博、凱利、APT、K9、智科、薩博，宇揚(yáng)星、藍(lán)德、遠(yuǎn)驅(qū) 猛虎 魔力士等品牌。

當(dāng)然還有淘寶上那些沒(méi)有名字的，還有給什么徐州啊，成都啊等地方市場(chǎng)的電動(dòng)三輪車的，那些看起來(lái)就更是傻大黑粗了。

先看看淘寶上這種最LOW的，基本上就是一個(gè)擠壓出來(lái)的鋁型材殼子，拖著一堆線尾巴，跟一只死章魚似得。因?yàn)樽钤邕@個(gè)行業(yè)沒(méi)有什么國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，大家基本上是以DIY為主，記得當(dāng)時(shí)比較火的叫什么酷車聯(lián)盟，我買過(guò)一兩，自己買的車架，配的電池，電機(jī)和控制器，從西城區(qū)騎回了大昌平。

后來(lái)由于各種創(chuàng)新產(chǎn)品公司的加入，就開(kāi)始倒逼這個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品逼格提升了，于是對(duì)于控制器來(lái)說(shuō)，外觀和防水可靠性等就有了新的需求，于是出現(xiàn)了下面這一類樣子的控制器。

03

控制器在兩輪車中的位置和作用

上面這個(gè)兩輪車的電器圖看起來(lái)NB的很，一下子提高了這個(gè)產(chǎn)品的逼格，這是從猛犸電動(dòng)項(xiàng)目PPT中截的圖，我還真不清楚現(xiàn)在這個(gè)猛犸怎么樣了。

雖然從圖中看起來(lái)各種模塊和線束有條不紊的鏈接起來(lái)，實(shí)際這就相當(dāng)于買家秀和賣家秀的區(qū)別，來(lái)個(gè)實(shí)物圖看一下：

其實(shí)兩輪車內(nèi)部的電氣系統(tǒng)整體并不復(fù)雜，只是被各種高大上的英文縮寫給描述復(fù)雜了，什么VCU，MCU（這里是指的電機(jī)控制器哦），ECU等等，說(shuō)了這些一下就顯得高大上起來(lái)了，職場(chǎng)中不也都是這樣的同志嗎，你要說(shuō)不上來(lái)還得覺(jué)得自己層次不夠。最可怕的不是你的公司中出現(xiàn)了部分這樣的人，而是老板也變成了這樣的人，那務(wù)實(shí)的人就會(huì)越來(lái)越少了。

扯遠(yuǎn)了，其實(shí)從簡(jiǎn)單的方式理解電動(dòng)車的電氣架構(gòu)就是，一個(gè)儀表盤顯示電量速度，一個(gè)控制器通過(guò)油門剎車控制加減速，一個(gè)電池包負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和提供電量，再加上一個(gè)輪子負(fù)責(zé)來(lái)回轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在的智能車無(wú)非就是加了一些傳感器，類似于智能家居那一套，加個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，加個(gè)電子控制，沒(méi)有wifi，那就來(lái)個(gè)4G模塊聯(lián)上網(wǎng)，CAT1也便宜，現(xiàn)在都拼到20以內(nèi)了。

上面說(shuō)了這么多，對(duì)于控制器而言其實(shí)就是一個(gè)電機(jī)的調(diào)速器，用來(lái)響應(yīng)油門的指令，那些所謂VCU啊，ECU啊這些在電動(dòng)兩輪車這個(gè)平臺(tái)通通的可以放到這個(gè)控制器中來(lái)實(shí)現(xiàn)，只不過(guò)由于線束和整車架構(gòu)的布局考量，慢慢被剝離出來(lái)了，有的確實(shí)真實(shí)存在了，有的就是一個(gè)虛擬定義。

不過(guò)隨著兩輪車智能化的演進(jìn)，這種模塊化架構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)愈演愈烈，因?yàn)楫吘箯?fù)雜度隨智能化的進(jìn)程在加劇，不過(guò)這是芯片廠商喜聞樂(lè)見(jiàn)的事情，這樣就可以多賣一些MCU（我這里指的是單片機(jī)）了。

04

扒開(kāi)看看，控制器里面有什么？

好了，不管我們從外表看到的是高富帥白富美，還是那些傻大黑粗，對(duì)于控制器內(nèi)部的構(gòu)造其實(shí)都是一樣的，打開(kāi)你就知道了。

上面兩張圖，哪個(gè)是高富帥？哪個(gè)是傻大黑粗？我想你應(yīng)該可以看得出來(lái)吧！

區(qū)別是啥呢？就是把章魚須子都砍掉了，這樣看著清爽一點(diǎn)就逼格高一點(diǎn)，所以說(shuō)男人出門在外還是得修一點(diǎn)邊幅。

不過(guò)呢，不管穿成什么樣子，里面的兩只胳膊三條腿肯定是都是有的，我貼出來(lái)給你看看，都是下面這個(gè)樣子。

首先，電源電路是必須的，它是任何一個(gè)電子產(chǎn)品都存在的心臟，一般電動(dòng)車控制器需要12V驅(qū)動(dòng)MOS管，5V給電機(jī)里面的霍爾傳感器供電，3.3V給內(nèi)部的單片機(jī)和運(yùn)放等供電。

其次，功率部分的MOS管是必不可少的，否則光有上層管理者指揮，沒(méi)有中下層勞動(dòng)力傳遞力量了，就被架空了，老鐵。

再次，上層管理的意義也是非凡的，所有電機(jī)控制的算法都在MCU里面，他也同時(shí)需要一些ADC來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的電壓電流狀態(tài)，試試調(diào)整策略，以確保所有的力量都用在刀把上，額，刀背上。嗯，機(jī)器一般不會(huì)。

接下來(lái)我們得看一看這個(gè)行業(yè)里的卷王們了

05

控制器使用的MCU有多卷？

最早在電動(dòng)車控制器這個(gè)行業(yè)應(yīng)該是瑞薩的天線，那個(gè)時(shí)候?qū)τ陔姍C(jī)控制的算法國(guó)內(nèi)似乎還沒(méi)有開(kāi)始研究，就是直接使用的瑞薩的單芯片方案來(lái)做，那個(gè)時(shí)候當(dāng)然是方波控制。

后來(lái)，不同企業(yè)對(duì)市場(chǎng)場(chǎng)景的細(xì)分，以及對(duì)用戶體驗(yàn)的重視加強(qiáng)，開(kāi)始逐步地使用單片機(jī)來(lái)更靈活的做電機(jī)控制，這個(gè)時(shí)期應(yīng)該是臺(tái)系的單片機(jī)比較多，大部分也都是做的方波控制。

直到ARM出現(xiàn)后，STM32強(qiáng)勢(shì)來(lái)襲，于是有了STM32F103C6T6這顆料，這在當(dāng)時(shí)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)。

但***還是很強(qiáng)大的，你看看叫得上名來(lái)的，那個(gè)不是打著兼容ST的旗號(hào)上位的，無(wú)所屌謂，生死存亡面前，面子不重要。于是乎整個(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(kāi)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都能往上頂，更別提那些8bit的單片機(jī)直奔1.5RMB了，現(xiàn)在國(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。 ? 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。 ? 再進(jìn)一步，高壓的mos Driver都處理好了，下一個(gè)干掉的就是前面的DCDC，做電源IC的企業(yè)趁早布局，把晶圓賣給單片機(jī)廠商去吧。 ? 所以我覺(jué)得，搞電動(dòng)車控制器這個(gè)市場(chǎng)，不如去做MOS管和電容（這里包括電解電容和MLCC），這倆玩意我覺(jué)得MCU廠商卷不進(jìn)去。 ? ?

06 決定控制器功率的MOS管 有多卷？

? ? MOS管的卷在電動(dòng)車行業(yè)我認(rèn)為是卷出了控制器廠商的新高度，他們已經(jīng)開(kāi)始布局直接購(gòu)買晶圓自己封測(cè)了。 ? MOS管最早的電壓工藝還是20V，30V，40V，60V，80V，100V這樣的工藝分類，后來(lái)由于電動(dòng)車絕大部分使用的是鉛酸電池，因此電壓是在48V的樣子，為此生生的比這MOS做出了68V的電壓平臺(tái)。隨后隨著鋰電池發(fā)展的突飛猛進(jìn)，再加上新國(guó)標(biāo)的逐步推進(jìn)執(zhí)行，MOS的Vds耐壓已經(jīng)是五花八門了，有70V，75V，85V，98V的。我仿佛看到了當(dāng)年賣洗發(fā)水的那個(gè)時(shí)代，產(chǎn)品多樣化，吃到一點(diǎn)是一點(diǎn)。 ? 后來(lái)MOS工藝為了性價(jià)比，從Trench工藝改進(jìn)到SGT工藝，但是似乎兩輪車行業(yè)并不買賬，他們認(rèn)為Trench的更扛造一些。 ? 另外，為了提高元器件采購(gòu)批量效應(yīng)，控制器廠商不約而同地選用了TO220的封裝，這種封裝在空間上是真的省，早期的設(shè)計(jì)都是在MOS管上打螺絲釘固定在散熱片上，一個(gè)一個(gè)的MOS管叉腰站在PCB上真是絕佳，就是在加工的時(shí)候問(wèn)題比較多，比如大螺絲比較費(fèi)勁，絕緣不好做容易導(dǎo)致MOS見(jiàn)的短路，絕緣導(dǎo)熱也是從導(dǎo)熱硅脂到聚酰亞胺摸來(lái)回驗(yàn)證。 ? ? ? 后來(lái)，不知道是哪個(gè)聰明絕頂?shù)娜税l(fā)明了一種卡簧式固定結(jié)構(gòu)，一下把螺絲釘?shù)膯?wèn)題解決了，當(dāng)初第一次看到這種結(jié)構(gòu)的時(shí)候，我真是佩服地五體投地。 ?

? 在省錢省工這一塊，沒(méi)有能干倒我們勞動(dòng)人民的。 ? 關(guān)于多MOS管并聯(lián)還想說(shuō)兩句，最初我們使用進(jìn)口的MOS管，比如IR，英飛凌的，甚至ST的，出現(xiàn)炸管的幾率都相對(duì)較小，但是自從切換成國(guó)產(chǎn)MOS后，控制器廠商發(fā)現(xiàn)炸管的比率明顯增加，其實(shí)本質(zhì)上還是我們國(guó)內(nèi)的MOS在參數(shù)一致性的控制上不夠嚴(yán)苛，換句話說(shuō)，篩的嚴(yán)了良品率上不去，篩的松了一致性上去。 ? 但這也難不倒我們的國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體精英們，記得早些年做音頻功放，我的任務(wù)就是篩選NPN和PNP對(duì)管，為得就是讓放大電路中的一個(gè)對(duì)管的放大倍數(shù)接近，同樣的，在并管的邏輯中也需要并聯(lián)在一起的管子的Vth盡量保持一致，這樣才可以踏頻同步的一起開(kāi)一起關(guān)。 ? 好了，雖然我國(guó)產(chǎn)的一致性差，但是我可以給你分選，我把Vth參數(shù)分檔細(xì)一點(diǎn)給你供貨，保證你一個(gè)單板上的MOS一致性比進(jìn)口的都要好，我說(shuō)過(guò)，在節(jié)省這塊沒(méi)有那個(gè)民族比得過(guò)我們。 ? ? 07 MOS Driver 怎么卷？ ? ? 最后我們來(lái)聊聊MOS Driver這個(gè)東西吧 ? 在電動(dòng)車行業(yè)，這個(gè)器件其實(shí)看起來(lái)可有可無(wú)的，早期還是進(jìn)口品牌的天下的時(shí)候，兩輪車控制器根本就用不起這么昂貴的東西，我記得最早IR的，仙童的都要好幾塊錢人民幣的。 ?

? ? 兩輪車的控制器只能選擇使用二三極管自己搭建推挽電路，一個(gè)對(duì)管半橋使用6個(gè)三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)MOS管開(kāi)通關(guān)斷驅(qū)動(dòng)。 ?

? 一個(gè)三極管也就7分錢左右吧，6個(gè)價(jià)錢來(lái)采4毛錢，誰(shuí)會(huì)去用一個(gè)幾塊錢的IR呢？但是你看上面的那個(gè)電路多么的簡(jiǎn)潔，焊點(diǎn)數(shù)又少，不良率低啊，簡(jiǎn)單即可靠。 ? 我記得我在開(kāi)始做平衡車時(shí)候使用了仙童的半橋驅(qū)動(dòng)，那是在2015年的時(shí)候，價(jià)格已經(jīng)砍到了1.5左右了，平衡車當(dāng)時(shí)作為新興的硬件玩具，沒(méi)有兩輪車這么卷，還勉強(qiáng)用得起。 ?

? 來(lái)和TI一起驗(yàn)證了他們低壓工藝的半橋驅(qū)動(dòng)，100V耐壓的，中間出了一些問(wèn)題，這也許是芯片行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于半橋驅(qū)動(dòng)有一個(gè)很重要的參數(shù)是Vs和Com口的耐負(fù)壓能力，很可惜當(dāng)時(shí)TI 的物料只做到-3V，而仙童的那一個(gè)做到了牛逼的-9.8V，反映到產(chǎn)品上自然是容易炸管。 ? www.ti.com.cn

? 不過(guò)后來(lái)TI從美國(guó)派了個(gè)老外幫我解決了問(wèn)題，這里還是非常認(rèn)可TI的技術(shù)，再后來(lái)我還嘗試了一個(gè)MPS的三合一的，他們的耐負(fù)壓只有-0.3V，呵呵，最后沒(méi)用成。 ? 可是萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，連兩年都沒(méi)有過(guò)，市面上就涌出一大批的國(guó)產(chǎn)MOS Driver，安趨，南鄰，峰岹，新潔能，還有很多我都交不上名字，他們從8毛錢一步一步做到3多錢，一舉干掉了6個(gè)三極管的價(jià)格，甚至還把泵壓部分的二極管給集成了進(jìn)去。 ? 不過(guò)下一步在這個(gè)行業(yè)里，你們都要被放到MCU里面去了。 ? ?

08 今后我們?cè)撛趺淳恚?/strong>