一、控制器概述
控制器是电驱动系统的核心控制单元。主要将来自动力电池的直流电转化为交流电输出给驱动电机，并对驱动电机进行实时控制，最终控制电动车辆的启动运行，进退速度、爬坡力度等行驶状态。
二、控制器的组成
控制器主要由支撑电容、IGBT、驱动板、控制板、EMC滤波板、电流传感器、磁环、铜排、散热器、机箱、连接器、线束等部分组成，具体器件介绍如下：
2.1IGBT是绝缘栅双极晶体管，在控制器内主要起交直流转变的作用，是电机控制器的核心电子器件，它的选型决定了控制器的输入输出特性。
目前乘用车控制器内应用最广泛的就是英飞凌HPDriver模块了。不过随着国产器件的发展，国内中车及BYD等都有类似封装的IGBT。
随着近年来新能源技术的不断发展创新，控制器内不再局限于使用IGBT模块。TESLAModel3、Audietron、Toyotaprius等车型的出现，也使得单管IGBT、双面水冷IGBT、SiC等功率器件在控制器内开始百花齐放。
图1英飞凌HPDFSR08A6P2BIGBT模块
2.2支撑电容：支撑电容主要在控制器内使直流母线上的电压波动保持在允许范围内，并且防止来自直流母线的电压过冲和瞬时过电压对IGBT的影响。目前主要采用金属聚丙烯薄膜介质电容器。支撑电容在控制器内部属于定制件，需要依据电控内部具体布局设计外形，然后由供应商依据外形设计内部布局。
图2一种支撑电容
图3一种电流传感器
2.3电流传感器：电流传感器主要在控制器内用于检测直流母线输入电流及交流三相输出电流。
2.4驱动板：驱动板主要在控制器内用于集成驱动电路。包含IGBT驱动部分、电源转换部分、电流采样部分及通信部分等。
2.5控制板：控制板主要在控制器内用于集成控制电路。包含主控芯片、PWM输出电路、滤波电路、加密芯片、旋变解码电路等。
2.6EMC滤波板：EMC滤波板主要在控制器内用于集成X/Y电容滤波电路。
2.7磁环：磁环主要在控制器内用于EMC滤波。
2.8机箱：控制器外壳，用于集成内部所有器件并提供安装位置；提供诸如密封、承受冲击和振动、方便维修、对IGBT进行冷却、防EMC等功能。
2.9铜排：铜排主要用于连接各器件，承载电流。
三、控制器模块化设计
现阶段绝大部分电机控制器都是属于客户定制品。首先由主机厂将所开发车型需求的电机控制器的相应要求整合为SOR，然后将SOR分发给零部件供应商。零部件供应商依据SOR开发对应的电机控制器。
零部件供应商设计控制器一般分三部分：结构设计、硬件设计、软件设计。依据控制器的零部件分为IGBT选型、支撑电容参数确定、电流传感器选型、驱动板及控制板的设计属于硬件设计；机箱、散热器、固定支架、铜排、屏蔽板等属于结构设计。
3.1控制器的设计流程
①、审核主机厂SOR，并就相关问题与客户沟通并达成一致；
②、依据SOR中的相应参数对电子器件选型。此时需要根据工作电压，工作电流等参数信息选择功率器件IGBT（本文中功率器件选用IGBT模块）、支撑电容工作电压及容值、电流传感器型号等；
③、依据SOR中相应参数设计驱动板PCBA及控制板PCBA；
④、依据SOR中相应信息选择输入/输出连接器及低压信号连接器；
⑤、依据SOR中客户提供的包络尺寸及连接器位置对控制器进行结构设计。包含元器件布局、散热器设计、铜排连接设计、线束走线设计、仿真（强度/散热/NVH/EMC），以及软件开发等；
⑥、控制器打样及样件装配；
⑦、控制器DVP测试；
⑧、控制器开模、小批量试产、OTS认证、SOP。
3.2结构设计
如上面所说，如果公司硬件平台已经确定的，绝大部分控制器的设计工作都主要集中在控制器的结构设计上。要求结构工程师不仅要有机械领域的专业知识（机械设计、材料、力学、模具、机械加工制造、工艺、机械制图等），而且需要懂得一定的电气领域知识。否则，设计出的电机控制器就会存在各种问题。
3.2.1结构设计流程
首先根据客户提供的包络尺寸及连接器、水嘴、安装脚位置，进行初步方案布局。主要是在包络尺寸内将各器件摆放在合适的位置。初步方案布局的重点主要是以下几条：
1）尽量将交直流隔离，将控制器的直流输入端和交流输出端隔离开，避免二者交叉形成相互干扰，不利于EMC。
2）强弱电分离，将控制器内部的高压强电与低压弱电尽量隔离开。
3）线束走线合理，尽量减少线束种类及缩短线束长度。
4）预留输入输出位置EMC整改空间。
5）控制器重心尽量位于中心位置。
其次是提供外形数模给客户确认。初步方案需要给客户提供外形数模，外形数模图中应该将与客户相关的接口（连接器及进出水嘴位置、朝向、标识）标识清楚。
然后是详细方案设计，详细方案设计主要指对控制器内部的各零件进行具体的三维结构设计和DFMEA设计。并且应该是先做DFMEA文件，再依据DFMEA文件进行结构设计。各零部件的具体结构设计后面分零部件详细介绍。
再次是评审打样，控制器的详细方案完成后需要组织设计、工艺、质量、采购、计划等人员进行方案评审。具体评审内容应该包括结构合理性、工艺可行性、质量可控性、采购周期等等要点，最终要输出评审记录表。评审完成后依据评审结果修改详细方案。
最后是样机装配测试，样机物料到后组织样机装配，并记录装配过程中发现的问题点。装配完成后根据DVP进行相应的试验工作并输出试验报告。
3.2.2零件材料
零件材料一般要依据零件的作用来选择，同时也要考虑可制造性及成本：
1）通常机箱我们选用铝合金材料。因为铝合金导热系数高，切削性能好，价格便宜且密度比较小。在开模前的机加工件机箱，一般选用切削性能比较优异的。开模后，为适应批量生产，一般选用压铸铝合金ADC12。
2）铜排主要是承载大电流，所以一般选择导电性能优异的紫铜。表面辅以镀镍或镀锡处理。
3）屏蔽板主要是在控制器内部起到屏蔽的作用。所以一般选择金属材料。如果屏蔽板结构层次复杂，一般同机箱一样选用铝合金。如果是平板结构，一般采用钣金件，冷板即可。
4）绝缘支撑件，由于这类零件要起到绝缘的作用，一般都选用绝缘材料。通常都选用尼龙+玻纤。
3.2.3散热设计
控制器内IGBT是主要的发热器件，工作状态下热量比较大，需要及时将热量导出去以保证其能正常工作。所以散热水道就是关键点。散热水道依据选用IGBT功率模块的型号，分两种情况：
图4HPD封装推荐水道设计
1）IGBT基板底面带有PinFin。例如常用的英飞凌HPD（FS）模块。这一块直接按照英飞凌推荐设计。值得注意的是，由于车型不一样，整车冷却水道也不一样，所以控制器的进出水嘴位置也不一样。即使是按照官方推荐水道设计的，我们也要对控制器的水道进行散热仿真分析，并且需要输出热仿真分析报告。
2）IGBT基板底面为平面。常在机箱的底部外表面设计水道盖板，水道盖板与机箱采用摩擦焊工艺连接。所以为防止水道盖板鼓包，散热水道的区域不能设计太大。在部分散热水道必须很大的情况下，水道中间必须增加焊接点保证强度。此外，为便于IGBT的装配，机箱内IGBT配合面应设计定位结构。
控制器内的铜排由于承载大电流，也是一个重要的发热器件。铜排的设计重点要
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