控制器結構設計的案例
淺析IGBT模塊水冷結構對控制器結構設計的影響
平面封裝間接水冷IGBT模塊
對于平板封裝的引線鍵合、平面封裝的IGBT模塊，我們需要設計專門的冷卻水道，模塊與冷卻水道分別處于殼體的內外腔體，依靠鋁殼體的傳導進行散熱。IGBT模塊平面與殼體之間需要涂抹導熱硅脂，用來降低傳導熱阻。水道設計既要保證水路通順，降低水阻，同時也希望水流相互攪拌，呈現一種湍流的狀態，使得水路中的水流換熱均勻，能盡可能帶走更多的熱量，提高換熱效率。Pin-Fin結構就是湍流換熱的典型代表結構。
PID控制器 - 控制設計入門
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集成式電機控制器選型設計與控制策略
表1 標識符分配表
表2 電機控制器接收數據表
表3 電機控制器發送數據1表
表4 電機控制器發送數據2表
表5 常見故障問題表
7 總結
根據新能源汽車的最新發展趨勢，集成方案必定蓬勃發展，全文以較簡單的二合一電機控制器（MCU+PDU） 為例，詳細介紹集成式電機控制器的電氣原理、選型設計、控制方式，具體說明集成系統的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機控制器（MCU+PDU+DCDC+電動轉向控制器 （EHPS））、五合一電機控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設計方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應用，電容性用電器需要增加預充回路進行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據具體項目的開發需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關的信息。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
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表2 電機控制器接收數據表
表3 電機控制器發送數據1表
表4 電機控制器發送數據2表
表5 常見故障問題表
7 總結
根據新能源汽車的最新發展趨勢，集成方案必定蓬勃發展，全文以較簡單的二合一電機控制器（MCU+PDU） 為例，詳細介紹集成式電機控制器的電氣原理、選型設計、控制方式，具體說明集成系統的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機控制器（MCU+PDU+DCDC+電動轉向控制器 （EHPS））、五合一電機控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設計方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應用，電容性用電器需要增加預充回路進行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據具體項目的開發需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關的信息。
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結構施工圖設計成本控制措施
中國城鄉控股有限公司規劃設計部 結構施工圖設計成本控制措施(討論稿)為使結構施工圖設計趨于經濟合理，特擬定以下措施，并望切實遵守實行。
一、為了達到結構施工圖設計成本控制的效果，保證結構施工圖設計過程中的信息暢通，設計部、工程管理部、成本管理部共同成立結構施工圖設計管理小組，負責結構施工圖設計管理工作，并明確小組成員的職責及溝通方式。
二、實行結構施工圖設計招標，選擇結構設計經驗豐富的設計單位，要求參加投標的設計單位針對公司提供的施工圖設計資料分別提出如單位面積鋼筋和混凝土含量等結構經濟指標承諾(見附件一)。
三、依據中標單位的承諾，與中標單位簽定結構設計補充協議（參考樣式見附件二），重點明確以下要求：
1、 將《結構專業經濟技術表》中的結構設計指標的承諾作為協議附件，要求設計成果必須滿足承諾；
2、 將結構方案作為重點控制環節，梁板柱的布置和尺寸必須經我司認可；
3、 對于復雜的地質情況，必須與我司共同進行經濟性研討，并經我司認可；
4、 明確我司對于設計中的階段性成果及計算依據有檢查并要求修改的權利；
5、 明確如果設計院未按協議約定執行時，我司有權采取的具體處罰措施；
6、 明確如成果高于要求，我司將給予的具體獎勵。
四、在設計合同執行過程中，公司必須嚴格按合同條款執行，做到獎懲分明，以提高設計單位在結構設計中對成本的重視。
五、由于建筑形式、結構體系對于最終的結構設計有著根本的影響，因此施工圖設計管理小組應在初步實施方案提出后，對建筑方案進行討論，在保證設計大效果的前提上考慮當地的規范、設計院的特長而確定。重點如下：1.結構體系的選擇，可根據建筑特點，確定磚混、框架、框剪、純剪力墻或筒體的基本形式，其次在戶內效果容許的情況下，選擇異型柱或矩形柱。
展開 飛機控制面結構優化設計
飛機控制面結構優化設計.docx
飛機控制面結構優化設計
1. 設計對象
1.1 模型描述
設計對象為飛機控制面結構，結構如下圖1所示，模型長1220mm,寬426-470mm，有6個接頭與其他部件連接；結構蒙皮上側為不可設計域（圖1中黃色區域所示），以保持結構外形完整性；結構接頭為不可設計域（圖1中紫色區域所示），以確保裝配要求。結構其余部位為可設計區域（圖1中綠部分）。
圖1飛機氣動控制面結構
1.2 邊界條件
在6個接頭孔的內表面施加約束，接頭位置如圖1所示。1接頭約束X、Y方向位移，2接頭約束X、Y、Z方向位移，3接頭約束X、Z方向位移，4接頭約束X、Z方向位移，5接頭約束X、Z方向位移，6接頭約束X方向位移。
結構在蒙皮上側施加20000Pa的均布載荷，施加面如圖1中黃色部分所示，方向垂直于表面向下。
1.3 材料描述
蒙皮材料為鋁合金，其余材料為鈦合金，具體采用的材料參數如下表1-2所示。
表1 鈦合金性能
密度 4500 Kg/m3
抗拉強度 900 MPa
壓縮強度 880 MPa
彈性模量 108 GPa
泊松比 0.33
表2 鋁合金性能
密度 2760 Kg/m3
抗拉強度 450 MPa
壓縮強度 270 MPa
彈性模量 68 GPa
泊松比 0.33
2. 網格劃分
分析采用Hypermesh-OptiStruct進行，網格模型如下圖2所示，采用3D網格劃分，網格模型雅各比系數大于0.41。
圖2網格模型
位移邊界條件借助1D單元進行約束，細節如圖2放大區域所示，載荷邊界條件如下圖所示，在蒙皮上表面施加壓力載荷。
圖3載荷邊界條件
3.
展開 有人/無人機編隊指揮控制系統結構設計
例如美國Raytheon公司利用混合主動的人機交互技術相繼設計了多無人系統控制系統(multi vehicle control system, MVCS)和通用控制系統(universal control system, UCS),實現了對多架UAV指揮控制。人機交互系統包括界面控制和顯示兩部分,通過人機交互界面接收飛行員命令,經過語音識別和文本命令理解模塊，提取關鍵參數并轉化為控制器可識別的機器語言。相應地，狀態信息和傳感器數據在屏幕界面上圖形化輸出。本節重點討論人機界面和控制指令。
(1) 人機界面設計
飛行員與整個MAV/UAV編隊發生作用的交界面稱為人機界面,位于MAV座艙前方。人機界面可分為顯示器和飛行員感官器官之間,以及人的效應器官和編隊控制模塊之間兩種界面。其中人與編隊之間的信息交流在人機界面上實現,飛行員的感官器官接收編隊系統加工過的圖像和狀態信息,通過大腦對感知信息進行加工、決策,發出指令信息。根據指令,效應器官作用于人機界面,將飛行員輸出信息轉換成機器信息,實現了人與編隊的信息閉環。通過人機界面,飛行員可不間斷對編隊狀態加以調整和控制。
人機界面的設計原則是在設計編隊控制系統的基礎上,保證界面合理和明確。目前,戰斗機座艙顯示設備普遍采用平視顯示器(head up display, HUD),人機界面設計首先應考慮飛行員左參數、右任務的視覺習慣,即屏幕界面左側顯示編隊或單機的飛行參數,右側顯示任務列表、載荷和數據鏈等狀態信息,這樣既加快信息辨識速度,又降低信息誤讀率;其次，要注意界面布局合理,信息整齊有效,保證飛行員獲取態勢信息、準確全面監控飛行狀態,減輕飛行員的生理和心理負擔。
(2) 任務指令
MAV/UAV編隊作戰過程主要基于飛行員控制命令完成。控制方式可包括觸屏按鍵、操縱桿和語音控制等。
展開 氣體質量流量控制器與質量流量傳感器是否是一體化設計？
在工業精密控制領域，氣體質量流量控制器（MFC）與質量流量傳感器（MFM）的關系，常被比喻為“大腦”與“眼睛”的協同，但對于追求極致效率與穩定性的用戶而言，一個核心的技術命題始終縈繞：這兩者是否應當采用一體化設計？
作為全球流量測量與控制領域的技術先驅，布瑯軻鍶特（Bronkhorst）以深厚的工程積淀給出了明確的指引——一體化設計不僅是物理結構的集成，更是實現“精準感知”與“極速執行”無縫閉環的關鍵所在。
布瑯軻鍶特-氣體質量流量控制器：https://www.bronkhorst-china.com/
從工作原理來看，氣體質量流量控制器本質上是質量流量傳感器與比例控制閥的有機結合體，傳感器負責實時監測氣體質量流量，并將數據傳輸至微處理器；微處理器將實測值與設定值進行比對，隨即驅動控制閥進行動態調節，以消除偏差，這一過程遵循著嚴格的物理閉環邏輯。
若傳感器與控制器采用分體式結構，兩者之間不可避免地會引入額外的管道連接，這些連接不僅增加了流體的“死體積”，容易產生湍流效應，影響測量的線性度與重復性，更會拉長控制回路的響應時間，對于半導體制造、生物制藥或燃料電池測試等對氣體流量響應速度要求達到毫秒級的尖端應用而言，這種延遲往往是致命的。
布瑯軻鍶特的一體化設計哲學，正是為了解決上述痛點，核心產品線，如廣受贊譽的EL-FLOW系列與MASS-STREAM系列熱式質量流量控制器，均將毛細管傳感器與比例控制閥封裝于同一緊湊的金屬殼體內，這種設計確保了流體在經過傳感器檢測后，能立即受到閥門的精準調控，最大限度地消除了中間環節帶來的不確定性。
展開 船舶航向控制器設計與仿真
在船舶運動控制領域，建立船舶運動數學模型大體上有兩個目的：一個目的是建立船舶操縱模擬器，為研究閉環系統性能提供基本的仿真平臺；另一個目的是為了設計船舶運動控制器服務。目前在船舶運動模型化研究中有兩大流派，一派是歐美學派，它采用的是整體型模型結構；另一派是日本學派，它發展的是分離型模型。本文研究船舶航向保持，采用整體型的船舶運動數學模型，即把船、槳、舵看作一個整體。
日本學者野本謙作基于船舶操縱運動線性方程，從控制工程的觀點來研究船舶操縱性問題，把由于改變舵角而引起的各種操縱運動看作輸出操縱運動對輸入舵角的響應關系。并由此推導出了轉艏操舵響應方程，即操縱運動方程。也稱作Nomoto模型。Nomoto模型是船舶運動控制領域應用最廣泛的一種線性數學模型，在線性控制器的設計和簡單的系統仿真中能夠保證較高的精度。本次設計選擇的船舶運動數學模型就是Nomoto模型。因為用Nomoto模型進行船舶運動控制器設計有兩個好處：一是在低頻范圍，其頻譜與高階模型的頻譜非常相近；二是設計出的控制器階次低，易于實現。
1957年由日本野本謙作(Nomoto)教授在基于操縱線性方程基礎上，從控制工程觀點來研究船舶操縱性問題，提出了表征船舶操縱性的T、K指數，建立了線性船舶操縱響應數學模型：
這里，δ為舵角，T1，T2，T3是二階Nomoto模型的時間常數，K為舵增益，在低頻時可轉化成為一階Nomoto模型：
即：
Tr+r=Kδ
式中，r為艏搖角速度，T=T1+T2-T3。系統的輸入為舵角δ，輸出為艏相角ψ或艏搖角速度r。
展開 電動汽車驅動電機控制器結構與功能
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高階整車域控制器的詳細設計方案
此外，對于硬件結構設計來說，通常比較關注整個域控的散熱設計。業界對于整車域控的散熱來說，通?？梢圆捎蔑L冷對流散熱為主。通常，整車域控的雙層板子采用一定的隔熱設計，對于熱設計來說也無需考慮其中一塊板子的發熱對另一塊板子的散熱影響。一般情況下，整車域控制器通常采用風冷散熱。整個環境溫度和通風程度對其會產生較大的影響。如下公式表示了芯片結溫的影響要素。
芯片結溫=環境溫度+熱阻*功耗
因此，整個散熱過程大部分受制于環境溫度影響，其中就需要充分考慮熱對流的影響。散熱設計基本原理：自然散熱以輻射為主、風冷以對流為主。熱量傳遞主要是3種方式：傳導、對流、輻射。其中熱傳導主要是指分子之間的傳遞，主要是指盒子或模塊內部的熱擴散。主要涉及的傳輸鏈路為器件——>PCB——>外殼體。自然對流主要是指流體混合作用的熱傳遞，包含盒子或模塊與外部環境的熱傳遞。熱輻射主要是物體溫度產生的電磁波傳遞能量。涉及盒子或模塊與外部環境的熱傳遞。如上自然對流和熱輻射的傳輸鏈路都為外殼體——>環境。
如下圖表示了一種典型的新能源車的散熱設計流程圖。
對于整車域控制器而言，由于其承載的相關聯ECU終端是比較多的，就有可能造成計算過程中較大的熱能，在做硬件設計中，其熱設計過程將顯得尤為重要?？梢詫⒄囉?em>控制器布置在通風且空氣對流較好的環境中，這里需要充分考慮其風道設計出口是否存在熱風回灌的現象。
舉個之前研發設計較為失敗的粒子說明如何對散熱設計才能取得較好的散熱效果。
如下圖所示，當設計整車控制器的風道朝向一邊，而安裝位置如果位于一個相對較為封閉的環境中，且出風口一邊較為靠近密閉邊界，那么就很可能其由控制器輸出的熱風被阻擋反彈回來。這樣反彈回來的熱空氣又將重新進入入風口處，這樣就不可能起到很好的散熱。
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新能源汽車講解丨電機控制器的結構與功能
新能源汽車講解丨電機控制器的結構與功能
新能源汽車講解丨電機控制器的結構與功能
來源：百度文庫
高性能自動駕駛域控制器的關鍵要素設計
網絡模型的壓縮和加速的最終實現需要多學科的聯合解決方案，除了壓縮算法，數據結構、計算機體系結構和硬件設計等也起到了很大作用。
除開如上視頻數據信息處理策略外，在視頻接口輸入輸出時還需要重點考慮自動駕駛視頻圖像得串/并行數據轉化終端，在通用場景中，自動駕駛系統的設計師們會采用串行器/解串器（SERDES）技術的高速串行接口來取代傳統的并行總線架構。串/并數據轉化接口一般采用SERializer/DESerializer對其輸入(信號)進行串并行(解串)轉換?；赟ERDES的設計增加了帶寬，減少了信號數量，同時帶來了諸如減少布線沖突、降低開關噪聲、更低的功耗和封裝成本等許多好處。而SERDES技術的主要缺點是需要非常精確、超低抖動的元件來提供用于控制高數據速率串行信號所需的參考時鐘。即使嚴格控制元件布局，使用長度短的信號并遵循信號走線限制，這些接口的抖動余地仍然是非常小的。
2、雷達數據輸入及處理策略
在自動駕駛域控制器設計過程中，其雷達數據的連接口通常采用CANFD或ethernet模式進行接入。
對于
毫米波雷達
而言，下一代自動駕駛系統即便是集中式控制方案仍舊按照探測結果數據進行處理，因此還是采用CANFD接入數據。而對于
激光雷達
而言，則是直接對原始點云數據的處理，則通常采用ethernet進行數據接入。
這里我們需要注意幾個比較重要的設計策略，其一是對CAN喚醒的數量需要根據實際功能需求來定。
其二是CAN接口分配需求需要充分考慮MCU算力承載能力，是否能
夠確保將傳感數據融合算法納入進來，融合這一部分算法的數據量相對于MCU傳統的車控算力是比較大的，一般的MCU無法承載該算力需求。
因此很多情況下，傳感數據融合算法通常是放到SOC中間的。
展開 新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
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