电机控制器的主流冷却方案对比

目前，大多数的企业采用水冷的方案来对电机控制器进行冷却。总体来说，可以分为三类：冷板冷却、基板冷却和双面冷却。

一是冷板冷却

这个方案尤其出现在早期电动汽车的应用中，功率电子器件被安装在底部的冷板来冷却（冷板则利用冷却液来冷却），通常在冷板和被冷却的功率模块之间会填充有导热界面材料TIM，如导热脂等，以减少二者之间的接触热阻；2004年的丰田Prius，2012年的Nissan Leaf。

以Nissan Leaf-MY2012为例，如下图，它的三个功率模块安装在个铝铸的冷板上，冷板会再集成到逆变器的箱体。中间的图显示为冷板的冷却通道，右图显示的是功率模块安装在冷板上，有绝缘垫和导热脂，导热脂涂布在绝缘垫的两侧，二者的导热系数分别约为2.59和1W/m-K。冷却通道的每个冷却翅片大约2mm厚，11.5mm高。

二是基板冷却

为进一步提升功率比能，改善热性能，随后的整车企业逐渐把冷板去掉，让冷却液系统通过导热性能更优秀的界面材料与功率模块直接接触，即形成基板冷却的方案。这类的车型如2010 Prius HEV，2014的本田雅阁 HEV，2015 宝马i3和2018 Model 3。

以宝马 MY2015为例，采用的是金属陶瓷基板焊接到液冷板的方案。左图是控制器所在部件的整体外观（还包括DC/DC、充电控制器），中间的图显示的冷却系统和冷却流道，右图显示的是功率模块（每个模块中有4个IGBT和4个二极管），宝马i3采用的是英飞凌的HybridPACK 2。

I3的冷却翅采用金属铜材料，每个翅的直径约2.5mm，高8mm，间距约1.8mm，如下所示。本田雅阁的电机控制器也是采用基板冷却的方案，但它选用的是铝材料。

三是双面冷却

这类方案能更好的适应高功率的输出要求，采用该种方案的车型包括2008 Lexus LS 600H HEV、2013 Camry HEV、2016 Prius HEV、Leaf 第四代PUC、2016 Volt PHEV和2017 Cadillac CT6 HEV等。

Lexus LS 600H HEV的双面冷却如下图：

NERL对这3类冷却方案的代表车型进行了分别分析，其热阻和导热系数如下图所示。

控制器的冷却方式主要随着功率电子的发展（如现在宽禁带器件Sic、GaN等），以及整车对更高功率、轻量化的需求在变化，Model 3已率先将SiC引入到了电动汽车领域，这类型器件能够承受更高的温度，但它的发热量也在增大，更为受限的是宽禁带周边的器件如电容、板子，或连接的材料如焊剂、基材等并不能承受相应的高温，所以，对于这类器件的的采用，热管理仍是个不小的挑战。

---

---

---