CN103640494B - 一种电动汽车大功率控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车大功率控制器，在底板顶面的前端设有AC相高压大电流供电/散热铝块，底板顶面的中部设有电源负极汇流铝块，该电源负极汇流铝块与AC相高压大电流供电/散热铝块之间并排设置A相高压大电流输出/散热铝块和C相高压大电流输出/散热铝块，在电源负极汇流铝块后方的左部从前往后依次设置B相高压大电流输出/散热铝块和B相高压大电流供电/散热铝块，电源负极汇流铝块后方的右部装有电容池；在底板的正上方设有功率板，功率板的正上方设有与之相平行的控制驱动板。本发明从根本解决了散热、高压大电流输入输出通道和最佳的EMC效果不能兼顾的问题，产品的可靠性好。

Description

一种电动汽车大功率控制器
技术领域
本发明属于电机控制器技术领域，具体地说，特别涉及一种电动汽车驱动电机大功率控制器。
背景技术
电动汽车驱动电机控制器是由低逻辑电压电流的高速处理器DSP去控制工作在高压大电流、高温和强电磁场环境下逆变器的一种装置。其布局结构需要解决三个主要问题，即：散热、高压大电流输入输出通道和最佳的EMC效果。但以上三个问题是互相矛盾的，现有产品都是在控制器内部寻求平衡点来构件结构，所存在的不足在于：
1）结构复杂，体积庞大，装配困难，生产成本高，难以批量化生产；
2）不能从根本上解决问题，产品的可靠性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、紧凑的电动汽车大功率控制器。
本发明的技术方案如下：一种电动汽车大功率控制器，其特征在于：壳体（A2）的底部由底板（A3）支撑密封，壳体（A2）的顶部由壳盖（A1）封口；
在所述底板（A3）顶面的前端设有AC相高压大电流供电/散热铝块（A7），底板（A3）顶面的中部设有电源负极汇流铝块（A9），该电源负极汇流铝块（A9）与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）之间并排设置A相高压大电流输出/散热铝块（A4）和C相高压大电流输出/散热铝块（A6），A相高压大电流输出/散热铝块（A4）位于C相高压大电流输出/散热铝块（A6）的左侧，在所述电源负极汇流铝块（A9）后方的左部从前往后依次设置B相高压大电流输出/散热铝块（A5）和B相高压大电流供电/散热铝块（A8），电源负极汇流铝块（A9）后方的右部装有电容池（C3）；
在所述底板（A3）的正上方设有功率板（C2），该功率板（C2）由底板（A3）上的各铝块及电容池（C3）支撑，在所述功率板（C2）中间位置的前部设有三个A相接线柱，从前往后依次为A相上臂驱动接线柱（D1）、A相中点驱动接线柱（D2）和A相下臂驱动接线柱（D3），功率板（C2）中间位置的后部设有三个B相接线柱，从前往后依次为B相下臂驱动接线柱（D6）、B相中点驱动接线柱（D5）和B相上臂驱动接线柱（D4），在所述功率板（C2）右端的前部设有三个C相接线柱，从前往后依次为C相上臂驱动接线柱（D7）、C相中点驱动接线柱（D8）和C相下臂驱动接线柱（D9）；
在所述功率板（C2）的正上方设有与之相平行的控制驱动板（C1），该控制驱动板（C1）通过以上9个接线柱与功率板（C2）连接；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）顶面的中部垂直固定电源正极柱（A13），A相高压大电流输出/散热铝块（A4）顶面的中部垂直固定A相输出柱（A10），C相高压大电流输出/散热铝块（A6）顶面的中部垂直固定C相输出柱（A12），电源负极汇流铝块（A9）顶面的中部垂直固定电源负极柱（A14），B相高压大电流输出/散热铝块（A5）顶面的中部垂直固定B相输出柱（A11），以上电源正极柱（A13）、电源负极柱（A14）以及各输出柱（A10、A11、A12）的上端均向上穿过功率板（C2）及控制驱动板（C1）；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）背面的左部安装A相上臂功率管组（B1），该A相上臂功率管组（B1）的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）相连，A相上臂功率管组（B1）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与A相高压大电流输出/散热铝块（A4）相连；A相上臂功率管组（B1）的栅极/基极通过功率板（C2）与A相上臂驱动接线柱（D1）相连；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）背面的右部安装C相上臂功率管组（B5），该C相上臂功率管组（B5）的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）相连，C相上臂功率管组（B5）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与C相高压大电流输出/散热铝块（A6）相连，C相上臂功率管组（B5）的栅极/基极通过功率板（C2）与C相上臂驱动接线柱（D7）相连；
在所述A相高压大电流输出/散热铝块（A4）的背面安装A相下臂功率管组（B2），该A相下臂功率管组（B2）的高压大电流漏极/集电极和散热片与A相高压大电流输出/散热铝块（A4）相连，A相下臂功率管组（B2）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，A相下臂功率管组（B2）的栅极/基极通过功率板（C2）与A相下臂驱动接线柱（D3）相连；
在所述C相高压大电流输出/散热铝块（A6）的背面安装C相下臂功率管组（B6)，该C相下臂功率管组（B6)的高压大电流漏极/集电极和散热片与C相高压大电流输出/散热铝块（A6）相连，C相下臂功率管组（B6)的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，C相下臂功率管组（B6)的栅极/基极通过功率板（C2）与C相下臂驱动接线柱（D9）相连；
在所述B相高压大电流输出/散热铝块（A5）的前端面安装B相下臂功率管组（B4），该B相下臂功率管组（B4）的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流输出/散热铝块（A5）相连，B相下臂功率管组（B4）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，B相下臂功率管组（B4）的栅极/基极通过功率板（C2）与B相下臂驱动接线柱（D6）相连；
在所述B相高压大电流供电/散热铝块（A8）的前端面安装B相上臂功率管组（B3），该B相上臂功率管组（B3）的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流供电/散热铝块（A8）相连，B相上臂功率管组（B3）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与B相高压大电流输出/散热铝块（A5）相连，B相上臂功率管组（B3）的栅极/基极通过功率板（C2）与B相上臂驱动接线柱（D4）相连。
采用以上技术方案，外部高压电源通过输出柱及电源柱到达A相、B相、C相有关的高压大电流铝块和A相、B相、C相的上臂下臂功率管组。A相、B相、C相的上臂下臂功率管组热量有两个散热通道，第一个散热通道是通过A相、B相、C相的散热铝块到达底板；第二个散热通道是通过A相、B相、C相的输出柱及电源柱到达外部连接的导体；通过以上两个通道进行散热，本发明的散热效果良好，能够获得最低的电阻和最大的功率密度。
底板上的各铝块在散热的同时，还起导电的作用，确保功率管与连接导体间有良好的高压大电流输入输出通道，以获得最低的接触电阻。
控制驱动板和功率板上下平行设置，将强电和弱电分隔开，功率板下方为强电区域，控制驱动板上方为弱电区域，这样确保了高压大电流高电压强磁场不干扰低逻辑电压电流高速处理器DSP的有效控制，能够获得最佳的EMC效果。
所述底板（A3）为夹层结构，在底板（A3）的内部形成有水冷空腔。冷却液体通过底板上开设的进出液口流经底板，能够以水冷的方式带走底板上的热量，从而提高了散热效果。
所述底板（A3）的底面分布有散热片，通过散热片以自然风冷却的方式带走底板上的热量，能够进一步提高散热效果。
为了有效增强绝缘散热的效果，所述底板（A3）上的各铝块通过高温散热绝缘膜（C5）与该底板（A3）连接。
作为优选，所述功率板（C2）与控制驱动板（C1）之间的间距为10-20mm。
为了简化结构，方便加工制作，并防止水通过控制器的出线处进入其内部，所述壳体（A2）为铝制方框结构，在壳体（A2）的壁上设有电缆防水接头（C4）。
为了方便制作、减轻重量、降低成本，所述壳盖（A1）和底板（A3）均为矩形铝制件。
作为优选，每组功率管组均由4-8个并排设置的功率管组成。
本发明的有益效果是：
1）从根本解决了散热、高压大电流输入输出通道和最佳的EMC效果不能兼顾的问题，产品的可靠性好；
2）布置合理，结构简单、紧凑，体积小，装配容易，生产成本低，有利于批量化生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的内部结构图。
图3为本底板上各铝块以及功率管组的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，壳体A2为铝制方框结构，在壳体A2的壁上固定设置有电缆防水接头C4，以便于出线。所述壳体A2的顶部由壳盖A1封口，该壳盖A1为矩形铝制件，壳盖A1通过沿边缘分布的多颗螺钉与壳体A2相固定。所述壳体A2的底部由底板A3支撑并密封，底板A3为矩形铝制件，底板A3通过沿边缘分布的多颗螺钉与壳体A2固定在一起。所述底板A3为夹层结构，在底板A3的内部形成有水冷空腔。在底板A3的底面分布有若干散热片，该散热片与底板A3为一体结构。
如图1、图2、图3所示，在底板A3顶面的前端固定有AC相高压大电流供电/散热铝块A7，该AC相高压大电流供电/散热铝块A7为长条状，并沿左右方向延伸。底板A3顶面的中部固定有电源负极汇流铝块A9，该电源负极汇流铝块A9与AC相高压大电流供电/散热铝块A7相平行，并在电源负极汇流铝块A9与AC相高压大电流供电/散热铝块A7之间并排设置A相高压大电流输出/散热铝块A4和C相高压大电流输出/散热铝块A6，A相高压大电流输出/散热铝块A4位于C相高压大电流输出/散热铝块A6的左侧。在所述电源负极汇流铝块A9后方的左部从前往后依次固定B相高压大电流输出/散热铝块A5和B相高压大电流供电/散热铝块A8，电源负极汇流铝块A9后方的右部装有电容池C3。底板A3上的各铝块A4、A5、A6、A7、A8和A9均位于壳体A2内，并通过高温散热绝缘膜C5与底板A3连接。
如图1、图2、图3所示，在底板A3的正上方设有功率板C2，该功率板C2为平板结构，并与底板A3的板面相平行，且功率板C2由底板A3上的各铝块A4、A5、A6、A7、A8、A9及电容池C3支撑。在所述功率板C2中间位置的前部固定设置有三个A相接线柱，从前往后依次为A相上臂驱动接线柱D1、A相中点驱动接线柱D2和A相下臂驱动接线柱D3。功率板C2中间位置的后部固定设置有三个B相接线柱，从前往后依次为B相下臂驱动接线柱D6、B相中点驱动接线柱D5和B相上臂驱动接线柱D4。在所述功率板C2右端的前部固定设置有三个C相接线柱，从前往后依次为C相上臂驱动接线柱D7、C相中点驱动接线柱D8和C相下臂驱动接线柱D9。
如图1、图2、图3所示，在功率板C2的正上方设有与之相平行的控制驱动板C1，该控制驱动板C1与功率板C2之间的间距为10-20mm，控制驱动板C1通过以上9个接线柱D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9与功率板C2固定连接在一起。在所述AC相高压大电流供电/散热铝块A7顶面的中部垂直固定电源正极柱A13，A相高压大电流输出/散热铝块A4顶面的中部垂直固定A相输出柱A10，C相高压大电流输出/散热铝块A6顶面的中部垂直固定C相输出柱A12，电源负极汇流铝块A9顶面的中部垂直固定电源负极柱A14，B相高压大电流输出/散热铝块A5顶面的中部垂直固定B相输出柱A11，以上电源正极柱A13、电源负极柱A14以及各输出柱A10、A11、A12的上端均向上穿过功率板C2及控制驱动板C1。
如图2、图3所示，在所述AC相高压大电流供电/散热铝块A7背面的左部安装A相上臂功率管组B1，该A相上臂功率管组B1的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块A7相连，A相上臂功率管组B1的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与A相高压大电流输出/散热铝块A4相连；A相上臂功率管组B1的栅极/基极通过功率板C2与A相上臂驱动接线柱D1相连。
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块A7背面的右部安装C相上臂功率管组B5，该C相上臂功率管组B5的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块A7相连，C相上臂功率管组B5的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与C相高压大电流输出/散热铝块A6相连，C相上臂功率管组B5的栅极/基极通过功率板C2与C相上臂驱动接线柱D7相连。
在所述A相高压大电流输出/散热铝块A4的背面安装A相下臂功率管组B2，该A相下臂功率管组B2的高压大电流漏极/集电极和散热片与A相高压大电流输出/散热铝块A4相连，A相下臂功率管组B2的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与电源负极汇流铝块A9相连，A相下臂功率管组B2的栅极/基极通过功率板C2与A相下臂驱动接线柱D3相连。
在所述C相高压大电流输出/散热铝块A6的背面安装C相下臂功率管组B6，该C相下臂功率管组B6的高压大电流漏极/集电极和散热片与C相高压大电流输出/散热铝块A6相连，C相下臂功率管组B6的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与电源负极汇流铝块A9相连，C相下臂功率管组B6的栅极/基极通过功率板C2与C相下臂驱动接线柱D9相连。
在所述B相高压大电流输出/散热铝块A5的前端面安装B相下臂功率管组B4，该B相下臂功率管组B4的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流输出/散热铝块A5相连，B相下臂功率管组B4的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与电源负极汇流铝块A9相连，B相下臂功率管组B4的栅极/基极通过功率板C2与B相下臂驱动接线柱D6相连。
在所述B相高压大电流供电/散热铝块A8的前端面安装B相上臂功率管组B3，该B相上臂功率管组B3的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流供电/散热铝块A8相连，B相上臂功率管组B3的高压大电流源极/发射极通过功率板C2与B相高压大电流输出/散热铝块A5相连，B相上臂功率管组B3的栅极/基极通过功率板C2与B相上臂驱动接线柱D4相连。
以上每组功率管组均由4-8个并排设置的功率管组成，功率管的具体数目根据实际需要确定。外部高压电源通过输出柱及电源柱A10、A11、A12、A13、A14到达A相、B相、C相有关的高压大电流铝块A4、A5、A6、A7、A8、A9和A相、B相、C相的上臂下臂功率管组B1、B2、B3、B4、B5、B6。A相、B相、C相的上臂下臂功率管组热量有两个散热通道，第一个散热通道是通过A相、B相、C相的散热铝块A4、A5、A6、A7、A8到达底板A3；第二个散热通道是通过A相、B相、C相的输出柱及电源柱A10、A11、A12、A13、A14到达外部连接电缆导体。A相有关的控制信号通过功率板C2、A相上臂驱动接线柱D1、A相中点驱动接线柱D2和A相下臂驱动接线柱D3到达控制驱动板C1；B相有关的控制信号通过功率板C2、B相上臂驱动接线柱D4、B相中点驱动接线柱D5和B相下臂驱动接线柱D6到达控制驱动板C1；C相有关的控制信号通过功率板C2、C相上臂驱动接线柱D7、C相中点驱动接线柱D8和C相下臂驱动接线柱D9到达控制驱动板C1。

Claims (8)

1.一种电动汽车大功率控制器，其特征在于：壳体（A2）的底部由底板（A3）支撑密封，壳体（A2）的顶部由壳盖（A1）封口；
在所述底板（A3）顶面的前端设有AC相高压大电流供电/散热铝块（A7），底板（A3）顶面的中部设有电源负极汇流铝块（A9），该电源负极汇流铝块（A9）与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）之间并排设置A相高压大电流输出/散热铝块（A4）和C相高压大电流输出/散热铝块（A6），A相高压大电流输出/散热铝块（A4）位于C相高压大电流输出/散热铝块（A6）的左侧，在所述电源负极汇流铝块（A9）后方的左部从前往后依次设置B相高压大电流输出/散热铝块（A5）和B相高压大电流供电/散热铝块（A8），电源负极汇流铝块（A9）后方的右部装有电容池（C3）；
在所述底板（A3）的正上方设有功率板（C2），该功率板（C2）由底板（A3）上的各铝块及电容池（C3）支撑，在所述功率板（C2）中间位置的前部设有三个A相接线柱，从前往后依次为A相上臂驱动接线柱（D1）、A相中点驱动接线柱（D2）和A相下臂驱动接线柱（D3），功率板（C2）中间位置的后部设有三个B相接线柱，从前往后依次为B相下臂驱动接线柱（D6）、B相中点驱动接线柱（D5）和B相上臂驱动接线柱（D4），在所述功率板（C2）右端的前部设有三个C相接线柱，从前往后依次为C相上臂驱动接线柱（D7）、C相中点驱动接线柱（D8）和C相下臂驱动接线柱（D9）；
在所述功率板（C2）的正上方设有与之相平行的控制驱动板（C1），该控制驱动板（C1）通过以上9个接线柱与功率板（C2）连接；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）顶面的中部垂直固定电源正极柱（A13），A相高压大电流输出/散热铝块（A4）顶面的中部垂直固定A相输出柱（A10），C相高压大电流输出/散热铝块（A6）顶面的中部垂直固定C相输出柱（A12），电源负极汇流铝块（A9）顶面的中部垂直固定电源负极柱（A14），B相高压大电流输出/散热铝块（A5）顶面的中部垂直固定B相输出柱（A11），以上电源正极柱（A13）、电源负极柱（A14）以及各输出柱（A10、A11、A12）的上端均向上穿过功率板（C2）及控制驱动板（C1）；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）背面的左部安装A相上臂功率管组（B1），该A相上臂功率管组（B1）的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）相连，A相上臂功率管组（B1）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与A相高压大电流输出/散热铝块（A4）相连；A相上臂功率管组（B1）的栅极/基极通过功率板（C2）与A相上臂驱动接线柱（D1）相连；
在所述AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）背面的右部安装C相上臂功率管组（B5），该C相上臂功率管组（B5）的高压大电流漏极/集电极和散热片与AC相高压大电流供电/散热铝块（A7）相连，C相上臂功率管组（B5）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与C相高压大电流输出/散热铝块（A6）相连，C相上臂功率管组（B5）的栅极/基极通过功率板（C2）与C相上臂驱动接线柱（D7）相连；
在所述A相高压大电流输出/散热铝块（A4）的背面安装A相下臂功率管组（B2），该A相下臂功率管组（B2）的高压大电流漏极/集电极和散热片与A相高压大电流输出/散热铝块（A4）相连，A相下臂功率管组（B2）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，A相下臂功率管组（B2）的栅极/基极通过功率板（C2）与A相下臂驱动接线柱（D3）相连；
在所述C相高压大电流输出/散热铝块（A6）的背面安装C相下臂功率管组（B6)，该C相下臂功率管组（B6)的高压大电流漏极/集电极和散热片与C相高压大电流输出/散热铝块（A6）相连，C相下臂功率管组（B6)的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，C相下臂功率管组（B6)的栅极/基极通过功率板（C2）与C相下臂驱动接线柱（D9）相连；
在所述B相高压大电流输出/散热铝块（A5）的前端面安装B相下臂功率管组（B4），该B相下臂功率管组（B4）的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流输出/散热铝块（A5）相连，B相下臂功率管组（B4）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与电源负极汇流铝块（A9）相连，B相下臂功率管组（B4）的栅极/基极通过功率板（C2）与B相下臂驱动接线柱（D6）相连；
在所述B相高压大电流供电/散热铝块（A8）的前端面安装B相上臂功率管组（B3），该B相上臂功率管组（B3）的高压大电流漏极/集电极和散热片与B相高压大电流供电/散热铝块（A8）相连，B相上臂功率管组（B3）的高压大电流源极/发射极通过功率板（C2）与B相高压大电流输出/散热铝块（A5）相连，B相上臂功率管组（B3）的栅极/基极通过功率板（C2）与B相上臂驱动接线柱（D4）相连。
2.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述底板（A3）为夹层结构，在底板（A3）的内部形成有水冷空腔。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述底板（A3）的底面分布有散热片。
4.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述底板（A3）上的各铝块通过高温散热绝缘膜（C5）与该底板（A3）连接。
5.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述功率板（C2）与控制驱动板（C1）之间的间距为10-20mm。
6.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述壳体（A2）为铝制方框结构，在壳体（A2）的壁上设有电缆防水接头（C4）。
7.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：所述壳盖（A1）和底板（A3）均为矩形铝制件。
8.根据权利要求1所述的电动汽车大功率控制器，其特征在于：每组功率管组均由4-8个并排设置的功率管组成。
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