CN104980083B - 一种电动汽车电机控制器总成的壳体结构及装配方式 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车电机控制器总成的壳体2内部结构以及内部的固定安装方式，主控模块由驱动PCB板5和电子控制PCB板7组成；壳体2内部有下阶水平金属板4、上阶水平金属板6，与控制器单元分隔板3一同采用铸铝方式与壳体2连铸为一体方式制成；下阶水平金属板4在半导体模块1a上方，用作驱动PCB板5的固定、散热和电磁屏蔽；上阶水平金属板6在电容器模块1b上方，用作电子控制PCB板7的固定、散热以及电磁屏蔽；为达成更好地电磁屏蔽效果，在下、上两阶水平金属板之间以及控制器主控模块和功率模块之间尽可能多的采用连铸金属板进行电磁屏蔽。

Description

一种电动汽车电机控制器总成的壳体结构及装配方式

技术领域：

本发明涉及驱动电动汽车行驶的电机控制器总成密闭外壳的壳体内部结构，及控制器功率IGBT或MOSFET半导体驱动、电子控制(ECU)PCB板在电机控制器总成壳体内的固定安装和散热方式。

背景技术：

电机控制器作为电动汽车的核心关键部件，综合了微电子技术、电力电子技术、电磁兼容技术、热力学、现代控制理论等等。通常电机控制器产品需要解决好几个方面的问题，如主控模块与功率模块间的电磁辐射影响控制器可靠性问题；电机控制器内部发热量大，散热不均匀影响控制器使用寿命问题；以及电机控制器需要解决好电动车辆对零部件集成度的要求等等问题。

在以往有众多专利文献公布电机控制器或电机控制器总成的布局结构方式，例如专利：201410467894.5申请的技术(以下称作专利文献1)。

图1是表示专利文献1中记载的电机控制器总成内部结构方式，该电机控制器总成由功率模块部分包括：平滑电压的电容器模块1b、功率转换的IGBT或MOSFET半导体模块1a、带有电流传感器的输出端子模块1c，用于半导体驱动及电子控制的主控模块部分组成的电机控制器单元和直流接触器、功率熔断器等器件组成的功率保护单元所构成。

在专利文献1中所述的电机控制器总成布局结构方式中，电机控制器总成密闭外壳分为控制器底板1、壳体2、上盖三个部分，壳体2侧壁上分布有电机控制器总成B+、B-极输入端子孔2a；电机控制器U、V、W极输出端子孔2b；电机控制器信号连接器端子孔2c等；壳体2下侧有与控制器底板1安装的固定孔2d，壳体上侧有与上盖安装的固定孔2e；壳体2内部有电机控制器单元与功率保护单元的分隔板3；带有控制信号连接器端子7b的用于半导体驱动和电子控制的PCB板5(7)，安装时使连接器端子7b通过壳体2侧壁上的电机控制器信号连接器端子孔2c进行密封固定，再将半导体驱动和电子控制的PCB板5(7)与壳体2侧壁上的安装支架固定。

其中带有控制信号连接器端子的用于半导体驱动和电子控制的PCB板即主控模块5(7)，位于功率模块上方，复杂的电磁场环境会影响电机控制器运行的可靠性；电机控制器外壳严格密闭，内部空间空气不流动，由于此主控模块驱动芯片和电子控制芯片产生热量较大，且产生的热量只能通过辐射方式将热量存在壳体内，这样也会影响主控模块芯片的使用寿命从而导致电机控制器使用寿命降低。

发明内容：

本发明是鉴于以上专利文献1所述背景而作出的，其目的在于解决专利文献1技术中主控模块即带有控制信号连接器端子的用于半导体驱动和电子控制的PCB板5(7)与功率模块间的电磁屏蔽所影响的控制器可靠性问题；主控模块即带有控制信号连接器端子的用于半导体驱动和电子控制的PCB板所用芯片无法散热所导致的降低控制器使用寿命问题，进而解决主控模块即用于半导体驱动和电子控制的PCB板在电机控制器内部的装配、固定问题。

为达到上述目的，本发明提供一种电动汽车电机控制器总成的壳体2内部结构以及主控模块5(7)在壳体2内部的固定安装方式，主控模块由两块分别用于功率转换IGBT或MOSFET半导体的驱动PCB板5和带有控制信号连接器端子7a的电子控制PCB板7组成；壳体2内部有下阶水平金属板4、上阶水平金属板6，与控制器总成电机控制器单元和功率保护单元分隔板3一同采用铸铝方式与壳体2连铸为一体方式制成；其中下阶水平金属板4在功率转换IGBT或MOSFET半导体模块1a上方，用作功率半导体驱动PCB板5的固定、散热和电磁屏蔽，下阶金属板4上有功率半导体与驱动PCB板5的连接端子孔4a、驱动PCB板5安装固定孔4b、在驱动PCB板5电子驱动芯片5a对应位置有突起金属平台4c，用于将驱动芯片5a热量通过与其紧密接触的硅胶片9传导至金属平台4c，使热量通过金属板4传导至壳体2散发到壳体2外的空气中；上阶水平金属板6在电容器模块1b上方，用作电子控制PCB板7的固定、散热以及电磁屏蔽，电子控制PCB板7安装在上阶水平金属板6和功率半导体驱动PCB板5上方，上阶金属板6上有电子控制PCB板7安装固定孔6b、电容器模块+、-极输入端子孔6a、在电子控制PCB板7主控芯片7a对应位置有突起金属平台6c，用于将主控芯片7a热量通过与其紧密接触的硅胶片9传导至金属平台6c，使热量通过金属板6传导至壳体2散发到壳体2外的空气中；为达成更好地电磁屏蔽效果，在下、上两阶水平金属板之间以及控制器主控模块和功率模块之间尽可能多的采用连铸金属板进行电磁屏蔽。

通过以上将主控模块分成驱动PCB板5和电子控制PCB板7，分别安装到电机控制器总成壳体2内下、上两阶水平金属板上，较好的解决了主控模块与功率模块间的电磁辐射所影响控制器运行的可靠性问题；再将PCB板驱动芯片5a和电子控制芯片7a背面通过导热硅胶片9与金属板或金属板上突起金属平台紧密接触，解决了主控模块驱动芯片5a和电子控制芯片7a的散热问题，提高了电机控制器的使用寿命。

附图说明：

图1：是表示以往公布专利文献技术1的电机控制器总成结构装配图；

图2：是本发明电机控制器总成功率模块和功率保护单元在底板上的装配图；

图3：是本发明电机控制器总成结构壳体在斜上方的下视图；

图4：是电机控制器总成结构壳体装配到电机控制器总成上在斜上方的下视图；

图5：是本发明电机控制器总成结构壳体内功率模块驱动PCB板的装配图；

图6：是本发明电机控制器总成结构壳体内：电子控制PCB板的装配图；

图7：是驱动芯片或电子控制芯片通过导热硅胶片和凸起金属平台散热的剖面示意图。图中数字代表：

1、电机控制器总成安装底板，

其中，1a电机控制器总成功率半导体模块；

1b电机控制器总成电容器模块；

1c电机控制器总成U、V、W极输出端子模块；

2、电机控制器总成结构壳体，

其中，2a电机控制器总成B+、B-极输入端子孔；

2b电机控制器U、V、W极输出端子孔；

2c电机控制器信号连接器端子孔；

2d壳体下侧与控制器底板安装的固定孔；

2e壳体上侧与上盖安装固定孔；

3、壳体内部电机控制器单元与功率保护单元的分隔板，

4、下阶水平金属板，

其中，4a功率半导体与驱动PCB板的连接端子孔；

4b驱动PCB板安装固定孔；

4c驱动PCB板驱动芯片散热突起金属平台；

5、功率半导体驱动PCB板，

其中，5a驱动芯片；

6、上阶水平金属板，

其中，5a电容器模块+、-极输入端子孔；

5b电子控制PCB板安装固定孔；

5c电子控制PCB板主控芯片散热突起金属平台；

7、电子控制PCB板，

其中，7a电子控制芯片；

7b控制信号连接器端子

8、电机控制器总成壳体内U、V、W极输出端子结构框架，

其中，8a电子控制PCB板安装固定孔；

9、导热硅胶垫片。

具体实施例：

以下参考附图描述本发明具体实施例。

图1是专利文献1的电机控制器总成结构装配图为本发明背景技术。

图2是电机控制器总成功率模块部分，包括平滑电压的电容器模块1b、功率转换的IGBT或MOSFET半导体模块1a、带有电流传感器的输出端子模块1c和直流接触器、功率熔断器等器件组成的功率保护单元在电机控制器总成散热器底板上的布局装配图。

图3是本发明电机控制器总成的壳体2内部结构图，壳体2侧壁上分布B+、B-极输入端子孔2a；U、V、W极输出端子孔2b；控制器信号连接器端子孔2c；壳体2下侧有与散热器底板1安装的固定孔2d，壳体上侧有与上盖安装的固定孔2e；壳体2内部有电机控制器单元与功率保护单元的分隔板3；壳体2内部有下阶水平金属板4、上阶水平金属板6，控制器总成电机控制器单元和功率保护单元分隔板3；下阶金属板4上有功率半导体模块1a与驱动PCB板5的连接端子孔4a、驱动PCB板5安装固定孔4b、突起金属平台4c；上阶金属板6上有电子控制PCB板7安装固定孔6b、电容器模块+、-极输入端子孔6a、突起金属平台6c，在下、上两阶水平金属板之间、带有电流传感器的输出端子模块1c两侧电流传感器上方、上阶金属板6电容器模块+、-极输入端子孔6a周边与电子控制PCB板7之间等部位有连铸金属板，用以加强电磁屏蔽效果。

图4是本发明电机控制器总成的壳体2装配到分布安装有电容器模块1b、功率转换IGBT或MOSFET半导体模块1a、带有电流传感器的输出端子模块1c和直流接触器、功率熔断器等器件的电机控制器总成散热器底板上的装配图，其中电容器模块1b安装后+、-极输入端子位于上阶金属板6上电容器模块+、-极输入端子孔6a内；功率转换的IGBT或MOSFET半导体模块1a的驱动端子对应下阶金属板4上的连接端子孔4a；控制器总成电机控制器单元和功率保护单元分隔板3位于电容器模块1b和直流接触器、功率熔断器等器件之间；整体看上阶金属板6和下阶金属板4及控制器总成电机控制器单元和功率保护单元分隔板3等连铸金属板将电机控制器总成壳体2内电机控制器单元功率模块部分进行大面积覆盖，用以屏蔽电磁辐射对主控模块的影响。

图5是功率转换的IGBT或MOSFET半导体模块1a的驱动PCB板5安装到下阶金属板4上的装配图，驱动PCB板5下面连线端子通过下阶金属板4上连接端子孔4a与功率半导体模块1a的驱动端子连接；驱动PCB板5通过固定孔4b安装；电子驱动芯片5a对应下阶金属板4上的突起金属平台4c固定安装。

图6是电子控制PCB板7安装到上阶水平金属板6和功率半导体驱动PCB板5上方的装配图，电子控制PCB板7上的控制信号连接器端子7b通过壳体2侧面电机控制器信号连接器端子孔2c，电子控制PCB板7上的主控芯片7a与上阶水平金属板6上突起金属平台6c对应，电子控制PCB板7通过上阶水平金属板6上安装固定孔6b和电机控制器总成壳体2内U、V、W极输出端子结构框架侧固定孔8a固定安装。

图7是电子控制PCB板7和主控芯片7a或驱动PCB板5和电子驱动芯片5a、硅胶片9金属平台6c或4c的装配示意图，驱动芯片5a和电子控制芯片7a通过背面导热硅胶片9与金属板上突起金属平台6c或4c紧密接触，使芯片温升得到降低，提高了电机控制器的使用寿命。

Claims (1)

1.一种电动汽车电机控制器总成的壳体内部结构，包括固定安装在壳体内部的主控模块，主控模块由两块分别用于功率转换IGBT或MOSFET半导体的驱动PCB板和带有控制信号连接器端子的电子控制PCB板组成；其特征在于，壳体内部还有下阶水平金属板、上阶水平金属板，与控制器总成电机控制器单元和功率保护单元分隔板一同采用铸铝方式与壳体连铸为一体方式制成；其中，下阶水平金属板在功率转换IGBT或MOSFET半导体模块上方，用作功率半导体驱动PCB板的固定、散热和电磁屏蔽，下阶金属板上有功率半导体与驱动PCB板的连接端子孔、驱动PCB板安装固定孔、在驱动PCB板电子驱动芯片对应位置有突起金属平台，用于将驱动芯片热量通过与其紧密接触的硅胶片传导至金属平台，使热量通过金属板传导至壳体散发到壳体外的空气中；上阶水平金属板在电容器模块上方，用作电子控制PCB板的固定、散热以及电磁屏蔽，电子控制PCB板安装在上阶水平金属板和功率半导体驱动PCB板上方，上阶金属板上有电子控制PCB板安装固定孔、电容器模块+、-极输入端子孔、在电子控制板主控芯片对应位置有突起金属平台，用于将主控芯片热量通过与其紧密接触的硅胶片传导至金属平台，使热量通过金属板传导至壳体散发到壳体外的空气中；在下、上两阶水平金属板之间以及控制器主控模块和功率模块之间采用连铸金属板进行电磁屏蔽。

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