CN107340729A - 一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，包括散热基板、控制器上壳体、DCDC壳体、控制器上盖、下隔离板、上隔离板和薄膜电容；所述控制器上壳体、上隔离板与控制器上盖板之间的空间形成第一腔室和第二腔室，分别用于安装母线直流输入模块和三相交流输出模块；所述上隔离板与下隔离板之间形成第三腔室，用于安装控制电路板；下隔离板与散热基板之间形成第四腔室，用于安装IGBT模块；所述DCDC壳体内安装DCDC模块。本发明采用隔离屏蔽板将控制器上壳体、基板形成不同的腔室，进而将高压与低压、直流与交流隔离；腔室内部采用注塑铜排工艺，将电气元件与铜排一体化设计，减少线束使用，结构紧凑，抗干扰能力强，实现小型集成化。

Description

一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构

技术领域

本发明涉及电动汽车控制器，特别涉及一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构。

背景技术

驱动电机控制器外形结构尺寸往往受限于整车动力电池、驱动电机、整车控制器、减速箱等关键部件的布局；而且新能源汽车的复杂工况对驱动电机控制器有着高性能、抗干扰、大功率、高可靠性等严格要求；因此控制器的功率体积比的提升有着重要的意义，高功率密度也是未来电动汽车电机控制器发展的重要方向。

现有技术对控制器内部空间的压缩，实现小型化的技术主要体现在：1、控制器驱动板、控制电路板和电源板层叠设计；2、采用电容与功率模块叠加设计；3、功率模块IGBT的定制开发。如专利文献1（公开号：CN 203193453 U）公开了一种电动汽车的电机控制器结构，包括箱体和安装于箱体顶部的上盖，箱体设有第一空腔，第一空腔顶部设有开口，上盖安装在箱体的顶部并遮蔽开口，上盖设有第二空腔，在第二空腔里安装有主控板，该结构简单紧凑、安装方便、连接线束小、调试维修方便、屏蔽效果好、而且可以有效防水，避免电机控制器进水损坏。专利文献2（公开号：CN 202827184 U）公开了一种汽车电机用控制器结构，包括箱体组件、发电IGBT模块、驱动IGBT模块、发电电容、驱动电容、第一线路板、第二线路板和箱盖，箱体组件的底部开设有水道，在水道上、箱体组件底面上安装有发电IGBT模块和驱动IGBT模块，在发电IGBT模块和驱动IGBT模块上方安装有发电电容和驱动电容，在发电电容和驱动电容上方安装有第一线路板和第二线路板，在第一线路板和第二线路板上方、箱盖安装在箱体组件上，它控制器结构内部分三层结构，将充分利用高度空间弥补长度方向和宽度方向的空间限制，空间利用率高，结构简单、紧凑，占用空间少，安装方便，工艺性好。

现有技术的缺陷主要是：

1、各电路板接插件较多，线束布置复杂；安装不便；电磁兼容性差，抗干扰能力差；

2、电容散热效果差，导致控制器内部温度较高，控制器整体性能下降

3、目前对功率模块开发成本较高，且国内技术与国际品牌存在很大差距。

发明内容

本发明目的是：为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，实现模块化，结构紧凑，抗干扰能力强，实现小型集成化。

本发明的技术方案是：

一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，包括散热基板、控制器上壳体、DCDC壳体、控制器上盖、下隔离板、上隔离板和薄膜电容；

所述上隔离板与下隔离板平行置于控制器上壳体内部，控制器上盖板盖于控制器上壳体上方，控制器上壳体、上隔离板与控制器上盖板之间的空间通过竖直隔板隔成第一腔室和第二腔室，分别用于安装母线直流输入模块和三相交流输出模块；

所述薄膜电容设置于控制器上壳体内壁一内侧，上端与下端分别连接至上隔离板与散热基板，散热基板安装于控制器上壳体下方，所述上隔离板、控制器上壳体、薄膜电容与下隔离板之间形成第三腔室，用于安装控制电路板；

所述下隔离板、控制器上壳体、薄膜电容与散热基板之间形成第四腔室，用于安装IGBT模块；

所述DCDC壳体安装于散热基板下方，DCDC壳体与散热基板之间形成第五腔室，用于安装DCDC模块。

优选的，所述第四腔室内设置一竖直隔板，竖直隔板与下隔离板、控制器上壳体之间形成第六腔体，用于安装外部通信模块。

优选的，所述薄膜电容和IGBT模块分别贴合在散热基板上表面，DCDC模块贴合在散热基板下表面。

优选的，所述第一腔室和第二腔室的正面分别安装有分别对应与直流输入模块和三相交流输出模块连接的直流母线输入接口和三相输出接口。

优选的，直流母线输入接口和三相输出接口之间设置有第一外部高压插件，所述第二腔室的侧面设置有第二外部高压插件，在第一腔室和第二腔室之间的竖直隔板上为低压和高压线束预留2个屏蔽蔽通道。

优选的，所述第六腔体使用钣金罩进行防护隔离，用于保护低压通信信号不受干扰。

优选的，所述散热基板通过冷却水接头接入整车冷却系统。

优选的，所述控制器上壳体上还设置有透气阀。

优选的，所述第一腔室和第二腔室采用注塑工艺和焊接工艺将母线直流输入模块和三相交流输出模块，铜排、铜柱、屏蔽金属罩做成一体的三相接线座、母线接线座；母线输入通过铜柱穿过上、下隔离板进入控制器中部腔室，连接至薄膜电容，其中，铜柱通过屏蔽通道穿过腔体，连接在薄膜电容的集成铜排，使用长螺钉从控制器上腔体打入。

优选的，所述IGBT模块三相输出，采用三相接线座中注塑的铜柱通过屏蔽通道穿过上下隔离板进入控制器上第二腔体，使用长螺钉将三相接线座铜柱与IGBT模块连接；控制电路板、IGBT模块的线束插件通过专用通道进行通信。

本发明的优点是：

本发明所提供的基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，采用隔离屏蔽板将控制器上壳体、基板形成不同的腔室，进而将高压与低压、直流与交流隔离；腔室内部采用注塑铜排工艺，将电气元件与铜排一体化设计，减少线束使用，实现模块化；各腔室间采用专用屏蔽通道进行连接，结构紧凑，抗干扰能力强，实现小型集成化。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明涉及的结构原理框图；

图2为本发明控制器的整体外形图；

图3为本发明控制器各腔室横向剖视图；

图4为本发明控制器各腔室纵向剖视图；

图5为本发明各模块集成分部图。

图中：1、散热基板；2、控制器上壳体；3、透气阀；4、直流母线输入接口；5、控制器上盖；6、第一外部高压插件；7、三相输出接口；8、第二外部高压插件；9、控制器低压插件；10、DCDC输出；11、冷却水接头；12、DCDC模块；13、下隔离板；14、上隔离板；15、腔体屏蔽连接通道；16、IGBT模块与控制电路板通信通道；17、控制电路模块输出通道；18、外部通信屏蔽罩；19、薄膜电容；20、母线接线座；21、DCDC壳体；22、IGBT模块；23、外部高压插件安装螺钉；24、控制电路板；25、三相接线座。

具体实施方式

如图1-4所示，根据整车布置方案，假设本实施例中高压插件、通信插件、冷却系统和DCDC输出插件如图2所示。本发明所揭示的基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，包括散热基板1、控制器上壳体2、DCDC壳体21、控制器上盖5、下隔离板13、上隔离板14和薄膜电容19。

如图3-4所示，所述上隔离板14与下隔离板13平行置于控制器上壳体2内部，控制器上盖板5盖于控制器上 壳体2上方，控制器上壳体2、上隔离板14与控制器上盖板5之间的空间通过竖直隔板隔成第一腔室100和第二腔室200，分别用于安装母线直流输入模块和三相交流输出模块。所述第一腔室100和第二腔室200的正面分别安装有分别对应与直流输入模块和三相交流输出模块连接的直流母线输入接口4和三相输出接口7。直流母线输入接口4和三相输出接口7之间设置有第一外部高压插件6，所述第二腔室200的侧面设置有第二外部高压插件8。根据整车布置需要第二外部高压插件8位于三相高压侧，并与直流母线输入接口4存在一定距离和干扰，所以在第一腔室100和第二腔室200之间的竖直隔板上为高压和低压线束预留2个屏蔽通道15。

所述薄膜电容19设置于控制器上壳体2内壁一内侧，上端与下端分别连接至上隔离板14与散热基板1，散热基板1安装于控制器上壳体2下方，所述上隔离板14、控制器上壳体2、薄膜电容19与下隔离板13之间形成第三腔室300，用于安装控制电路板；所述下隔离板13、控制器上壳体2、薄膜电容19与散热基板1之间形成第四腔室400，用于安装IGBT模块22；所述DCDC壳体21安装于散热基板1下方，DCDC壳体21与散热基板1之间形成第五腔室500，用于安装DCDC模块12。所述薄膜电容19和IGBT模块分别贴合在散热基板1上表面，DCDC模块贴合在散热基板1下表面。所述散热基板1通过冷却水接头11接入整车冷却系统。所述控制器上壳体2上还设置有透气阀3。

所述第四腔室400内设置一竖直隔板，竖直隔板与下隔离板13、控制器上壳体2之间形成第六腔体600，用于安装外部通信模块。所述第六腔体600使用钣金罩18进行防护隔离，用于保护控制器低压插件9的低压通信信号不受干扰。

具体实施中，见图5，控制器上部腔体分别用于安装三相交流输出模块、母线输入模块及外部取电模块，分别采用注塑工艺和焊接工艺将铜排、铜柱、屏蔽金属罩做成一体的三相接线座、母线接线座；母线输入通过铜柱穿过上、下隔离板进入控制器中部腔室，连接至薄膜电容，其中，铜柱通过屏蔽通道穿过腔体，连接在薄膜电容的集成铜排，使用长螺钉从控制器上腔体打入；同样的，IGBT模块22三相输出，采用三相接线座中注塑的铜柱通过屏蔽通道穿过上下隔离板进入控制器上腔体B，使用长螺钉将三相接线座铜柱与IGBT模块连接；控制电路模块24、IGBT驱动模块22通过专用通道16进行通信； DCDC模块12封闭在DCDC壳体21与散热基板1形成的第五腔体内，与其他模块充分隔绝，仅通过薄膜电容集成铜排取电，DCDC通信线束通过基板专用通道17连接至控制电路板24中；控制电路板24外部通信接口处安装有钣金屏蔽罩18保护通信信号不受干扰。各模块充分利用形成的腔体空间，各信号分别使用专用通道进行通信，结构紧凑，抗干扰能力强，实现分腔式模块化，控制器功率体积比也将得到大幅提升。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于小型集成的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：包括散热基板（1）、控制器上壳体（2）、DCDC壳体（21）、控制器上盖（5）、下隔离板（13）、上隔离板（14）和薄膜电容（19）；

所述上隔离板（14）与下隔离板（13）平行置于控制器上壳体（2）内部，控制器上盖板（5）盖于控制器上 壳体（2）上方，控制器上壳体（2）、上隔离板（14）与控制器上盖板（5）之间的空间通过竖直隔板隔成第一腔室（100）和第二腔室（200），分别用于安装母线直流输入模块和三相交流输出模块；

所述薄膜电容（19）设置于控制器上壳体（2）内壁一侧，上端与下端分别连接至上隔离板（14）与散热基板（1），散热基板（1）安装于控制器上壳体（2）下方，所述上隔离板（14）、控制器上壳体（2）、薄膜电容（19）与下隔离板（13）之间形成第三腔室（300），用于安装控制电路板；

所述下隔离板（13）、控制器上壳体（2）、薄膜电容（19）与散热基板（1）之间形成第四腔室（400），用于安装IGBT模块；

所述DCDC壳体（21）安装于散热基板（1）下方，DCDC壳体（21）与散热基板（1）之间形成第五腔室（500），用于安装DCDC模块。

2.根据权利要求1所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述第四腔室（400）内设置一竖直隔板，竖直隔板与下隔离板（13）、控制器上壳体（2）之间形成第六腔体（600），用于安装外部通信模块。

3.根据权利要求2所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述薄膜电容（19）和IGBT模块分别贴合在散热基板（1）上表面，DCDC模块贴合在散热基板（1）下表面。

4.根据权利要求3所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述第一腔室（100）和第二腔室（200）的正面分别安装有对应与直流输入模块和三相交流输出模块连接的直流母线输入接口（4）和三相输出接口（7）。

5.根据权利要求4所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：直流母线输入接口（4）和三相输出接口（7）之间设置有第一外部高压插件（6），所述第二腔室（200）的侧面设置有第二外部高压插件（8），在第一腔室（100）和第二腔室（200）之间的竖直隔板上为低压和高压线束预留2个屏蔽通道（15）。

6.根据权利要求2所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述第六腔体（600）使用钣金罩(18)进行防护隔离，用于保护低压通信信号不受干扰。

7.根据权利要求6所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述散热基板（1）通过冷却水接头（11）接入整车冷却系统。

8.根据权利要求1所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述控制器上壳体（2）上还设置有透气阀（3）。

9.根据权利要求5所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述第一腔室（100）和第二腔室（200）采用注塑工艺和焊接工艺将母线直流输入模块和三相交流输出模块，铜排、铜柱、屏蔽金属罩做成一体的三相接线座、母线接线座；母线输入通过铜柱穿过上、下隔离板进入控制器中部腔室，连接至薄膜电容，其中，铜柱通过屏蔽通道穿过腔体，连接在薄膜电容的集成铜排，使用长螺钉从控制器上腔体打入。

10.根据权利要求5所述的分腔式模块化控制器结构，其特征在于：所述IGBT模块三相输出，采用三相接线座中注塑的铜柱通过屏蔽通道穿过上下隔离板进入控制器上第二腔体，使用长螺钉将三相接线座铜柱与IGBT模块连接；控制电路板（24）、IGBT模块的线束插件通过专用通道（16）进行通信。