CN108667272B - 单电机逆变器总成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单电机逆变器总成，其包括主箱体、IGBT模块、驱动板、驱动板散热垫片、三相母排、三相母排固定支架、电流传感器、直流母线电容、放电电阻、直流母排接线座总成、上箱体、控制板、屏蔽罩、排线、高压直流接插件和高压交流接插件。本发明采用直流母排接线座总成，使得单电机逆变器的集成度更高，结构更紧凑；将IGBT模块、电容、直流母排接线座总成、控制板等零部件按照特定位置分别安装在主箱体和上箱体上，充分利用了空间，使得体积更小、功率密度更高；电容、直流母排接线座总成、直流母排固定支架、控制板有定位，使得装配更加方便；控制板上带有屏蔽罩，直流输入端接Y电容，使得电磁兼容性更好；集成了高压空调接插件和保险丝，不需要再增加一个给空调压缩机供电的结构，集成度更高。
Description
技术领域
本发明属于逆变器领域，特别涉及一种单电机逆变器总成。
背景技术
随着环境污染和石油能源的消耗，电动汽车发展已成为共识，尤其是在更严格的排放法规出台后，电动汽车发展更是迫在眉睫。逆变器作为电动汽车的关键部件，对其要求也会更高。
现有技术中的逆变器很多表现为体积大、功率密度低、集成度低、安全性差等，很难满足日趋严格的整车需求和法规要求。
发明内容
针对上述现有技术方案的不足，本发明的目的是提供一种高功率密度的单电机逆变器总成，既能满足整车布局便利，同时又兼具集成度高、结构紧凑、安全性高、电磁兼容性好等优点。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种单电机逆变器总成，其包括主箱体、IGBT模块、驱动板、驱动板散热垫片、三相母排、三相母排固定支架、电流传感器、直流母线电容、放电电阻、直流母排接线座总成、上箱体、控制板、屏蔽罩、排线、高压直流接插件和高压交流接插件；
所述IGBT模块固定在主箱体上，所述主箱体的水道与IGBT模块的冷却管路连通；
所述驱动板散热垫片粘贴于驱动板背面的元器件上，将驱动板散热支架放在IGBT模块上，将粘贴有驱动板散热垫片的驱动板放置在驱动板散热支架和IGBT模块上，用螺钉将驱动板和IGBT模块连接；再将驱动板和IGBT模块的引脚焊接；
所述驱动板散热支架通过螺栓与主箱体连接；
所述三相母排穿过电流传感器，并设置于三相母排固定支架内；所述三相母排的一端与IGBT模块连接，另一端与高压交流接插件连接；
所述三相母排固定支架的底面有定位销孔，与主箱体的内壁上形成的定位销配合定位，并被固定于所述主箱体的内壁上；
所述直流母线电容安装于IGBT模块一侧，所述直流母线电容一侧的铜排与IGBT模块连接；另一侧的铜排中的两根铜排分别与直流母排接线座总成的正极母排和负极母排连接，另一侧的铜排中的另外两根铜排与固定在主箱体上的放电电阻连接；
所述直流母排接线座总成放置在直流母线电容的直流输入侧，固定在主箱体上，所述直流母排接线座总成的一端与直流母线电容连接，另一端与高压直流接插件连接；
所述上箱体固定于所述主箱体上，所述控制板固定在上箱体上，所述屏蔽罩固定在控制板上方；
所述控制板与驱动板通过排线传递信号，所述电流传感器通过电流传感器线束连接到驱动板。
可选的，所述主箱体形成进水水道和出水水道，所述进水水道的进水口通过过盈配合及柱面密封胶连接有进水管，所述出水水道的出水口过盈配合及柱面密封胶连接有出水管；所述主箱体的进水水道的另一端通过O型圈与IGBT模块的冷却管路的进口连通，所述IGBT模块的冷却管路的出口通过O型圈与所述主箱体的出水水道的另一端连通。
可选的，所述驱动板与IGBT模块的外形基本一致。
可选的，所述三相母排固定支架内有凸筋；所述三相母排固定支架上还设置有卡扣，用于固定线束。
可选的，所述直流母线电容两端有4个固定点，用螺栓固定在主箱体上；所述直流母线电容的底面设置有直流母线电容散热垫片。
可选的，所述单电机逆变器总成还包括高压空调接插件，所述高压空调接插件固定在上箱体上，并位于上箱体的外部，所述高压空调接插件的正极线束连接在正极母排上，所述高压空调接插件的负极线束通过高压空调保险丝连接在负极母排上。
可选的，所述单电机逆变器总成还包括低压信号接插件，所述低压信号接插件固定在上箱体上，并位于所述上箱体的外部，通过线束与控制板连接；所述电流传感器通过电流传感器线束连接到驱动板，再通过排线传递到控制板上。
可选的，所述上箱体开设有安装压力平衡元件的凹槽，所述压力平衡元件安装于所述凹槽内。
可选的，所述上箱体的侧面开设有维修孔，逆变器端盖装在维修孔上，与端盖互锁接插件松动配合。
可选的，所述单电机逆变器总成还包括高压直流输入互锁接插件和高压空调互锁接插件，所述高压直流输入互锁接插件固定在直流母排接线座总成上，所述高压空调互锁接插件与集成在直流母排接线座总成上的接口对配，逆变器端盖互锁接插件固定在端盖上，与集成在直流母排接线座总成上的另一接口对配，所述逆变器端盖互锁接插件、高压直流输入互锁接插件和高压空调互锁接插件之间用线束形成串联后一起连接到驱动板再通过排线传递到控制板。
本发明具有如下有益效果：本发明采用直流母排接线座总成，使得单电机逆变器的集成度更高，结构更紧凑；将IGBT模块、电容、直流母排接线座总成、控制板等零部件按照特定位置分别安装在主箱体和上箱体上，充分利用了空间，使得体积更小、功率密度更高；电容、直流母排接线座总成、直流母排固定支架、控制板有定位，使得装配更加方便；控制板上带有屏蔽罩，直流输入端接直流母排接线座总成的Y电容，使得电磁兼容性更好；集成了高压空调接插件和保险丝，不需要再增加一个给空调压缩机供电的结构，集成度更高；设计了直流接插件互锁、高压空调互锁、逆变器端盖互锁，安全性更高；驱动板、电容下方有散热垫，控制板下方也可根据需要增加散热结构，能够有效降低驱动板、控制板上发热大的元器件和电容的温度，更加安全可靠。
附图说明
图1为本发明的单电机逆变器的爆炸结构示意图；
图2为本发明的单电机逆变器的主箱体部分组件正面示意图；
图3为本发明的单电机逆变器的上箱体部分组件背面示意图；
图4为本发明的单电机逆变器的主箱体部分组件背面示意图；
图5为本发明的单电机逆变器的主箱体与IGBT水道连接示意图；
图中标记示意为：1.主箱体，2.IGBT模块，3.驱动板，4.驱动板散热支架，5.驱动板散热垫片，6.O型圈，7.三相母排，7-1.U相母排，7-2.V相母排，7-3.W相母排，8.三相母排固定支架，9.电流传感器，10.直流母线电容散热垫片，11.直流母线电容，12.放电电阻，13.直流母排接线座总成，14.高压空调保险丝，15.上箱体，16.控制板，17.屏蔽罩，18.排线，19.低压信号接插件，20.高压空调接插件，21.压力平衡元件，22.产品标签，23.警告标签，24.逆变器端盖，25.逆变器端盖密封圈，26.端盖互锁接插件，27.高压直流接插件，28.高压交流接插件，29.碗型塞，30.出水管，31.定位销，32.高压直流输入互锁接插件，33.高压空调互锁接插件，34.进水管，35.IGBT模块的冷却管路。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种单电机逆变器总成，其包括主箱体1、IGBT模块2、驱动板3、驱动板散热支架4、驱动板散热垫片5、O型圈6、三相母排7(其中U相母排7-1、V相母排7-2、W相母排7-3)、三相母排固定支架8、电流传感器9、直流母线电容散热垫片10、直流母线电容11、放电电阻12、直流母排接线座总成13、上箱体15、控制板16、屏蔽罩17、排线18、低压信号接插件19、高压空调接插件20、压力平衡元件21、产品标签22、警告标签23、逆变器端盖24、逆变器端盖密封圈25、端盖互锁接插件26、高压直流接插件27和高压交流接插件28。
所述主箱体1压铸成型，其中形成进水水道和出水水道，所述进水水道的进水口(一端)通过过盈配合及柱面密封胶连接有进水管，所述出水水道的出水口(一端)过盈配合及柱面密封胶连接有出水管；所述出水水道为V型，尾端靠碗型塞29及柱面密封胶密封；主箱体1内部有多个螺纹孔，用于固定IGBT模块2、直流母线电容11等零部件。主箱体1设置了整车安装点及接地点。主箱体设置了定位销31，用于上箱体15装配定位。
所述IGBT模块2用螺钉固定在主箱体1上，所述主箱体1的进水水道的另一端通过O型圈6与IGBT模块2的冷却管路的进口连通，所述IGBT模块的冷却管路的出口通过O型圈6与所述主箱体1的出水水道的另一端连通，从而使得冷却液从进水口进入，流过IGBT模块的冷却管路，从出水口排出，实现对IGBT模块2的冷却。
所述驱动板3的长和宽与IGBT模块2的长和宽基本保持一致，即其外形基本一致，由此使得所述单电机逆变器总成的空间利用更好，结构更紧凑。
所述驱动板散热垫片5粘贴于驱动板3背面的元器件上，尤其是高发热元器件上，驱动板散热垫片5采用较软材质，避免压缩变形时对高发热元器件压力太大损伤元器件。
将驱动板散热支架4放在IGBT模块2上，然后将粘贴有驱动板散热垫片5的驱动板3放置在驱动板散热支架4和IGBT模块2上，先用螺钉将驱动板3和IGBT模块2连接，再将驱动板3和IGBT模块2的引脚焊接，增加了驱动板3的抗振性能和连接可靠性。
所述驱动板散热支架4冲压形成，通过螺栓与主箱体1连接，用于将元器件的热量通过驱动板散热垫片5和驱动板散热支架4传递到主箱体1上，由此能够有效降低元器件温度，增加使用寿命。
所述三相母排7包括U相母排7-1、V相母排7-2和W相母排7-3，所述三相母排7穿过电流传感器9，并设置于三相母排固定支架8内；所述三相母排7的一端与IGBT模块2连接，另一端与高压交流接插件28连接，用于将交流电通过高压交流接插件28传至电机。
所述三相母排固定支架8能够保证三相母排7与高压交流接插件28连接良好，避免三相母排7与高压交流接插件28线连接出现高温失效，三相母排固定支架8内有凸筋，既利于尺寸控制，又便于三相母排7安装，所述三相母排固定支架8的底面有定位销孔，与主箱体1的内壁上形成的定位销配合定位，便于装配，同时，所述三相母排固定支架上还设置有卡扣，用于固定线束。
所述电流传感器9能够对交流电电流进行实时监控，便于对电机进行控制，电流传感器9为三联式电流传感器，体积小，线束出线方便。
所述直流母线电容11是薄膜电容，安装于IGBT模块2一侧，所述直流母线电容11采用两侧出铜排的方式，使布置更为灵活，其中，所述直流母线电容11一侧出6根铜排，与IGBT模块2连接，另一侧出4根铜排，其中两根铜排分别与直流母排接线座总成13的正极母排和负极母排连接，另外两根铜排与固定在主箱体上的放电电阻12连接，所述放电电阻12实现被动放电功能，能够在规定时间内将母线电压降低到安全限值内。
所述直流母线电容11两端有4个固定点，用螺栓固定在主箱体1上，并设计有加强筋，提高所述直流母线电容的外壳强度；而且，所述直流母线电容还设置有定位筋，便于所述直流母线电容11的装配；所述直流母线电容的底面设置有直流母线电容散热垫片10，将所述直流母线电容11的热量传递给主箱体1，能够有效降低所述直流母线电容温度。
所述直流母排接线座总成13放置在直流母线电容11直流输入侧，用螺钉固定在主箱体1上，所述直流母排接线座总成13的一端与直流母线电容连接，另一端与高压直流接插件连接。
其中，所述直流母排接线座总成13可以采用CN201810145329.5中的结构，其包括正极母排和负极母排，通过一体化注塑结构能够保证正极母排和负极母排之间的绝缘可靠性和装配便利性。
所述上箱体15压铸成型，并固定于所述主箱体1上，所述控制板16固定在上箱体上，所述屏蔽罩17由钢板冲压形成，固定在控制板16上方，起到电磁屏蔽作用。
所述控制板16与驱动板3通过排线18传递信号，排线18折弯更灵活，所占空间小，使结构更紧凑。
所述高压空调接插件20固定在上箱体15上，并位于上箱体15的外部，其正极线束连接在正极母排上，其负极线束通过高压空调保险丝14连接在负极母排上，所述直流母排接线座总成13上安装了高压空调保险丝14，防止电流过大起到保护作用。低压信号接插件19固定在上箱体15上，并位于所述上箱体15的外部，通过线束与控制板16连接。所述电流传感器9通过电流传感器线束连接到驱动板3，再通过排线18传递到控制板16上。
所述上箱体15开设有安装压力平衡元件21的凹槽，压力平衡元件21能够保持逆变器内外压力平衡。凹槽不可置于顶面，以免积水影响功能。
所述上箱体15提供整车安装点和接地点，同时侧面开设有装拆整车高压线束和维修保险丝的维修孔。
所述逆变器端盖24压铸成型，装在维修孔上，与端盖互锁接插件26松动配合，补偿由装配引起的公差，防止端盖互锁接插件26公母端对配不上。
所述高压互锁包括高压直流输入互锁、高压空调互锁、逆变器端盖互锁，高压直流输入互锁接插件32固定在直流母排接线座总成13上，高压空调互锁接插件33与集成在直流母排接线座总成13上的接口对配，逆变器端盖互锁接插件26固定在端盖24上，与集成在直流母排接线座总成13上的另一接口对配，三个接插件之间用线束形成串联后一起连接到驱动板3再通过排线18传递到控制板16上，最终传递给整车。当其中一个互锁事件发生后，高压回路被断开，电压能够在规定时间内降低到规定限制。
所述主箱体1与上箱体15之间通过密封胶密封，高压直流接插件27、高压交流接插件28、高压空调接插件20、低压信号接插件19自带密封圈，端盖24用于高压线束拆装，因此密封要便于拆卸，使用密封圈25进行密封，逆变器总成的防护等级能达到IP6K7和IPX9K。
所述产品标签22设置于所述逆变器端盖24上，并且所述警告标签23设置于所述上箱体15上，以通过所述产品标签22记载该单电机逆变器的参数，并通过警告标签23记载警告的内容。
本发明采用直流母排接线座总成，使得单电机逆变器的集成度更高，结构更紧凑；将IGBT模块、电容、直流母排接线座总成、控制板等零部件按照特定位置分别安装在主箱体和上箱体上，充分利用了空间，使得体积更小、功率密度更高；电容、直流母排接线座总成、直流母排固定支架、控制板有定位，使得装配更加方便；控制板上带有屏蔽罩，直流输入端接直流母排接线座总成的Y电容，使得电磁兼容性更好；集成了高压空调接插件和保险丝，不需要再增加一个给空调压缩机供电的结构，集成度更高；设计了直流接插件互锁、高压空调互锁、逆变器端盖互锁，安全性更高；驱动板、电容下方有散热垫，控制板下方也可根据需要增加散热结构，能够有效降低驱动板、控制板上发热大的元器件和电容的温度，更加安全可靠。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种单电机逆变器总成，其特征在于，包括主箱体、IGBT模块、驱动板、驱动板散热垫片、三相母排、三相母排固定支架、电流传感器、直流母线电容、放电电阻、直流母排接线座总成、上箱体、控制板、屏蔽罩、排线、高压直流接插件、高压交流接插件、高压直流输入互锁接插件、高压空调互锁接插件和逆变器端盖互锁接插件；
所述IGBT模块固定在主箱体上，所述主箱体的水道与IGBT模块的冷却管路连通；
所述驱动板散热垫片粘贴于驱动板背面的元器件上，将驱动板散热支架放在IGBT模块上，将粘贴有驱动板散热垫片的驱动板放置在驱动板散热支架和IGBT模块上，用螺钉将驱动板和IGBT模块连接；再将驱动板和IGBT模块的引脚焊接；
所述驱动板散热支架通过螺栓与主箱体连接；
所述三相母排穿过电流传感器，并设置于三相母排固定支架内；所述三相母排的一端与IGBT模块连接，另一端与高压交流接插件连接；
所述三相母排固定支架内有凸筋，所述三相母排固定支架上还设置有用于固定线束的卡扣，所述三相母排固定支架的底面有定位销孔，与主箱体的内壁上形成的定位销配合定位，并被固定于所述主箱体的内壁上；
所述直流母线电容安装于IGBT模块一侧，所述直流母线电容一侧的铜排与IGBT模块连接；另一侧的铜排中的两根铜排分别与直流母排接线座总成的正极母排和负极母排连接，另一侧的铜排中的另外两根铜排与固定在主箱体上的放电电阻连接；
所述直流母排接线座总成放置在直流母线电容的直流输入侧，固定在主箱体上，所述直流母排接线座总成的一端与直流母线电容连接，另一端与高压直流接插件连接；
所述上箱体固定于所述主箱体上，所述控制板固定在上箱体上，所述屏蔽罩固定在控制板上方；
所述控制板与驱动板通过排线传递信号，所述电流传感器通过电流传感器线束连接到驱动板；
所述主箱体形成进水水道和出水水道，所述进水水道的进水口通过过盈配合及柱面密封胶连接有进水管，所述出水水道的出水口过盈配合及柱面密封胶连接有出水管；所述主箱体的进水水道的另一端通过O型圈与IGBT模块的冷却管路的进口连通，所述IGBT模块的冷却管路的出口通过O型圈与所述主箱体的出水水道的另一端连通；
所述直流母线电容两端有4个固定点，用螺栓固定在主箱体上；所述直流母线电容的底面设置有直流母线电容散热垫片；
所述上箱体的侧面开设有维修孔，逆变器端盖装在维修孔上，与端盖互锁接插件松动配合；
所述高压直流输入互锁接插件固定在直流母排接线座总成上，所述高压空调互锁接插件与集成在直流母排接线座总成上的接口对配，逆变器端盖互锁接插件固定在端盖上，与集成在直流母排接线座总成上的另一接口对配，所述逆变器端盖互锁接插件、高压直流输入互锁接插件和高压空调互锁接插件之间用线束形成串联后一起连接到驱动板再通过排线传递到控制板。
2.根据权利要求1所述的单电机逆变器总成，其特征在于，所述驱动板与IGBT模块的外形基本一致。
3.根据权利要求1所述的单电机逆变器总成，其特征在于，还包括高压空调接插件，所述高压空调接插件固定在上箱体上，并位于上箱体的外部，所述高压空调接插件的正极线束连接在正极母排上，所述高压空调接插件的负极线束通过高压空调保险丝连接在负极母排上。
4.根据权利要求1所述的单电机逆变器总成，其特征在于，还包括低压信号接插件，所述低压信号接插件固定在上箱体上，并位于所述上箱体的外部，通过线束与控制板连接；所述电流传感器通过电流传感器线束连接到驱动板，再通过排线传递到控制板上。
5.根据权利要求1所述的单电机逆变器总成，其特征在于，所述上箱体开设有安装压力平衡元件的凹槽，所述压力平衡元件安装于所述凹槽内。
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