CN108880283A - 电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及向上引出功率端子的电机控制器。包括散热器底板、电容器模块、功率模块、驱动主控PCB板和绝缘内盖，电容器模块与功率模块并列安装在散热器底板上，驱动主控PCB板和绝缘内盖覆设在电容器模块的上方，电容器模块和功率模块上方空间内分布正、负极输入及三相交流输出铜柱，功率模块交流输出端子与三相输出铜柱通过铜排电性连接，正、负极输入及三相交流输出铜柱穿过驱动主控PCB板和绝缘内盖的通孔，使正、负极输入和三相交流输出端子向上引出到壳体上腔体内与转接铜排或电机的接线端子相连接，正、负极输入铜柱的转接铜排套穿过电磁兼容EMC磁环。电机控制器实现了控制器小体积、集成化，实现了硬件成本的降低。

Description

电机控制器

技术领域

本发明属于电动车电机控制器领域，特别涉及一种向上引出功率端子的电机控制器。

背景技术

电机控制器是用来控制电动汽车，驱动电机启动、运行、进退、速度、停止的控制部件，是电动汽车的三大核心部件之一。

通常电机控制器以IGBT功率模块及位于其上部的逆变控制器PCB板为核心，在IGBT模块直流输入侧平行位置安装滤波电容器模块，将电容器模块直流输入侧和IGBT模块交流输出侧用铜排连接到与电池电机接线端子相连接的接线槽位置，同时连接铜排上设置电流传感器并将信号线连接上主控电路板PCB；为方便装配控制器，接线槽一般与IGBT和电容器模块处于大致水平位置；为后期电动车辆总装时电机控制器与电池、电机接线方便，接线槽处一般在控制器上盖或壳体上留有专用的密封盖。

电机控制器内部电路结构复杂，元器件和结构件通过控制器上盖开口处装入壳体内，装配工作难度较高，目前的电机控制器向小体积、低成本、集成化方向发展的空间还非常大。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现控制器小体积、集成化，帮助实现硬件成本的降低，且向上引出功率端子的电机控制器。

本发明的技术解决方案所述电机控制器，其特殊之处在于，所述电机控制器包括散热器底板、电容器模块、功率模块、驱动主控PCB板和绝缘内盖，所述电容器模块与所述功率模块并列安装在所述散热器底板上，所述驱动主控PCB板和所述绝缘内盖覆设在所述电容器模块的上方，所述电容器模块和所述功率模块上方空间内分布的正、负极输入及三相交流输出铜柱，所述三相交流输出端子与所述三相输出铜柱通过铜排电性连接，所述正、负极输入及所述三相交流输出铜柱穿过所述驱动主控PCB板和所述绝缘内盖的通孔，使正、负极输入和三相交流输出端子向上引出到壳体上腔体内与转接铜排或电机的接线端子相连接，所述正、负极输入铜柱的转接铜排套穿过电磁兼容EMC磁环。

作为优选所述驱动主控PCB板设有贴装式电流传感器、供铜柱穿过的通孔、装有接插口向上的连接器；连接器与控制器外部相连接，同时所述驱动主控PCB板与所述功率模块的信号驱动接口位置引出信号线连接。

作为优选：所述驱动主控PCB板包括控制板单元和驱动板单元，所述控制板单元包括中央处理器MCU、与中央处理器MCU连接的外围检测电路；所述驱动板单元包括PWM驱动电路、与PWM驱动电路连接的IGBT功率模块；所述中央处理器MCU与所述PWM驱动电路之间还分别连接电源电路、PWM信号逻辑处理电路、PWM信号硬件互锁电路、硬件故障逻辑处理信号模块、IGBT温度信号处理电路。

作为优选：所述功率模块选用IGBT模块、MOSFET模块中的一种。

作为优选：所述绝缘内盖由绝缘材料构成，分布有对应正、负极输入和三相交流输出铜柱的通孔，其表面分割若干框格、框格底部设置的转接铜排、转接铜排上分别设置的转接螺钉组成。

作为优选：所述电机控制器还包括壳体、与壳体可拆卸式连接的上盖和设置于壳体上部腔体空间的绝缘内盖，所述正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱通过壳体的通孔设置在壳体上、下腔体之间。

作为优选：所述连接器接插口通过壳体上表面对应的通孔引出到壳体上表面密闭腔体空间以外区域，在壳体上腔体空间内开设驱动主控PCB板系统软件烧录端子的通孔，在控制器总装或后期系统维护时通过所述通孔连接设备进行软件的录入。

作为优选：所述壳体上腔体内的正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱与穿过壳体侧面的电缆密闭通孔的接线端子相连接，在壳体上表面靠近电缆密闭通孔附近设置转接螺钉位，绝缘内盖上的转接螺钉固定柱连接正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱的转接铜排，且电池电机连接线端子和转接铜排一并固定到转接螺钉上；所述正、负极输入铜柱与对应转接螺钉位连接的转接铜排上套穿过电磁兼容EMC磁环。

作为优选：所述壳体下腔体空间内侧的上表面设置有主芯片散热块，主芯片散热块与驱动主控PCB板的主控芯片通过绝缘导热片间接接触，接触面是芯片的上表面，或者是芯片贴装在PCB板下侧时，芯片的安装PCB板底面上侧，并利用壳体在电机控制器运行时对主控芯片进行散热。

作为优选：所述EMC磁环的一块同时套穿正、负极转接铜排，或者，两块EMC磁环分别套穿正负极转接铜排。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

⑴本发明的电机控制器将各种电路连接集成到一片PCB电路板上，缩小了体积，提高了空间利用率；正负极输入端子和交流U\V\W输出端子就近与上方的输出铜柱连接，缩减了引出铜排的长度，接线端子由壳体上方腔体引出，节省了散热器底板上接线端子槽的面积，由此降低了铜排和散热器底板的结构硬件成本；由于采用一体的具有上下两个相对独立腔体的密闭外壳，使得上盖无需再设专用接线槽密封盖。

⑵本发明的控制器结构件数量得到明显减少，特别是控制器整体组装工作在完全开放的散热器底板上进行，产品装配工作变得更加简易。

⑶本发明的电机控制器在上部腔体内设置系统软件烧录端子接口，使电机控制器方便在后期录入或更改不同种类、类型的电机驱动软件，从而使电机控制器硬件整体可以作为一项独立的系统配件进行买卖交易，改善现在电动汽车产业中电机和电机控制器封闭式的产业链状态，可以使市场上不同的电机和电机控制器整体硬件借助软件自由组合搭配，构成电机驱动系统，从而提高电机控制器产业的整体效益。

⑷在下腔体空间内侧的上表面设置有主芯片散热块，主芯片散热块与驱动主控PCB板的主控芯片通过绝缘导热片间接接触，利用壳体在电机控制器运行时对主控芯片进行散热，提高其可靠性。

附图说明

图1是本发明电机控制器的功率模块、电容器模块安装示意图；

图2是本发明电机控制器的正、负极、三相交流铜柱连接示意图；

图3是本发明电机控制器的驱动主控PCB板装配示意图；

图4是本发明电机控制器的壳体内视图；

图5是本发明电机控制器的壳体装配示意图；

图6是本发明电机控制器的侧截面结构图；

图7是本发明电机控制器上腔体内的装配示意图；

图8是本发明电机控制器的控制电路框图。

主要组件符号说明：

IGBT模块1 U相输出端子11 V相输出端子12 W相输出端子13

电容器模块2 U相输出铜柱21 V相输出铜柱22 W相输出铜柱23

铜排24 正极输入铜柱25 负极输入铜柱26 散热器底板3

主控PCB板4 电流传感器41 连接器42 烧录端子43

主控芯片44 壳体5 电缆密闭通孔51 接线端子52

转接螺钉位53 通孔55 散热块56 绝缘内盖6

转接螺钉61 转接铜排62 EMC磁环63 绝缘导热片64

上盖7

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

请参阅图1、图2所示，本发明向上引出功率端子的电机控制器，采用三只IGBT模块1和电容器模块2平行并列安装于散热器底板3上；三只IGBT模块1的交流输出端子包括U相输出端子11、V相输出端子12和W相输出端子13；交流输出铜柱包括U相输出铜柱21、V相输出铜柱22、W相输出铜柱23、正极输入铜柱25和负极输入铜柱26；三只IGBT模块1的交流输出端子就近与相对应的交流输出铜柱通过铜排24连接；且所有铜柱位于三只IGBT模块1和电容器模块2安装位置对应上部空间的同一个平面内；其中IGBT模块1可用MOSFET模块替换。

请参阅图1、图2所示，所述平面上方设置有驱动主控PCB板4，所述驱动主控PCB板4包括检测电路、PWM信号硬件互锁电路、外围电路、驱动板电路、开关电源及驱动电路(图未示)，且装有电流传感器41的驱动主控PCB板4穿过铜柱进行安装，同时驱动主控PCB板4上装有接插口向上的连接器42，同时驱动主控PCB板4与IGBT模块1的信号驱动接口位置引出信号线进行连接。

请参阅图4所示，所述壳体5为一体成型的防护壳体，为下表面开放的空腔长方体，壳体5上表面下陷，壳体5分别与上盖7和散热器底板3形成上、下两个相对独立的腔体空间；壳体5从上向下安装，使电容器模块2、三只IGBT模块1和驱动主控PCB板4完全装入壳体5的下腔体内。

请参阅图3、图4所示，正、负极输入铜柱和U\V\W输出铜柱穿过壳体5的通孔位于壳体5上腔体空间内；连接器42接插口通过壳体5上表面对应的通孔引出到壳体5上表面密闭腔体空间以外区域。

请参阅图3、图4所示，在上腔体空间内开设驱动主控PCB板4的系统软件烧录端子43的通孔55，在控制器总装或者后期系统维护时通过此孔连接设备进行软件的录入。

请参阅图3至图5所示，壳体5上腔体内的正、负极输入铜柱和U\V\W输出铜柱与穿过壳体5侧面的电缆密闭通孔51的接线端子(图未示)相连接，为保证连接可靠，在壳体5上表面靠近电缆密闭通孔51附近设置转接螺钉位53，设置于上部腔体空间的绝缘内盖6，其上的转接螺钉61固定住连接正、负极输入铜柱和U\V\W输出铜柱的转接铜排62，且电池电机连接线端子(图未示)和转接铜排62一并固定到转接螺钉61上。

请参阅图5、图7所示，正、负极输入铜柱与对应转接螺钉位53连接的转接铜排62上套穿过电磁兼容EMC磁环63，电磁兼容EMC磁环63可以为锌锰磁块，用于改善电磁兼容EMC。

请参阅图6所示，在下腔体空间内侧的上表面设置有主芯片散热块56，主芯片散热块56与驱动主控PCB板4的主控芯片44通过绝缘导热片64间接接触，利用壳体5在电机控制器运行时对主控芯片44进行散热，提高其可靠性；所述上盖7与壳体5可拆卸式连接。

请参阅图1、图2、图3、图5、图7所示，散热器底板3可以是水冷散热器、风冷散热器或各种散热器形式连接的安装底板。

本实施例中，铜柱垂直向上延伸，可以是圆柱形、方柱形或者扁平导电铜排一体构成的垂直连接固定点。

请参阅图3所示，装有贴装式电流传感器41的驱动主控PCB板4穿过铜柱进行安装，PCB板上对应输出铜柱位置有通孔，通孔与电流传感器41穿孔同轴安装，电流传感器41可以贴装在驱动主控PCB板4的上表面，也可以在下表面贴装。

请参阅图8所示，所述驱动主控PCB板还包括控制板单元和驱动板单元，所述控制板单元包括中央处理器MCU、与中央处理器MCU连接的外围检测电路；所述驱动板单元包括PWM驱动电路、与PWM驱动电路连接的IGBT功率模块；所述中央处理器MCU与所述PWM驱动电路之间还分别连接电源电路、PWM信号逻辑处理电路、PWM信号硬件互锁电路、硬件故障逻辑处理信号模块、IGBT温度信号处理电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，所述电机控制器包括散热器底板、电容器模块、功率模块、驱动主控PCB板和绝缘内盖，所述电容器模块与所述功率模块并列安装在所述散热器底板上，所述驱动主控PCB板和所述绝缘内盖覆设在所述电容器模块的上方，所述电容器模块和所述功率模块上方空间内分布的正、负极输入及三相交流输出铜柱，所述功率模块交流输出端子与所述三相输出铜柱通过铜排电性连接，所述正、负极输入及所述三相交流输出铜柱穿过所述驱动主控PCB板和所述绝缘内盖的通孔，使正、负极输入和三相交流输出端子向上引出到壳体上腔体内与转接铜排或电机的接线端子相连接，所述正、负极输入铜柱的转接铜排套穿过电磁兼容EMC磁环。

2.根据权利要求1所述电机控制器，其特征在于，所述驱动主控PCB板设有贴装式电流传感器、供铜柱穿过的通孔、装有接插口向上的连接器；连接器与控制器外部相连接，同时所述驱动主控PCB板与所述功率模块的信号驱动接口位置引出信号线连接。

3.根据权利要求2所述电机控制器，其特征在于，所述驱动主控PCB板包括控制板单元和驱动板单元，所述控制板单元包括中央处理器MCU、与中央处理器MCU连接的外围检测电路；所述驱动板单元包括PWM驱动电路、与PWM驱动电路连接的IGBT功率模块；所述中央处理器MCU与所述PWM驱动电路之间还分别连接电源电路、PWM信号逻辑处理电路、PWM信号硬件互锁电路、硬件故障逻辑处理信号模块、IGBT温度信号处理电路。

4.根据权利要求1所述电机控制器，其特征在于，所述功率模块选用IGBT模块、MOSFET模块中的一种。

5.根据权利要求1所述电机控制器，其特征在于，所述绝缘内盖由绝缘材料构成，分布有对应正、负极输入和三相交流输出铜柱的通孔，其表面分割若干框格、框格底部设置的转接铜排、转接铜排上分别设置的转接螺钉组成。

6.根据权利要求1所述电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括壳体、与壳体可拆卸式连接的上盖和设置于壳体上部腔体空间的绝缘内盖，所述正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱通过壳体的通孔设置在壳体上、下腔体之间。

7.根据权利要求2所述电机控制器，其特征在于，所述连接器接插口通过壳体上表面对应的通孔引出到壳体上表面密闭腔体空间以外区域，在壳体上腔体空间内开设驱动主控PCB板系统软件烧录端子的通孔，在控制器总装或后期系统维护时通过所述通孔连接设备进行软件的录入。

8.根据权利要求6所述电机控制器，其特征在于，所述壳体上腔体内的正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱与穿过壳体侧面的电缆密闭通孔的接线端子相连接，在壳体上表面靠近电缆密闭通孔附近设置转接螺钉位，绝缘内盖上的转接螺钉固定柱连接正、负极输入铜柱和所述三相输出铜柱的转接铜排，且电池电机连接线端子和转接铜排一并固定到转接螺钉上；所述正、负极输入铜柱与对应转接螺钉位连接的转接铜排上套穿过电磁兼容EMC磁环。

9.根据权利要求6所述电机控制器，其特征在于，所述壳体下腔体空间内侧的上表面设置有主芯片散热块，主芯片散热块与驱动主控PCB板的主控芯片通过绝缘导热片间接接触，接触面是芯片的上表面，或者是芯片贴装在PCB板下侧时，芯片的安装PCB板底面上侧，并利用壳体在电机控制器运行时对主控芯片进行散热。

10.根据权利要求1或8所述电机控制器，其特征在于，所述EMC磁环的一块同时套穿正、负极转接铜排，或者，两块EMC磁环分别套穿正负极转接铜排。