CN110254247A - 一种半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及功率半导体器件技术领域,公开了一种基于单管并联的半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车,该半桥功率模块组件采用固定于支撑结构件内的至少两个功率IGBT单管,并通过输出铜排、正极铜排和负极铜排将所述至少两个功率IGBT单管并联,以实现传统功率模块高功率、高电流密度输出的功能,且区别于传统功率模块,其兼容性更好。

Description

一种半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域,特别涉及一种半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车。
背景技术
电动汽车不同于传统燃油汽车,具有节能、环保、不依赖于石油等不可再生资源等特点,多年来在国内外政策支持大力发展下,已成为全球汽车工业中重要组成部分,且得到越来越广泛的应用。电动汽车动力系统中的核心部件为电机控制器,电机控制器的作用是进行电能变换,将车载电池的电能进行转换,并将电能提供至驱动电机,以驱使汽车行进。而在电机控制器中,以模块形式存在的功率组件是电机控制器必不可少的部分,其成本占到了电机控制器生成成本的40%左右。
在实现本发明过程中,发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题:目前,功率半导体器件技术为国外公司所垄断,不同厂商生产的功率模块或功率模块组件由于模块形式不同,在需要进行并联以调整功率等级时,其兼容性较差。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷,本发明的目的是提供一种兼容性较好的半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
为解决上述技术问题,第一方面,本发明实施例中提供了一种半桥功率模块组件,包括:
固定支撑结构件,设置有至少两个功率IGBT定位槽;
至少两个功率IGBT单管,固定于功率IGBT定位槽内,且包括:上桥臂功率IGBT单管和下桥臂功率IGBT单管;
输出铜排,置于所述固定支撑结构件设置有所述功率IGBT定位槽的一面,所述上桥臂功率IGBT单管的发射极针脚和下桥臂功率IGBT单管的集电极针脚与所述输出铜排激光钎焊为一体并通过所述输出铜排电连接;
正极铜排,置于所述输出铜排远离所述固定支撑结构件的一面,所述上桥臂功率IGBT单管的集电极针脚与所述正极铜排激光钎焊为一体并通过所述正极铜排用于与电池的直流正母线电连接;
负极铜排,置于所述正极铜排远离所述输出铜排的一面,所述下桥臂功率IGBT单管的发射极针脚与所述负极铜排激光钎焊为一体并通过所述负极铜排用于与所述电池的直流负母线电连接。
在一些实施例中,所述半桥功率模块组件还包括:
功率IGBT单管固定弹片,置于所述功率IGBT单管和所述输出铜排之间。
在一些实施例中,所述半桥功率模块组件还包括:
绝缘导热片,置于所述固定支撑结构件未放置所述功率IGBT单管的一面,且与所述功率IGBT单管位置相对。
在一些实施例中,所述半桥功率模块组件还包括:
第一绝缘膜,置于所述输出铜排和所述正极铜排之间;
第二绝缘膜,置于所述正极铜排和所述负极铜排之间。
在一些实施例中,所述正极铜排远离所述输出铜排的一面上设置有三个正极铜柱,用于作为与所述电池的直流正母线电连接的正极连接点;
所述负极铜排远离所述正极铜排的一面上设置有三个负极铜柱,用于作为与所述电池的直流负母线电连接的负极连接点。
在一些实施例中,所述半桥功率模块组件还包括:
集磁片和集磁片固定结构件,所述集磁片通过所述集磁片固定结构件固定在所述固定支撑结构件上。
为解决上述技术问题,第二方面,本发明实施例中提供了一种电机控制器功率组件,包括:IGBT驱动板,以及三个如上述第一方面所述的半桥功率模块组件,所述IGBT驱动板与所述半桥功率模块组件中的所述功率IGBT单管的针脚电连接,所述三个半桥功率模块组件分别用于驱动电机的U相、V相和W相。
在一些实施例中,所述电机控制器功率组件还包括:
电流传感器芯片,所述电流传感器芯片与所述IGBT驱动板激光钎焊为一体。
在一些实施例中,所述电机控制器功率组件还包括:
散热器,所述半桥功率模块组件通过所述固定支撑结构件固定在所述散热器上;
温度传感器,固定在所述散热器上。
为解决上述技术问题,第三方面,本发明实施例中提供了一种电动汽车,包括:电机和电机控制器,所述电机控制器包括如上述第二方面所述的电机控制器功率组件,所述电机与所述电机控制器功率组件电连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明实施例中提供了一种基于单管并联的半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车,该半桥功率模块组件采用固定于支撑结构件内的至少两个功率IGBT单管,并通过输出铜排、正极铜排和负极铜排将所述至少两个功率IGBT单管并联,以实现传统功率模块高功率、高电流密度输出的功能,且区别于传统功率模块,其兼容性更好。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种电动汽车的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种半桥功率模块组件的电气原理图;
图3是本发明实施例提供的一种电机控制器功率组件的电气原理图;
图4是本发明实施例提供的一种电机控制器功率组件的分解结构示意图;
图5是本发明实施例提供的一种半桥功率模块组件的分解结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,如果不冲突,本发明实施例中的各个特征可以相互结合,均在本申请的保护范围之内。另外,虽然在装置示意图中进行了功能模块划分,但是在某些情况下,可以以不同于装置中的模块划分。此外,本文所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定,仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。为了便于连接结构限定,本发明以半桥功率模块组件和电机控制器功率组件的安装顺序为参考进行部件的位置限定,例如,负极铜排置于正极铜排的上方。
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
新能源汽车的生产制造过程中,电池占制造成本的大头,其次就是电机、电控、电驱动零件等。而其中,作为驱动电机的元器件,电机控制器能够将车载电池的电能进行转换,提供至驱动电机,以驱使汽车行进,因此,电机控制器对功率密度的需求通常较大。功率模块组件作为电机控制器中的核心部件,其模块电流能够达到数百安培,传统的功率模块组件由于不同厂商生产的功率模块组件模块形式不同,兼容性较差且功率等级少。在需要灵活选择功率等级时,可以采用传统印制电路板来实现并联或以印制电路板作为铜排的过渡连接来实现并联以实现多种功率等级的选取,但这种方式连接点的可靠性比较差。
因此,为了解决传统模块成本高、兼容性和采购性差、可选的功率等级少等问题,本发明实施例提供了一种半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车,所述半桥功率模块组件采用单管并联的方式能够实现传统功率模块高功率、高电流密度输出的功能,且区别于传统功率模块,其兼容性更好、可选功率等级更多,且连接点可靠性更好。
首先,本发明实施例提供了一种新能源汽车,请参见图1,为本发明实施例提供的一种电动汽车10的结构示意图,该电动汽车10包括:电机11和电机控制器12,所述电机11与所述电机控制器12电连接。所述电机控制器12包括:电机控制器功率组件20,所述电机11与所述电机控制器功率组件20电连接。
根据安装在车辆位置上的不同,采用不同类型的所述电机11及相应的电机控制器12。例如,所述电机11的类型包括但不限于:集中式驱动电机、轮边式驱动电机或轮毂式驱动电机等。相应地,所述电机控制器12为设置有所述电机控制器功率组件20的单片机,用于驱动所述电机11,例如,可以是型号为TMS320F28034PNQ的微型控制器。
其次,本发明实施例提供了一种电机控制器功率组件,该电机控制器功率组件设置有三个半桥功率模块组件,分别用于驱动电机的U相、V相和W相。本发明实施例通过采用多个标准封装的小电流单管功率器件并联得到所述半桥功率模块组件,以实现电机控制器的大功率模块的功能。
进一步地,本发明实施例提供的半桥功率模块组件和电机控制器功率组件的电气原理图可分别参见图2和图3,图2和图3以四个功率IGBT单管并联组成半桥功率模块组件为例进行说明。如图2所示,四个功率IGBT单管Q1至Q4组成半桥功率模块组件的下桥臂,四个功率IGBT单管Q5至Q8组成半桥功率模块组件的上桥臂。其中,四个功率IGBT单管Q1至Q4的发射极相连,且连接至电池的直流负母线DC-;四个功率IGBT单管Q5至Q8的集电极相连,且连接至电池的直流正母线DC+;四个功率IGBT单管Q1至Q4的集电极和四个功率IGBT单管Q5至Q8的发射极相连,作为半桥功率模块组件的输出端OUTPUT。且如图3所示,三个半桥功率模块组件组成一个完整的电机控制器功率模块组件,其中,三个半桥功率模块组件的输出端OUTPUT分别对应驱动电机M的U相、V相和W相。
具体地,下面结合附图,对本发明实施例作进一步阐述。
本发明实施例提供了一种电机控制器功率组件,请参见图4,为本发明实施例提供的一种电机控制器功率组件20的分解结构示意图,图4所示的电机控制器功率组件20的电气连接原理基于图2和图3所示的电气原理图。所述电机控制器功率组件20包括:IGBT驱动板21和三个半桥功率模块组件30,所述IGBT驱动板21与所述半桥功率模块组件30中的功率IGBT单管的针脚电连接,所述三个半桥功率模块组件30分别用于驱动电机的U相、V相和W相。
所述IGBT驱动板21放置于所述三个半桥功率模块组件30的上方。所述IGBT驱动板21内设置有IGBT驱动芯片,所述IGBT驱动板21主要用于实现信号转换和功率IGBT单管的驱动,通过所述IGBT驱动板进行信号传输。所述IGBT驱动板21能够用于控制所述功率IGBT单管的导通和关断,同时还能够对所述功率IGBT单管进行保护。所述功率IGBT单管即为常见的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)管,即绝缘栅双极型晶体管。
在本发明实施例中,所述半桥功率模块组件30的数量为三个,且每一所述半桥功率模块组件30上设置有八个所述功率IGBT单管。所述三个半桥功率模块组件30具有相同的结构与功能,所述三个半桥功率模块的输出分别对应驱动电机M的U相、V相和W相,对应的原理图如图2和图3所示。
在其他的一些实施例中,所述半桥功率模块组件30的数量及所述功率IGBT单管的数量、所述IGBT驱动板21内部驱动芯片或该驱动板型号的选择可根据实际需要进行设置,不需要拘泥于本发明实施例的限定。
在一些实施例中,请继续参见图4,所述电机控制器功率组件20还包括:电流传感器芯片22,所述电流传感器芯片22与所述IGBT驱动板21激光钎焊为一体。
所述电流传感器芯片22预先焊接在所述IGBT驱动板21上,当所述IGBT驱动板21置于所述三个半桥功率模块组件30的上方并固定好之后,其位置处于所述三个半桥功率模块组件30的集磁片的中心位置,配合集磁片实现电流采样功能。具体地有关所述集磁片的相关说明请一并参考下述图5所示实施例。
在本发明实施例中,所述电流传感器芯片22的数量为三个,分别对应驱动电机M的U、V和W三相电流的采样。且三个所述电流传感器芯片22与所述IGBT驱动板21电连接,通过所述IGBT驱动板21集成U、V和W三相电流的采样。
在其他的一些实施例中,所述电流传感器芯片22的数量可根据所述半桥功率模块组件30的数量而设置,所述电流传感器芯片22的安装/固定位置可根据所述半桥功率模块组件30及其集磁片的实际位置进行设置,所述电流传感器芯片22的型号可根据实际需要进行选择,不需要拘泥于本发明实施例的限定。
在一些实施例中,请继续参见图4,所述电机控制器功率组件20还包括:散热器23和温度传感器24,所述半桥功率模块组件30通过固定支撑结构件固定在所述散热器23上;所述温度传感器24固定在所述散热器23上。
所述散热器23为液冷散热器,内含冷却液通道,冷却液通道均匀分布在所述三个半桥功率模块组件30的正下方,将所述三个半桥功率模块组件30的发热量通过冷却液带走,如图4所示电机控制器功率组件20中前后设置有两个水嘴分别为冷却液入口230和冷却液出口(未图示)。所述三个半桥功率模块组件30和温度传感器24均安装于所述散热器23上,所述三个半桥功率模块组件30通过其固定支撑结构件上的安装孔位进行定位,所述温度传感器24通过自身安装孔位进行定位。所述散热器23与所述三个半桥功率模块组件30中的绝缘导热片相接触,其中间用导热材料填充缝隙,以保证良好的导热性能。
所述温度传感器24通过镙钉固定于散热器25上,所述温度传感器24通过引线连接至所述IGBT驱动板21。具体地,通过接插件端子进行连接。所述IGBT驱动板21通过安装孔位固定所述散热器23上,通过所述IGBT驱动板21集成温度传感器24信号的处理。
在本发明实施例中,所述温度传感器24的数量为三个,分别邻近于所述三个半桥功率模块组件30进行安装,对应采样所述三个半桥功率模块组件30邻近处的温度,实时对所述三个半桥功率模块组件30的温度的监控,以实现实时对所述三个半桥功率模块组件30进行温度保护,防止所述三个半桥功率模块组件30因温度过高而损坏。
在其他的一些实施例中,所述散热器23不限于为所述液冷散热器,也可以是风冷等其他类型的散热器,所述散热器23和所述温度传感器24具体型号可根据实际需要进行选择,所述温度传感器24的数量和安装位置可根据所述半桥功率模块组件30的数量和位置进行设置,不需要拘泥于本发明实施例的限定。
本发明实施例还提供了一种半桥功率模块组件,请参见图5,为本发明实施例提供的一种半桥功率模块组件30的分解结构示意图,图5所示的电机控制器功率组件30的电气连接原理基于图2所示的电气原理图。所述半桥功率模块组件30包括:固定支撑结构件31、功率IGBT单管32、输出铜排33、正极铜排34和负极铜排35。
所述固定支撑结构件31设置有至少两个功率IGBT定位槽310。所述功率IGBT单管32至少为两个,固定于功率IGBT定位槽310内,且包括:上桥臂功率IGBT单管321和下桥臂功率IGBT单管322。每一所述功率IGBT单管32节设置有三个针脚,分别为门极、集电极和发射极,所述门极连接至图4所示的IGBT驱动板21进行驱动控制,进而控制所述功率IGBT单管32的通断。所述的固定支撑结构件31由绝缘材料制成。
在本发明实施例中,所述功率IGBT单管32的数量为8个,分别包括4个所述上桥臂功率IGBT单管321和4个所述下桥臂功率IGBT单管322。每个所述功率IGBT单管32的三个针脚均90度向上折弯并预涂导热材料处理后,然后放置于所述固定支撑结构件31的功率IGBT定位槽310内。
在其他的一些实施例中,所述功率IGBT单管32及相应的所述功率IGBT定位槽310的数量可根据实际需要进行设置,所述功率IGBT单管32的型号可根据实际需要进行选择,每个所述功率IGBT单管32的三个针脚的弯折方向需要根据所述半桥功率模块组件30的组装方式进行设置,不需要拘泥于本发明实施例的限定。
所述输出铜排33置于所述固定支撑结构件31设置有所述功率IGBT定位槽310的一面,所述上桥臂功率IGBT单管321的发射极针脚和下桥臂功率IGBT单管322的集电极针脚与所述输出铜排33激光钎焊为一体并通过所述输出铜排33电连接。
具体地,所述输出铜排33放置于所述固定支撑结构件31的上方,所述输出铜排33设置有多个通孔,所述半桥功率模块组件30中的所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述输出铜排33上的通孔。其中,所述上桥臂功率IGBT单管321的发射极针脚和所述下桥臂功率IGBT单管322的集电极针脚穿过输出铜排33的通孔位置为焊接位置,运用激光钎焊工艺对焊接位置进行焊接。
所述正极铜排34置于所述输出铜排33远离所述固定支撑结构件31的一面,所述上桥臂功率IGBT单管321的集电极针脚与所述正极铜排34激光钎焊为一体并通过所述正极铜排34用于与电池的直流正母线电连接。
具体地,所述正极铜排34设置有多个通孔,所述半桥功率模块组件30中的所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述正极铜排34的通孔。其中,所述上桥臂功率IGBT单管321的集电极针脚穿过所述正极铜排34的通孔位置为焊接位置,运用激光钎焊工艺对焊接位置进行焊接。
所述负极铜排35置于所述正极铜排34远离所述输出铜排33的一面,所述下桥臂功率IGBT单管322的发射极针脚与所述负极铜排35激光钎焊为一体并通过所述负极铜排35用于与所述电池的直流负母线电连接。
具体地,所述负极铜排35设置有多个通孔,所述半桥功率模块组件30中的所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述负极铜排35的通孔。其中,所述下桥臂功率IGBT单管322的发射极针脚穿过所述负极铜排35的通孔位置为焊接位置,运用激光钎焊工艺对焊接位置进行焊接。
本发明实施例中提供了一种基于单管并联的半桥功率模块组件,该半桥功率模块组件采用固定于支撑结构件内的至少两个功率IGBT单管,并通过输出铜排、正极铜排和负极铜排将所述至少两个功率IGBT单管并联,以实现传统功率模块高功率、高电流密度输出的功能,且区别于传统功率模块,其兼容性更好。
在一些实施例中,请继续参见图5,所述半桥功率模块组件30还包括:功率IGBT单管固定弹片320,所述功率IGBT单管固定弹片320置于所述功率IGBT单管32和所述输出铜排33之间。
所述功率IGBT单管固定弹片320放置于所述固定支撑结构件31上,通过镙钉实现固定。所述功率IGBT单管固定弹片320的固定点位于固定支撑结构件31上,所述功率IGBT单管固定弹片320分别从两侧为所述功率IGBT单管32提供固定压力。所述功率IGBT单管固定弹片320的两侧弹片处于所述功率IGBT单管32的上方,用于给所述功率IGBT单管32施加压力,以使所述功率IGBT单管32、下述的绝缘导热片36和如上图4所示的散热器23能够紧密接触。
本发明实施例通过设置所述功率IGBT单管固定弹片320对所述功率IGBT单管32进行固定,通过对所述功率IGBT单管32与所述固定支撑结构件320同平面高度差的精确控制,以实现对所述功率IGBT单管固定弹片320的形变量的精确控制,以及实现对各个所述功率IGBT单管32固定压力量化控制,且能够保证所述功率IGBT单管32与所述固定支撑结构件320的一致性较好。
在本发明实施例中,一个所述功率IGBT单管固定弹片320实现两个所述功率IGBT单管32的固定,所述功率IGBT单管固定弹片320的数量为4个。
在其他的一些实施例中,所述功率IGBT单管固定弹片320的数需要根据所述功率IGBT单管32的实际数量及所述功率IGBT单管固定弹片320的实际大小、构造等进行选择和设置,不需要拘泥于本发明是实施例的限定。
在一些实施例中,请继续参见图5,所述半桥功率模块组件30还包括:绝缘导热片36,置于所述固定支撑结构件31未放置所述功率IGBT单管32的一面,且与所述功率IGBT单管32位置相对。
所述绝缘导热片36预涂导热材料后贴于图4所示电机控制器功率组件20的散热器23上,所述固定支撑结构件31放置于所述绝缘导热片36的上方,所述绝缘导热片36处于所述固定支撑结构件31下方的的限位槽内,并通过镙钉将所述绝缘导热片36和所述固定支撑结构件31固定于所述散热器23上。所述绝缘导热片36可以分为两片或多片,以减小单片面积,从而解决绝缘导热片36在装配过程易裂的问题。
在一些实施例中,请继续参见图5,所述半桥功率模块组件30还包括:第一绝缘膜371和第二绝缘膜372,所述第一绝缘膜371置于所述输出铜排33和所述正极铜排34之间;所述第二绝缘膜372置于所述正极铜排34和所述负极铜排35之间。
所述第一绝缘膜371设置有多个通孔,所有的所述功率IGBT单管32的门极、集电极和发射极针脚均穿过所述第一绝缘膜371的通孔。所述正极铜排34放置于所述第一绝缘膜371的上方,所述第一绝缘膜371的主要作用是在所述正极铜排34与所述输出铜排33之间提供绝缘防护功能。
所述第二绝缘膜372放置于所述正极铜排34的上方,所述第二绝缘膜372设置有多个通孔,所有的所述功率IGBT单管32的门极、集电极和发射极针脚均穿过所述第二绝缘膜372的通孔。所述负极铜排35放置于所述第二绝缘膜372上方,所述第二绝缘膜372的主要作用是在所述正极铜排34与所述负极铜排35之间提供绝缘保护功能。
在一些实施例中,请继续参见图5,所述正极铜排34远离所述输出铜排33的一面上设置有三个正极铜柱340,用于作为与所述电池的直流正母线电连接的正极连接点;所述负极铜排35远离所述正极铜排34的一面上设置有三个负极铜柱350,用于作为与所述电池的直流负母线电连接的负极连接点。所述三个正极铜柱340和所述三个负极铜柱350还用于配合图4所示电机控制器功率组件20的整机安装。
在一些实施例中,请继续参见图5,所述半桥功率模块组件30还包括:集磁片38和集磁片固定结构件380,所述集磁片38通过所述集磁片固定结构件380固定在所述固定支撑结构件31上。
所述集磁片38预先和所述固定支撑结构件31组合安装,所述集磁片38设置在所述固定支撑结构件31右端的限位槽内,并通过所述集磁片固定结构件380从所述集磁片38的下方安装在所述固定支撑结构件31上,然后通过镙钉实现固定。所述集磁片38中心位置的下方设置有图4所示的所述电流传感器芯片22,配合所述电流传感器芯片22实现电流的采样,并将采样电流输出至所述IGBT驱动板21进行集成处理。
在安装图4所示的电机控制器功率组件20时,请一并参见图4和图5,本发明实施例以从下往上的顺序对所述电机控制器功率组件20进行安装:
首先,将所述温度传感器24通过镙钉固定于所述散热器23上。
其次,将所述半桥功率模块组件30中绝缘导热片36分贴装于所述散热器23上,其位置与所述半桥功率模块组件30内的固定支撑结构件31进行配合定位,所述固定支撑结构件31通地镙钉固定于散热器23上。
接着,将所述半桥功率模块组件30内的功率IGBT单管32通过功率IGBT单管固定弹片320固定于散热器23上。所述三个半桥功率模块组件30与散热器23之间安装制作方法完全相同。
进一步地,将所述电流传感器芯片22贴片于所述IGBT驱动板21上并预先焊接在所述IGBT驱动板21上。
然后,将所述IGBT驱动板21放置于所述三个半桥功率模块组件30上,所述半桥功率模块组件30内的功率IGBT单管32的针脚穿过所述IGBT驱动板21上的多个焊盘孔进行焊接。其中,所有的所述功率IGBT单管32的门极和发射极均焊接在所述IGBT驱动板21上,所有的所述功率IGBT单管32的集电极中至少有一个所述功率IGBT单管32的集电极针脚焊接在所述IGBT驱动板21上。
最后,将所述温度传感器24通过引线连接至所述IGBT驱动板21上,以实现在所述IGBT驱动板21上进行温度信号处理与传输。
在安装图5所示的半桥功率模块组件30时,请一并参见图4和图5,本发明实施例以从下往上的顺序对所述半桥功率模块组件30进行安装:
首先,将各个所述功率IGBT单管32按90度向上折弯后放置于所述固定支撑结构件31的各个所述功率IGBT定位槽310内,所述绝缘导热片36放置于所述功率IGBT单管32的正下方,并通过所述功率IGBT单管固定弹片320对所述功率IGBT单管32进行固定,使所述功率IGBT单管32、所述绝缘导热片36和所述散热器23紧密接触,三者之间用导热材料填充缝隙。
其次,将所述输出铜排33放置于所述固定支撑结构件31上方,所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述输出铜排33上的通孔,其中所述上桥臂功率IGBT单管321的发射极针脚和所述下桥臂功率IGBT单管322的集电极针脚穿过所述输出铜排33的通孔进行焊接。且再将所述第一绝缘膜371放置于所述输出铜排33的上方,所述第一绝缘膜371设置有多个通孔,所有所述功率IGBT单管32的门极、集电极和发射极针脚穿过所述第一绝缘膜371的通孔。
接着,将所述正极铜排34放置于所述第一绝缘膜371上方,所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述正极铜排34上的通孔,其中所述上桥臂功率IGBT单管321的集电极针脚穿过所述正极铜排34的通孔进行焊接。且再将所述第二绝缘膜372放置于所述正极铜排34的上方,所述第二绝缘膜372设置有多个通孔,所有上所述功率IGBT单管32的门极、集电极和发射极针脚穿过所述第二绝缘膜372的通孔。
然后,将所述负极铜排35放置于所述第二绝缘膜372的上方,所述功率IGBT单管32的所有针脚穿过所述负极铜排35上的通孔,其中所述下桥臂功率IGBT单管322的发射极针脚穿过所述负极铜排35的通孔进行焊接。
在本发明实施例的安装过程中,所述功率IGBT单管32的集电极和发射极针脚与所述输出铜排33、所述正极铜排34和所述负极铜排35进行焊接时,皆采用激光钎焊工艺进行焊接。
进一步地,将所述集磁片38放置于所述输出铜排33右端的正下方,所述集磁片固定结构件380将所述集磁片38固定于所述固定支撑结构件31的右端上,所述集磁片38穿过所述IGBT驱动板21右端的开孔槽,使得所述IGBT驱动板21上对应位置的电流传感器芯片22处于所述集磁片38的中心位置。
最后,将所述三个正极铜柱340放置于所述正极铜排34上方,作为电池的正极连接点,将所述三个负极铜柱350放置于负极铜排35上方,作为电池的负极连接点。所述三个正极铜柱340和所述三个负极铜柱350均穿过所述IGBT驱动板21的通孔。
本发明实施例中提供了一种基于单管并联的半桥功率模块组件、电机控制器功率组件及电动汽车,该半桥功率模块组件采用固定于支撑结构件内的至少两个功率IGBT单管,并通过输出铜排、正极铜排和负极铜排将所述至少两个功率IGBT单管并联,以实现传统功率模块高功率、高电流密度输出的功能,且区别于传统功率模块,其兼容性更好。
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;在本发明的思路下,以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;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中所记载的技术方案进行修改,或者对其中区域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中技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半桥功率模块组件,其特征在于,包括:
固定支撑结构件,设置有至少两个功率IGBT定位槽;
至少两个功率IGBT单管,固定于功率IGBT定位槽内,且包括:上桥臂功率IGBT单管和下桥臂功率IGBT单管;
输出铜排,置于所述固定支撑结构件设置有所述功率IGBT定位槽的一面,所述上桥臂功率IGBT单管的发射极针脚和下桥臂功率IGBT单管的集电极针脚与所述输出铜排激光钎焊为一体并通过所述输出铜排电连接;
正极铜排,置于所述输出铜排远离所述固定支撑结构件的一面,所述上桥臂功率IGBT单管的集电极针脚与所述正极铜排激光钎焊为一体并通过所述正极铜排用于与电池的直流正母线电连接;
负极铜排,置于所述正极铜排远离所述输出铜排的一面,所述下桥臂功率IGBT单管的发射极针脚与所述负极铜排激光钎焊为一体并通过所述负极铜排用于与所述电池的直流负母线电连接。
2.根据权利要求1所述的半桥功率模块组件,其特征在于,所述半桥功率模块组件还包括:
功率IGBT单管固定弹片,置于所述功率IGBT单管和所述输出铜排之间。
3.根据权利要求1所述的半桥功率模块组件,其特征在于,所述半桥功率模块组件还包括:
绝缘导热片,置于所述固定支撑结构件未放置所述功率IGBT单管的一面,且与所述功率IGBT单管位置相对。
4.根据权利要求1所述的半桥功率模块组件,其特征在于,所述半桥功率模块组件还包括:
第一绝缘膜,置于所述输出铜排和所述正极铜排之间;
第二绝缘膜,置于所述正极铜排和所述负极铜排之间。
5.根据权利要求1所述的半桥功率模块组件,其特征在于,
所述正极铜排远离所述输出铜排的一面上设置有三个正极铜柱,用于作为与所述电池的直流正母线电连接的正极连接点;
所述负极铜排远离所述正极铜排的一面上设置有三个负极铜柱,用于作为与所述电池的直流负母线电连接的负极连接点。
6.根据权利要求1所述的半桥功率模块组件,其特征在于,所述半桥功率模块组件还包括:
集磁片和集磁片固定结构件,所述集磁片通过所述集磁片固定结构件固定在所述固定支撑结构件上。
7.一种电机控制器功率组件,其特征在于,包括:IGBT驱动板,以及三个如上述权利要求1-6任一项所述的半桥功率模块组件,所述IGBT驱动板与所述半桥功率模块组件中的所述功率IGBT单管的针脚电连接,所述三个半桥功率模块组件分别用于驱动电机的U相、V相和W相。
8.根据权利要求7所述的电机控制器功率组件,其特征在于,所述电机控制器功率组件还包括:
电流传感器芯片,所述电流传感器芯片与所述IGBT驱动板激光钎焊为一体。
9.根据权利要求7所述的电机控制器功率组件,其特征在于,所述电机控制器功率组件还包括:
散热器,所述半桥功率模块组件通过所述固定支撑结构件固定在所述散热器上;
温度传感器,固定在所述散热器上。
10.一种电动汽车,其特征在于,包括:电机和电机控制器,所述电机控制器包括如上述权利要求7-9任一项所述的电机控制器功率组件,所述电机与所述电机控制器功率组件电连接。
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