CN111769729A - 一种单管igbt并联电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种单管IGBT并联电机控制系统，涉及IGBT领域，包括IGBT组件、控制驱动一体化电路板、叠层母排、电容、三相铜排注塑件和IGBT用散热器，所述IGBT组件每一相的结构和对应连接关系都相同，其中A相由并联的第一A相上桥臂IGBT‑和第二A相上桥臂IGBT‑连接并联的第一A相下桥臂IGBT‑和第二A相下桥臂IGBT‑构成，且IGBT组件与叠层母排和电容的输出铜排‑连接，采用750V/340A多管IGBT并联技术，同时采用了不同方式的直连互焊工艺，相比市面上的单管方案可靠性和一致性更好，该设计具有结构紧凑、集成度高、重量轻、平台扩展灵活等技术特点，同时设计上省去了传统的螺栓连接和线束连接，装配更加简便，适合自动化批量制造，也为更高自动化程度装配提供了工艺基础。
Description
技术领域
本发明涉及IGBT领域，具体涉及一种单管IGBT并联电机控制系统。
背景技术
传统的并联电机控制系统，一般采用单管方案，可靠性较差，同时结构上体积一般较大，内部松散，通常采用螺栓连接、线束连接等方式，元器件之间还需要填充导热硅脂，不仅造成体积大重量大，而且系统热阻一般比较大，可靠性也不是很理想。
而且，元器件一般体积很小，一个个的组装，不管是线束连接还是用螺栓固定，都需要人工操作，生产效率比较低，不适合自动化批量制造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单管IGBT并联电机控制系统，采用750V/340A多管IGBT并联技术，同时采用了不同方式的直连互焊工艺，相比市面上的单管方案可靠性和一致性更好，该设计具有结构紧凑、集成度高、重量轻、平台扩展灵活等技术特点，同时设计上省去了传统的螺栓连接和线束连接，装配更加简便，适合自动化批量制造，也为更高自动化程度装配提供了工艺基础。
一种单管IGBT并联电机控制系统，包括IGBT组件、控制驱动一体化电路板、叠层母排、电容、三相铜排注塑件和IGBT用散热器，所述IGBT组件每一相的结构和对应连接关系都相同，其中A相由并联的第一A相上桥臂IGBT和第二A相上桥臂IGBT连接并联的第一A相下桥臂IGBT和第二A相下桥臂IGBT构成，且IGBT组件与叠层母排和电容的输出铜排连接；
所述IGBT用散热器的右侧设有电容安装槽，所述电容固定安装在电容安装槽内，所述三相铜排注塑件固定连接在IGBT用散热器的左侧，所述叠层母排包括负极母排和三相输出铜排，所述负极母排上还设有母排焊接端子，所述三相输出铜排下方设有传感器用屏蔽罩，且三相输出铜排与三相铜排注塑件一体成型，所述控制驱动一体化电路板固定连接在电容的外壳和三相铜排注塑件上，并盖住叠层母排。
优选的，所述IGBT组件的上桥IGBT门极信号端子和下桥IGBT门极信号端子，与控制驱动一体化电路板直接焊接，IGBT组件的上桥IGBT集电极与电容输出铜排的正极通过激光焊接，IGBT组件的上桥IGBT发射极和下桥IGBT集电极激光焊接在一起，再与三相输出铜排通过激光焊接连接，作为控制系统三相输出端，IGBT组件的下桥IGBT发射极端子与负极母排焊接，负极母排上的母排焊接端子激光焊接在电容输出铜排的负极上。
优选的，所述IGBT组件通过真空焊接工艺直接焊接在IGBT用散热器上的IGBT焊接用凸台上。
优选的，所述负极母排和三相输出铜排采用叠层母排工艺构成叠层母排。
优选的，所述所述电容的外侧设有高压直流输入端子。
优选的，所述IGBT用散热器为水冷散热器，其两端各设有一个散热器冷却水管，且IGBT用散热器内还设有散热器翅片。
优选的，所述控制驱动一体化电路板，其上设有电流传感器安装槽，电流传感器安装槽内安装有传感器，控制驱动一体化电路板安装到位后，传感器正好位于三相输出铜排的正上方，同时位于传感器用屏蔽罩的正中心位置。
优选的，所述IGBT组件每一相的每个桥臂还能够由3个或4个IGBT管并联组成。
本发明的优点在于：结构简单，采用750V/340A多管IGBT并联技术，同时采用了不同方式的直连互焊工艺，相比市面上的单管方案可靠性和一致性更好，该设计具有结构紧凑、集成度高、重量轻、平台扩展灵活等技术特点，同时设计上省去了传统的螺栓连接和线束连接，装配更加简便，适合自动化批量制造，也为更高自动化程度装配提供了工艺基础。
附图说明
图1为本发明装置前侧视角的结构爆炸图；
图2为本发明装置后侧视角的结构爆炸图；
图3为本发明装置装配好后的内部结构示意图；
其中，1、IGBT管，1-1、第一A相上桥臂IGBT，1-2、第二A相上桥臂IGBT，1-3、第一A相下桥臂IGBT，1-4、第二A相下桥臂IGBT，2、控制驱动一体化电路板，2-1、电流传感器安装槽，3、叠层母排，3-1、负极母排，3-2、三相输出铜排，3-3、母排焊接端子，4、电容，4-1、高压直流输入端子，4-2、电容输出铜排，5、传感器用屏蔽罩，6、三相铜排注塑件，7、IGBT用散热器，7-1、IGBT焊接用凸台，7-2、散热器冷却水管，7-3、电容安装槽，8、散热器翅片，101、上桥IGBT门极信号端子，102、上桥IGBT集电极端子，103、上桥IGBT发射极端子，104、下桥IGBT门极信号端子，105、下桥IGBT集电极端子，106下桥IGBT发射极端子。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，一种单管IGBT并联电机控制系统，包括IGBT组件1、控制驱动一体化电路板2、叠层母排3、电容4、三相铜排注塑件6和IGBT用散热器7，所述IGBT组件1每一相的结构和对应连接关系都相同，其中A相由并联的第一A相上桥臂IGBT1-1和第二A相上桥臂IGBT1-2连接并联的第一A相下桥臂IGBT1-3和第二A相下桥臂IGBT1-4构成，且IGBT组件1与叠层母排3和电容4的输出铜排4-2连接；
所述IGBT用散热器7的右侧设有电容安装槽7-3，所述电容4固定安装在电容安装槽7-3内，所述三相铜排注塑件6固定连接在IGBT用散热器7的左侧，所述叠层母排3包括负极母排3-1和三相输出铜排3-2，所述负极母排3-1上还设有母排焊接端子3-3，所述三相输出铜排3-2下方设有传感器用屏蔽罩5，且三相输出铜排3-2与三相铜排注塑件6一体成型，所述控制驱动一体化电路板2固定连接在电容4的外壳和三相铜排注塑件6上，并盖住叠层母排3。
所述IGBT组件1的上桥IGBT门极信号端子101和下桥IGBT门极信号端子104与控制驱动一体化电路板2直接焊接，IGBT组件1的上桥IGBT集电极102与电容输出铜排4-2的正极通过激光焊接，IGBT组件1的上桥IGBT发射极103和下桥IGBT集电极105激光焊接在一起，再与三相输出铜排3-2通过激光焊接连接，作为控制系统三相输出端，IGBT组件1的下桥IGBT发射极端子106与负极母排3-1焊接，负极母排3-1上的母排焊接端子3-3激光焊接在电容输出铜排4-2的负极上。
所述IGBT组件1通过真空焊接工艺直接焊接在IGBT用散热器7上的IGBT焊接用凸台7-1上。
所述负极母排3-1和三相输出铜排3-2采用叠层母排工艺构成叠层母排3。
所述所述电容4的外侧设有高压直流输入端子4-1。
所述IGBT用散热器7为水冷散热器，其两端各设有一个散热器冷却水管7-2，且IGBT用散热器7内还设有散热器翅片8。
所述控制驱动一体化电路板2，其上设有电流传感器安装槽2-1，电流传感器安装槽2-1内安装有传感器，控制驱动一体化电路板2安装到位后，传感器正好位于三相输出铜排3-2的正上方，同时位于传感器用屏蔽罩5的正中心位置。
所述IGBT组件1每一相的每个桥臂还能够由3个或4个IGBT管并联组成。
具体实施方式及原理：
选用750V/340A单管IGBT，控制器峰值电流能力400Arms，每个桥臂由2个管子并联，三相全桥共12个单管，12管子分两排并排布置，通过真空焊接工艺与散热器直接焊接，省去了传统的导热硅脂，降低了系统热阻；
IGBT散热器7与电容4、三相铜排注塑件6底板一体化设计，IGBT散热器7内部设置散热器翅片8，采用翅片结构设计，以增大有效散热面积，IGBT散热器7上下面通过摩擦焊接工艺焊接成型，结构更加紧凑，散热器表面做镀镍处理；
直流端电容4安装在电容安装槽7-3上，位于IGBT组件1的侧边，电容4的电容输出铜排4-2与IGBT组件1的输入端子和叠层母排3采用激光焊接工艺直连，代替常规的螺栓紧固连接方式，降低主回路电感，同时提高了系统可靠性；
三相输出铜排3-2和负极母排3-1采用叠层母排工艺，降低寄生电感，三相输出铜排3-2与IGBT组件1的上桥IGBT发射极103和下桥IGBT集电极105激光焊接在一起，负极母排3-1与下桥IGBT发射极端子106采用激光焊接工艺直接焊接，三相输出铜排3-2另外一端直接与电机三相绕组连接；
相电流传感器采用磁感应芯片技术，替代传统的HALL传感器技术，磁感应芯片安装在控制驱动一体化电路板1上的电流传感器安装槽2-1上，传感器用屏蔽罩5与三相输出铜排3-2一体化注塑，芯片正下方为三相输出铜排3-2，三相输出铜排3-2下方为传感器用屏蔽罩5，三相输出铜排3-2和传感器用屏蔽罩5之间通过注塑材料绝缘，传感器用屏蔽罩5通过注塑方式固定；
控制板和驱动板采用一体化设计组成控制驱动一体化电路板2，控制驱动一体化电路板2固定在电容4外壳和三相铜排注塑件6上，驱动焊盘与IGBT门极引脚之间锡焊连接，同时与电容4正极引脚直接焊接，用于母线电压采样。
基于上述，本发明结构简单，采用750V/340A多管IGBT并联技术，同时采用了不同方式的直连互焊工艺，相比市面上的单管方案可靠性和一致性更好，该设计具有结构紧凑、集成度高、重量轻、平台扩展灵活等技术特点，同时设计上省去了传统的螺栓连接和线束连接，装配更加简便，适合自动化批量制造，也为更高自动化程度装配提供了工艺基础。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (8)
1.一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于，包括IGBT组件(1)、控制驱动一体化电路板(2)、叠层母排(3)、电容(4)、三相铜排注塑件(6)和IGBT用散热器(7)，所述IGBT组件(1)每一相的结构和对应连接关系都相同，其中A相由并联的第一A相上桥臂IGBT(1-1)和第二A相上桥臂IGBT(1-2)连接并联的第一A相下桥臂IGBT(1-3)和第二A相下桥臂IGBT(1-4)构成，且IGBT组件(1)与叠层母排(3)和电容(4)的输出铜排(4-2)连接；
所述IGBT用散热器(7)的右侧设有电容安装槽(7-3)，所述电容(4)固定安装在电容安装槽(7-3)内，所述三相铜排注塑件(6)固定连接在IGBT用散热器(7)的左侧，所述叠层母排(3)包括负极母排(3-1)和三相输出铜排(3-2)，所述负极母排(3-1)上还设有母排焊接端子(3-3)，所述三相输出铜排(3-2)下方设有传感器用屏蔽罩(5)，且三相输出铜排(3-2)与三相铜排注塑件(6)一体成型，所述控制驱动一体化电路板(2)固定连接在电容(4)的外壳和三相铜排注塑件(6)上，并盖住叠层母排(3)。
2.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述IGBT组件(1)的上桥IGBT门极信号端子(101)和下桥IGBT门极信号端子(104)与控制驱动一体化电路板(2)直接焊接，IGBT组件(1)的上桥IGBT集电极(102)与电容输出铜排(4-2)的正极通过激光焊接，IGBT组件(1)的上桥IGBT发射极(103)和下桥IGBT集电极(105)激光焊接在一起，再与三相输出铜排(3-2)通过激光焊接连接，作为控制系统三相输出端，IGBT组件(1)的下桥IGBT发射极端子(106)与负极母排(3-1)焊接，负极母排(3-1)上的母排焊接端子(3-3)激光焊接在电容输出铜排(4-2)的负极上。
3.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述IGBT组件(1)通过真空焊接工艺直接焊接在IGBT用散热器(7)上的IGBT焊接用凸台(7-1)上。
4.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述负极母排(3-1)和三相输出铜排(3-2)采用叠层母排工艺构成叠层母排(3)。
5.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述所述电容(4)的外侧设有高压直流输入端子(4-1)。
6.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述IGBT用散热器(7)为水冷散热器，其两端各设有一个散热器冷却水管(7-2)，且IGBT用散热器(7)内还设有散热器翅片(8)。
7.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述控制驱动一体化电路板(2)上设有电流传感器安装槽(2-1)，电流传感器安装槽(2-1)内安装有传感器，控制驱动一体化电路板(2)安装到位后，传感器正好位于三相输出铜排(3-2)的正上方，同时位于传感器用屏蔽罩(5)的正中心位置。
8.根据权利要求1所述的一种单管IGBT并联电机控制系统，其特征在于：所述IGBT组件(1)每一相的每个桥臂还能够由3个或4个IGBT管并联组成。
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| CN113473756A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-10-01 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种单管功率模块组件与应用其的电机控制器及纯电汽车 |
| WO2022242115A1 (zh) * | 2021-05-20 | 2022-11-24 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机控制器功率模组及电动车 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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