CN111800986A - 一种基于分立器件的电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机控制器技术领域，具体公开了一种基于分立器件的电机控制器，包括控制电路板、屏蔽板、驱动电路板、功率模组、冷却器和电容。其中，控制电路板和驱动电路板均固定于屏蔽板，且控制电路板和驱动电路板分别位于屏蔽板的上下两侧，可通过屏蔽板将控制电路板和驱动电路板屏蔽隔离，以避免两者产生的电磁场相互影响，并且结构紧凑；功率模组和电容均固定于冷却器，且功率模组和电容分别位于冷却器的上下两侧，可通过冷却器对功率模组及电容进行散热，并且结构紧凑；功率模组包括功率器件，功率器件作为功率模组的主要发热元件，功率器件与冷却器的上表面贴合，便于将功率器件产生的热量及时散发，保证对主要发热元件的强力散热。

Description

一种基于分立器件的电机控制器

技术领域

本发明涉及电机控制器技术领域，尤其涉及一种基于分立器件的电机控制器。

背景技术

基于分立器件的电机控制器在结构上更容易优化，便于系统高度集成、小型化。同时，基于分立器件的电机控制器更容易根据系统功率等级控制成本、降低成本。一些第三代功率半导体，如碳化硅，目前市场上并无大功率汽车级模块产品，只能选择多个分立器件并联实现大功率逆变器。

现有基于分立器件的电机控制器，如申请号为CN201220445283.7的前期专利中公开了一种交流控制器及其功率模块，具体地，多贴片功率开关器件FET并联布置在铝基板上形成功率变换主电路的基于分立器件的电机控制器，该类基于分立器件的电机控制器的铝基板单面布板，一般只布置功率器件，功率器件散热器布置在铝基板反面侧，不利于功率器件的迅速散热，且不利于基于分立器件的电机控制器的集成度和紧凑性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于分立器件的电机控制器，以解决相关技术中基于分立器件的电机控制器的功率器件散热能力较差，集成度低、结构不紧凑的问题。

本发明提供一种基于分立器件的电机控制器，该基于分立器件的电机控制器包括：

控制电路板、屏蔽板、驱动电路板、功率模组、冷却器和电容，所述控制电路板和所述驱动电路板均固定于所述屏蔽板，且所述控制电路板和所述驱动电路板分别位于所述屏蔽板的上下两侧，所述功率模组和所述电容均固定于所述冷却器，且所述功率模组和所述电容分别位于所述冷却器的上下两侧；

所述功率模组包括功率器件，所述功率器件与所述冷却器的上表面贴合。

作为电机控制器的优选技术方案，所述冷却器包括具有冷却腔的壳体，以及设置于所述冷却腔的内壁的多个翅片，所述壳体设有与所述冷却腔连通的进液口和与所述冷却腔连通的出液口。

作为电机控制器的优选技术方案，所述功率器件与所述冷却器的上表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。

作为电机控制器的优选技术方案，所述电容与所述冷却器的下表面贴合，所述电容与所述冷却器的下表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。

作为电机控制器的优选技术方案，所述功率模组包括功率模组电路板，设置于所述功率模组电路板的板载正负铜排，以及夹紧组件；

所述板载正负铜排和所述功率器件均位于所述功率模组电路板的下侧，所述板载正负铜排用于连接所述功率器件和电池，所述功率器件与所述冷却器的上表面贴合，且所述功率器件由所述夹紧组件固定于所述冷却器。

作为电机控制器的优选技术方案，所述功率模组包括还包括设置于所述功率模组电路板的吸收电路和保护电路，所述吸收电路和所述保护电路均位于所述功率模组电路板的上侧。

作为电机控制器的优选技术方案，所述夹紧组件包括压紧件以及螺纹连接件，所述功率器件包括本体和与所述本体连接的引脚，所述引脚与所述功率模组电路板焊接，所述本体位于所述压紧件和所述冷却器的上表面之间，所述螺纹连接件穿过所述压紧件并与所述冷却器螺纹连接，以使所述压紧件将所述本体压紧于所述冷却器的上表面。

作为电机控制器的优选技术方案，所述功率模组还包括设置于所述功率模组电路板上的板载三相铜排，所述板载三相铜排位于所述功率模组电路板的下侧，且所述板载三相铜排连接所述功率器件和电机。

作为电机控制器的优选技术方案，所述基于分立器件的电机控制器还包括电流传感器电路板，所述电流传感器电路板上设有三个电流传感器，所述功率模组电路板的上表面设有三个铜柱，三个铜柱均靠近所述功率模组电路板宽度方向一侧的边缘，三个所述铜柱上一一对应的插接于三个所述电流传感器。

作为电机控制器的优选技术方案，所述功率器件的数量为多个，多个所述功率器件并排且间隔设置。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种基于分立器件的电机控制器，该基于分立器件的电机控制器包括控制电路板、屏蔽板、驱动电路板、功率模组、冷却器和电容。其中，控制电路板和驱动电路板均固定于屏蔽板，且控制电路板和驱动电路板分别位于屏蔽板的上下两侧，功率模组和电容均固定于冷却器，且功率模组和电容分别位于冷却器的上下两侧；功率模组包括功率器件，功率器件与冷却器的上表面贴合。该基于分立器件的电机控制器将控制电路板和驱动电路板功分别设置于屏蔽板的上下两侧，可通过屏蔽板将控制电路板和驱动电路板屏蔽隔离，以避免两者产生的电磁场相互影响，并且结构紧凑；将功率模组和电容分别设置于冷却器的上下两侧，同样可以使结构紧凑，并且可通过冷却器对功率模组及电容进行散热；而功率器件作为功率模组的主要发热元件，将功率器件与冷却器的上表面贴合，则便于通过冷却器及时将功率器件产生的热量及时散发，保证对主要发热元件的强力散热。

附图说明

图1为本发明实施例中基于分立器件的电机控制器的分解示图；

图2为本发明实施例中功率模组的分解示意图。

图中：

1、控制电路板；2、屏蔽板；3、驱动电路板；4、功率模组；5、冷却器；6、电容；7、电流传感器电路板；8、电流传感器；

40、功率器件；41、功率模组电路板；42、板载正负铜排；43、夹紧组件；431、压紧件；432、螺纹连接件；44、吸收电路；45、保护电路；46、板载三相铜排；47、铜柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，本实施例提供一种基于分立器件的电机控制器，该基于分立器件的电机控制器包括控制电路板1、屏蔽板2、驱动电路板3、功率模组4、冷却器5和电容6。其中，控制电路板1和驱动电路板3均固定于屏蔽板2，且控制电路板1和驱动电路板3分别位于屏蔽板2的上下两侧，功率模组4和电容6均固定于冷却器5，且功率模组4和电容6分别位于冷却器5的上下两侧；功率模组4包括功率器件40，功率器件40与冷却器5的上表面贴合。本实施例提供的基于分立器件的电机控制器将控制电路板1和驱动电路板3功分别设置于屏蔽板2的上下两侧，可通过屏蔽板2将控制电路板1和驱动电路板3屏蔽隔离，以避免两者产生的电磁场相互影响，并且结构紧凑；将功率模组4和电容6分别设置于冷却器5的上下两侧，同样可以使结构紧凑，并且可通过冷却器5对功率模组4及电容6进行散热；而功率器件40作为功率模组4的主要发热元件，将功率器件40与冷却器5的上表面贴合，则便于通过冷却器5及时将功率器件40产生的热量及时散发，保证对主要发热元件的强力散热。其中，本实施例中的控制电路板1和驱动电路板3均通过螺栓固定于屏蔽板2。

可选地，冷却器5包括具有冷却腔的壳体，以及设置于冷却腔的内壁的多个翅片，壳体设有与冷却腔连通的进液口和与冷却腔连通的出液口。冷却器5通过水冷冷却，能够保证冷却效率，通过在冷却腔的内壁设置翅片，可增加冷却器5与冷却液的换热面积，可进一步保证散热效果。具体地，功率器件40产生的热量传递至壳体及翅片，冷却液在泵的驱动下可由进液口进入冷却腔，冷却液与翅片及壳体充分热交换后由出液口流出，可将热量带走。优选地，基于分立器件的电机控制器还包括风机，风机正对冷却器5，用于对冷却器5进一步强力散热，保证冷却效果。当然在其他的实施例中，亦可根据需要将冷却器5设置为风冷的冷却方式。

本实施例中，壳体呈盒状结构，其上表面和下表面均为平面。功率器件40的下表面以及电容6的上表面同样设置为平面。可选地，功率器件40与冷却器5的上表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。电容6与冷却器5的下表面贴合，电容6与冷却器5的壳体的下表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。通过设置绝缘导热硅脂可使功率器件40及电容6分别与冷却器5的壳体充分接触，可进一步保证散热效果，并且绝缘导热硅脂能够保证冷却器5对功率器件40和电容6散热的同时保证绝缘。本实施例中，电容6优选为集成式薄膜电容，配合水冷散热，有更好的电气性能和抗震能力。

可选地，功率模组4包括功率模组电路板41，设置于功率模组电路板41的板载正负铜排42，以及夹紧组件43。其中，板载正负铜排42和功率器件40均位于功率模组电路板41的下侧，板载正负铜排42用于连接功率器件40和电池，功率器件40与冷却器5的上表面贴合，且功率器件40由夹紧组件43固定于冷却器5。本实施例中，功率模组电路板41优选为厚铜电路板，可增强功率模组电路板41的载流能力和散热能力。板载正负铜排42包括间隔设置的板载正铜排和板载负铜排，功率器件40通过板载正负铜排42与电池进行能量交换。板载正负铜排42可承载较大电流，有利于散热，并且成本较低，可有效增强母线输入与输出电流的导通能力。

通过夹紧组件43将功率器件40固定于冷却器5，可保证功率器件40与冷却器5的连接稳定，进而保证散热效果稳定。具体地，夹紧组件43包括压紧件431以及螺纹连接件432，功率器件40包括本体和与本体连接的引脚，引脚与功率模组电路板41焊接，本体位于压紧件431和冷却器5的上表面之间，螺纹连接件432穿过压紧件431并与冷却器5的壳体的上表面螺纹连接，以使压紧件431将本体压紧于冷却器5的上表面。优选地，压紧件431为具有弹性的薄片，螺纹连接件432克服压紧件431的弹性力，以将压紧件431压紧于本体，进而将本体抵紧于壳体上表面。本实施例中，螺纹连接件432可以为螺栓或螺钉等。

可选地，功率模组4还包括设置于功率模组电路板41上的板载三相铜排46，板载三相铜排46位于功率模组电路板41的下侧，且板载三相铜排46连接功率器件40和电机。功率器件40通过板载三相铜排46与电机能量交换。板载三相铜排46可以承载大电流、利于散热，同时成本也低，可有效增强三相输出电流导通能力。优选地，功率器件40布置在三相铜排46和板载正负铜排42之间，从而能够保证三相输出和母线输入路径最短，便于电流和热量的及时流通。

可选地，功率模组4还包括设置于功率模组电路板41的吸收电路44和保护电路45，吸收电路44和保护电路45均位于功率模组电路板41的上侧。其中，设置吸收电路44，可提高基于分立器件的电机控制器的整体性能，增强基于分立器件的电机控制器的电磁兼容能级。

可选地，基于分立器件的电机控制器还包括电流传感器电路板7，电流传感器电路板7上设有三个电流传感器8，功率模组电路板41的上表面设有三个铜柱47，三个铜柱47均靠近功率模组电路板41宽度方向一侧的边缘，三个铜柱47上一一对应的插接于三个电流传感器8。通过三个电流传感器8可检测三个铜柱47上的实时电流值。

可选地，功率器件40的数量为多个，多个功率器件40并排且间隔设置。多个功率器件40相互分立，更容易根据基于分立器件的电机控制器的功率等级控制成本、降低成本，并且使得功率可扩展性更好，能够大大的提高电机控制器的功率密度，在整车布置的灵活性大幅提高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分立器件的电机控制器，其特征在于，包括：控制电路板(1)、屏蔽板(2)、驱动电路板(3)、功率模组(4)、冷却器(5)和电容(6)，所述控制电路板(1)和所述驱动电路板(3)均固定于所述屏蔽板(2)，且所述控制电路板(1)和所述驱动电路板(3)分别位于所述屏蔽板(2)的上下两侧，所述功率模组(4)和所述电容(6)均固定于所述冷却器(5)，且所述功率模组(4)和所述电容(6)分别位于所述冷却器(5)的上下两侧；

所述功率模组(4)包括功率器件(40)，所述功率器件(40)与所述冷却器(5)的上表面贴合。

2.根据权利要求1所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述冷却器(5)包括具有冷却腔的壳体，以及设置于所述冷却腔的内壁的多个翅片，所述壳体设有与所述冷却腔连通的进液口和与所述冷却腔连通的出液口。

3.根据权利要求1所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述功率器件(40)与所述冷却器(5)的上表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。

4.根据权利要求1所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述电容(6)与所述冷却器(5)的下表面贴合，所述电容(6)与所述冷却器(5)的下表面之间涂覆有绝缘导热硅脂。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述功率模组(4)包括功率模组电路板(41)，设置于所述功率模组电路板(41)的板载正负铜排(42)，以及夹紧组件(43)；

所述板载正负铜排(42)和所述功率器件(40)均位于所述功率模组电路板(41)的下侧，所述板载正负铜排(42)用于连接所述功率器件(40)和电池，所述功率器件(40)与所述冷却器(5)的上表面贴合，且所述功率器件(40)由所述夹紧组件(43)固定于所述冷却器(5)。

6.根据权利要求5所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述功率模组(4)包括还包括设置于所述功率模组电路板(41)的吸收电路(44)和保护电路(45)，所述吸收电路(44)和所述保护电路(45)均位于所述功率模组电路板(41)的上侧。

7.根据权利要求5所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述夹紧组件(43)包括压紧件(431)以及螺纹连接件(432)，所述功率器件(40)包括本体和与所述本体连接的引脚，所述引脚与所述功率模组电路板(41)焊接，所述本体位于所述压紧件(431)和所述冷却器(5)的上表面之间，所述螺纹连接件(432)穿过所述压紧件(431)并与所述冷却器(5)螺纹连接，以使所述压紧件(431)将所述本体压紧于所述冷却器(5)的上表面。

8.根据权利要求5所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述功率模组(4)还包括设置于所述功率模组电路板(41)上的板载三相铜排(46)，所述板载三相铜排(46)位于所述功率模组电路板(41)的下侧，且所述板载三相铜排(46)连接所述功率器件(40)和电机。

9.根据权利要求5所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述基于分立器件的电机控制器还包括电流传感器电路板(7)，所述电流传感器电路板(7)上设有三个电流传感器(8)，所述功率模组电路板(41)的上表面设有三个铜柱(47)，三个铜柱(47)均靠近所述功率模组电路板(41)宽度方向一侧的边缘，三个所述铜柱(47)上一一对应的插接于三个所述电流传感器(8)。

10.根据权利要求5所述的基于分立器件的电机控制器，其特征在于，所述功率器件(40)的数量为多个，多个所述功率器件(40)并排且间隔设置。

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