CN112677773A - 一种电动汽车的电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的电机控制器，包括主箱体、上壳体、上盖板和控制器电路，主箱体的底板包括散热水道，散热水道包括进水口和出水口；控制器电路包括发热功率器件，主箱体底部的边缘包括固定下壳体的接盘；散热水道包括上水道、下水道和回水道；下水道布置在上水道的下方，上水道的顶部包括窗口，作为发热功率器件散热器的上盖板封闭上水道的窗口；下水道接进水口，回水道接出水口，上水道的入口与下水道连通，出口与回水道连通。本发明便于集成DC/DC模块，DC/DC模块发热功率器件的散热效果好。

Description

一种电动汽车的电机控制器

[技术领域]

本发明涉及电动汽车，尤其涉及一种电动汽车的电机控制器。

[背景技术]

随着新能源汽车零部件轻量化、高功率密度的需求越来越高，电机控制器的集成设计势在必行。

申请号为CN201621019493.4的实用新型公开了一种纯电动汽车用电机控制器水冷散热结构，解决了现有技术密封性差、散热欠佳等问题。一种纯电动汽车用电机控制器水冷散热结构，其特征在于，包括主箱体、上壳体和下壳体；所述主箱体、上壳体和下壳体组合构成电机控制器的外壳，其中，所述主箱体位于上壳体和下壳体之间；在所述主箱体内设置有内部水腔，在所述主箱体上分别设置有与所述内部水腔连通的进水端口和出水端口，所述主箱体朝向所述上壳体的一侧为IGBT模块安装区域，所述主箱体朝向所述下壳体的一侧为DC/DC模块安装区域。

该实用新型采用一次成型铸造，生产效率低，无法成型复杂的水道结构，水道的换热面积大打折扣，导致水道的散热效果较差；DC/DC与IGBT模块共同散热，由于IGBT模块的发热量较DC/DC发热量大的多，IGBT散发到水道中的热量会影响DC/DC的散热，难以保证DC/DC器件在允许的温度范围内运行；该实用新型不支持单电机控制器和电机控制器+DC/DC两种独立状态的产品。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供便于集成DC/DC模块，且散热效果好的电动汽车的电机控制器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电动汽车的电机控制器，包括主箱体、上壳体、上盖板和控制器电路，主箱体的底板包括散热水道，散热水道包括进水口和出水口；控制器电路包括发热功率器件，主箱体底部的边缘包括固定下壳体的接盘；散热水道包括上水道、下水道和回水道；下水道布置在上水道的下方，上水道的顶部包括窗口，作为发热功率器件散热器的上盖板封闭上水道的窗口；下水道的底部包括窗口，下水道接进水口，回水道接出水口，上水道的入口与下水道连通，出口与回水道连通。

以上所述的电机控制器，上盖板的底部包括复数条并列的散热翅片，散热翅片插入到上水道中；主箱体底板的顶面在上水道窗口的周边包括复数个螺纹孔，上盖板的周边包括复数个螺钉孔，复数个螺钉穿过上盖板的螺钉孔旋入主箱体底板顶面的螺纹孔，将上盖板固定在主箱体的底板上。

以上所述的电机控制器，回水道布置在上水道的下方，下水道的侧面；下水道的投影面积大于回水道的投影面积。以上所述的电机控制器，包括下盖板，下水道的底部和回水道的底部各包括窗口，下盖板封闭下水道的窗口和回水道的窗口。

以上所述的电机控制器，下水道包括第一J形水道和第二J形水道；第一J形水道长度和第二J形水道的长度分别大于回水道的长度；第二J形水道包在第一J形水道的外周；散热水道包括上水道的进水通道和出水通道，进水通道和出水通道竖直布置；第一J形水道的头部接进水口，第二J形水道的脚部与第一J形水道的脚部连接，第二J形水道的头部通过进水通道接上水道的入口；回水道的第一端接出水口，上水道的出口通过出水通道接回水道的第二端。

以上所述的电机控制器，回水道为第三J形水道，第一J形水道包在第三J形水道的外周；第三J形水道的头部接出水口，上水道的出口通过出水通道接第一J形水道的脚部。

以上所述的电机控制器，下盖板通过螺钉固定在主箱体的底面，主箱体的底板上预留有一个铜排孔和一个电缆孔，主箱体的侧面预留有一个直流输出接口。

以上所述的电机控制器，包括下壳体和DC/DC模块，所述的下盖板作为DC/DC模块发热元器件的散热器，DC/DC模块的发热元器件固定在下盖板的底面上；下壳体顶部的突缘与主箱体底部的接盘通过螺钉连接，DC/DC模块位于下壳体的内腔中。

以上所述的电机控制器，主箱体的底板包括铜排孔和电缆孔，DC/DC模块的电源输入铜排从主箱体的内腔穿过铜排孔进入下壳体与DC/DC模块的电源模组连接；电源控制信号线缆从主箱体的内腔穿过电缆孔进入下壳体与DC/DC模块连接。

以上所述的电机控制器，主箱体的侧面包括直流输出接口，直流输出接口装有直流输出端子；主箱体的底面包括直流输出端子的连接孔，DC/DC模块的直流输出端通过连接孔与直流输出端子连接。

本发明便于集成DC/DC模块，DC/DC模块发热功率器件的散热效果好。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例1电机控制器的立体图。

图2是本发明实施例1电机控制器的主视图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是图3中的B-B剖视图。

图5是图3中的C-C剖视图。

图6是本发明实施例1主箱体的立体图。

图7是本发明实施例1主箱体另一视角的立体图。

图8是本发明实施例2电机控制器的立体图。

图9是本发明实施例2电机控制器的主视图。

图10是本发明实施例2电机控制器的分解图。

图11是图9中的G-G剖视图。

图12是图11中的D-D剖视图。

图13是图11中的E-E剖视图。

图14是图11中的F-F剖视图

[具体实施方式]

本发明实施例1电机控制器的结构如图1至图7所示，包括主箱体100、上壳体20、上盖板30、下盖板40和控制器电路。上壳体20通过螺钉21固定在主箱体100的上方，形成安装控制器电路的腔体。

主箱体100的底板10中有散热水道10A，散热水道10A包括进水口11、出水口12、上水道13、下水道14和J形的回水道15。

控制器电路包括发热功率器件01，主箱体100底部的边缘有一圈用于固定下壳体50的接盘18。

下水道14和J形的回水道15布置在上水道13的下方，下水道14和回水道15与上水道13之间有隔板19隔开，回水道15布置在下水道14的侧面。

上水道13的顶部有一个窗口131，作为发热功率器件散热器的上盖板30用来封闭上水道13的窗口，发热功率器件01固定在上盖板30的顶面。上盖板30的底部有多条并列的散热翅片31，散热翅片31插入到上水道13中，以提高上盖板的散热效果。

主箱体100底板10的顶面在上水道13窗口的周边有多个螺纹孔，上盖板30的周边有多个螺钉孔，螺钉32穿过上盖板30的螺钉孔旋入主箱体100底板10顶面的螺纹孔，将上盖板30固定在主箱体100的底板10上。

下水道14和回水道15的底面开窗，下水道14的底部有一个窗口141，回水道15的底部有一个窗口151。下盖板40用螺钉固定在主箱体100的底板10的底面，同时封闭下水道窗口141和窗口151。

下水道14在下盖板40上的投影面积大于回水道15在下盖板40上的投影面积。

下水道14包括J形水道142和J形水道143，J形回水道15包在J形回水道15的外周，J形水道143包在J形水道142的外周。

J形水道142长度和J形水道143的长度分别大于回水道15的长度。

散热水道10A还包括上水道13的进水通道133和出水通道132，进水通道133和出水通道132竖直布置。

J形水道142的头部接进水口11，J形水道143的脚部与J形水道142的脚部通过弧形的水道平滑连接，J形水道143的头部通过进水通道133接上水道13的入口。回水道15的第一端接出水口12，上水道13的出口通过出水通道132接回水道15的第二端。

J形回水道15的头部接出水口12，上水道13的出口通过出水通道132接J形水道142的脚部。

从进水口11流入的冷却水，流经J形水道142和J形水道143先对下盖板40进行冷却，然后经进水通道133进入上水道13，对作为发热功率器件散热器的上盖板30进行冷却。从上水道13流出的冷却水，经出水通道132和回水道15，从出水口12流出。

主箱体100的底板10预留有一个铜排孔16和一个电缆孔17，主箱体100的侧面预留有一个直流输出接口70。

本发明实施例2电机控制器的结构如图8至图13所示，在实施例1电机控制器的基础上，还包括下壳体50和DC/DC模块60，下盖板40作为DC/DC模块60发热元器件的散热器，用螺钉42固定在主箱体100的底板10的底面，同时封闭下水道窗口141和窗口151。DC/DC模块60的发热元器件固定在下盖板40的底面上。

下壳体50顶部周边的突缘51与主箱体100底部的接盘18通过螺钉52连接，DC/DC模块60位于下壳体50与主箱体100封闭的内腔中。

主箱体100的底板10有一个铜排孔16和一个电缆孔17，DC/DC模块60的电源输入铜排61从主箱体100的内腔穿过铜排孔16进入下壳体50与DC/DC模块60的电源模组连接。电源控制信号线缆62从主箱体100的内腔穿过电缆孔17进入下壳体50与DC/DC模块60连接。

主箱体100的侧面有一个直流输出接口70，直流输出接口70装有直流输出端子71。主箱体100的底面有一个直流输出端子的连接孔73，DC/DC模块60的直流输出端63通过连接孔73与直流输出端子71连接。

本发明实施例1电机控制器为单电机控制器，可满足IP67以上防护等级，作为完整的产品应用。本发明实施例2的电机控制器集成了DCDC电源，是在单电机控制器的基础上增加DCDC电源模组、DCDC电源输入铜排模组、DCDC电源控制信号线缆、DC输出端子和下壳体构成。

本发明实施例1和2中的主箱体为压铸件，在单电机控制器的形态下，主箱体底面无功能性要求，压铸毛坯即可满足要求，无需作特殊处理，下水道和回水道不需要开窗，也不需要配下盖板。电机控制器在集成DCDC电源的形态下，主箱体需机加工主箱体底面，使其达到粗糙度Ra1.6、平面度0.3；下水道和回水道的下方开窗，并用作为DCDC电源模组散热器的下盖板封闭，以满足DCDC电源功率器件散热需求。同时加工出若干螺纹孔供下盖板、DCDC电源模组、DCDC电源输入铜排模组、DC输出端子、下壳体固定使用。主箱体的底板预留有铜排孔和电缆孔，在压铸毛坯进行机加工时开通。

将DCDC电源模组装配到主箱体底面，DCDC电源输入铜排模组，通过铜排孔从电机控制器中取高压直流电作为DCDC电源的电流输入；DCDC电源控制信号线缆，通过电缆孔从电机控制器中取DCDC电源控制信号；通过DC输出端子，将DCDC电源转换的低压直流电输出给汽车蓄电池。下壳体与主箱体配合实现密封，保证了整个电机控制器集成DCDC电源产品达到IP67以上的防护等级。本实施例的实施例1和2采用兼容的结构。该结构以在开发投入、模具投入较少的情况下实现两款产品的开发

本发明实施例1还包含电机控制器功率发热器件、DCDC电源功率发热器件共用的水道结构。该水道分上下两层，冷却液先流过下层给DCDC功率发热器件散热，再流入上层给电机控制器功率发热器件散热。

该水道结构考虑DCDC电源发热器件损耗较小，记为P1，约300W，电机控制器发热器件损耗较大，记为P2，约3500W，故水流结构先冷却DCDC发热器件。水冷系统中损耗热量大部分通过传递给冷却液流出散热系统，通过其他途径传导、辐射出去的热量可以较少，可以忽略。常用汽车冷却液密度记为ρ，约1049kg/m³，比热容记为c，约3454J/kg·K，汽车冷却系统常用流量记为q，约8L/min。根据公式

c＝Q/(m·△T)，

Q＝P·t，

m＝ρ·T，

T＝q·t，

得△T＝P/(ρ·q·c)

其中

c为比热容，单位J/kg·K；

Q为热量，单位J；

m为质量，单位kg；

△T为变化温度，单位K；

P为发热功率，单位W；

ρ为密度，单位kg/m³；

T为体积，单位m3；

q为流量，单位m3/s；

t为时间，单位s。

当冷却液流过DCDC发热器件，忽略其他传热途径，温度上升△T1＝P1/(ρ·q·c)＝0.621K；当冷却液流过电机控制器发热器件，忽略其他传热途径，温度上升△T2＝P2/(ρ·q·c)＝7.245K。

即当冷却液流过下层DCDC发热器件，温度上升0.621K，后流入上层，由于冷却液流入上层前温升较小，对电机控制器发热器件的温度影响较小，考虑冷却液本身的温度波动、以及温度传感器的测量误差，本发明实施例2的电机控制器集成DCDC电源产品中电机控制器部分散热效果近似等同于单电机控制器的散热效果。反之，若先流入上层电机控制器部分，当冷却液流入下层DCDC电源部分时，冷却液温度已上升7.245K，这将直接导致DCDC电源功率器件温度上升7.245K，导致DCDC寿命降低、能力下降。

本发明以上实施例单电机控制器与电机控制器集成DCDC产品，可作为一个产品开发，共用模具、共用物料，同时可作为两个独立的产品应用。

本发明以上实施例单电机控制器升级为电机控制器集成DCDC产品，只需加工主箱体，增加零部件就可实现。极大程度的减少物料种类、降低库存压力，加大生产运营的灵活性。

本发明以上实施例对DCDC电源的兼容结构，不影响单电控控制器形态产品的成本、功率密度、能力、寿命、可靠性等各项指标的竞争力。

Claims (10)

1.一种电动汽车的电机控制器，包括主箱体、上壳体和控制器电路，主箱体的底板包括散热水道，散热水道包括进水口和出水口；控制器电路包括发热功率器件，主箱体底部的边缘包括用于固定下壳体的接盘；其特征在于，包括上盖板，散热水道包括上水道、下水道和回水道；下水道布置在上水道的下方，上水道的顶部包括窗口，作为发热功率器件散热器的上盖板封闭上水道的窗口；下水道接进水口，回水道接出水口，上水道的入口与下水道连通，出口与回水道连通。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，上盖板的底部包括复数条并列的散热翅片，散热翅片插入到上水道中；主箱体底板的顶面在上水道窗口的周边包括复数个螺纹孔，上盖板的周边包括复数个螺钉孔，复数个螺钉穿过上盖板的螺钉孔旋入主箱体底板顶面的螺纹孔，将上盖板固定在主箱体的底板上。

3.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，回水道布置在上水道的下方，下水道的侧面；下水道的投影面积大于回水道的投影面积。

4.根据权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，包括下盖板，下水道的底部和回水道的底部各包括窗口，下盖板封闭下水道的窗口和回水道的窗口。

5.根据权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，下水道包括第一J形水道和第二J形水道；第一J形水道长度和第二J形水道的长度分别大于回水道的长度；第二J形水道包在第一J形水道的外周；散热水道包括上水道的进水通道和出水通道，进水通道和出水通道竖直布置；第一J形水道的头部接进水口，第二J形水道的脚部与第一J形水道的脚部连接，第二J形水道的头部通过进水通道接上水道的入口；回水道的第一端接出水口，上水道的出口通过出水通道接回水道的第二端。

6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，回水道为第三J形水道，第一J形水道包在第三J形水道的外周；第三J形水道的头部接出水口，上水道的出口通过出水通道接第一J形水道的脚部。

7.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，下盖板通过螺钉固定在主箱体的底面，主箱体的底板上预留有一个铜排孔和一个电缆孔，主箱体的侧面预留有一个直流输出接口。

8.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，包括下壳体和DC/DC模块，所述的下盖板作为DC/DC模块发热元器件的散热器，DC/DC模块的发热元器件固定在下盖板的底面上；下壳体顶部的突缘与主箱体底部的接盘通过螺钉连接，DC/DC模块位于下壳体的内腔中。

9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，主箱体的底板包括铜排孔和电缆孔，DC/DC模块的电源输入铜排从主箱体的内腔穿过铜排孔进入下壳体与DC/DC模块的电源模组连接；电源控制信号线缆从主箱体的内腔穿过电缆孔进入下壳体与DC/DC模块连接。

10.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，主箱体的侧面包括直流输出接口，直流输出接口装有直流输出端子；主箱体的底面包括直流输出端子的连接孔，DC/DC模块的直流输出端通过连接孔与直流输出端子连接。

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