CN113525100A - 一种乘用车用电驱控制器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乘用车用电驱控制器结构，包括控制器箱体、可拆卸地设置在控制器箱体内用于冷却散热的冷却模组、设置在冷却模组两侧的大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件，所述冷却模组包括散热水道板和密封板，所述散热水道板上设有散热水槽，密封板密封覆盖在散热水道板上设有散热水槽一侧，从而使散热水槽构成具有进水口和出水口的散热水道，所述控制器箱体包括底座、盖合在底座上的上盖，上盖上设有安装孔，安装孔上密封地设有安装盖。本发明可显著地缩小外形尺寸，使结构更紧凑，便于在汽车前舱的布置；有利于降低制造成本，从而便于普及推广；可增加电容与大功率器件模块高压连接部位的绝缘性能，充分满足绝缘要求。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种乘用车用电驱控制器结构。
背景技术
随着经济的飞速发展以及人们环保意识的不断增强，采用锂电池的电动汽车正在迅速普及。
我们知道，作为电动汽车，其通常包括电驱（即驱动电机和电池）以及用以控制电驱以及其它用电装置的电驱控制器。
现有的电驱控制器存在如下技术缺陷：首先，现有的电驱控制器结构布局均是一个电驱控制器与一套电驱一对一匹配的结构方式；
其次，为了满足结构布置的需要，现有的电驱控制器通常是布置在汽车前舱的，以便汽车后备箱具有足够的储物空间，此时，汽车前舱部件繁多，空间紧凑。而电驱控制器中用于冷却散热的水道结构均为单面散热结构，导致电驱控制器的功率模块只能水平布置，从而造成占据空间大、功率密度低、影响电驱控制器在前舱的布置。此外，受结构和加工工艺的限制，现有的电驱控制器水道结构均采用两个压铸件焊接而成，因此，难以实现通用化和模块化。
另外，在现有的电驱控制器结构中，从驱动电机端高压直流母线输入接插件与电驱控制器内的直流输入连接，多采用快插方案，由于快插对应的连接器价格昂贵且结构形式单一，不利于推广使用。
还有，现有的电驱控制器中电容与大功率器件模块高压连接部位，仅采用空气间隙实现绝缘，一旦出现电容锡须生长的情况，极易导致电气间隙难以满足绝缘要求。
发明内容
本发明的第一个目的是为了提供一种乘用车用电驱控制器结构，可显著地缩小外形尺寸，使结构更紧凑，便于在汽车前舱的布置。
本发明的第二个目的是为了提供一种乘用车用电驱控制器结构，有利于降低制造成本，从而便于普及推广。
本发明的第三个目的是为了提供一种乘用车用电驱控制器结构，可增加电容与大功率器件模块高压连接部位的绝缘性能，充分满足绝缘要求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种乘用车用电驱控制器结构，包括控制器箱体、可拆卸地设置在控制器箱体内用于冷却散热的冷却模组、设置在冷却模组两侧的大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件，所述冷却模组包括散热水道板和密封板，所述散热水道板上设有散热水槽，密封板密封覆盖在散热水道板上设有散热水槽一侧，从而使散热水槽构成具有进水口和出水口的散热水道。
我们知道，现有技术的电驱控制器中的冷却模组通常采用两个铝合金压铸件焊接形成，其中半个压铸件与控制器箱体一体形成。可以理解的是，受压铸工艺的限制，与控制器箱体一体形成的半个压铸件只能形成在控制器箱体的底面上。也就是说，整个冷却模组为水平布置，因而需要占据较大的水平空间。此外，冷却模组为固定结构，无法根据不同车型的实际需要而更换，以使其符合冷却需求。本发明则包括一个可拆卸地设置在控制器箱体内冷却模组，也就是说，冷却模组可根据控制器箱体的尺寸以及汽车前舱的布置空间，合理地选择在控制器箱体内的固定位置。例如，我们可将冷却模组设置在控制器箱体的侧壁上，从而使冷却模组竖直放置，进而可大大减小控制器箱体在水平方向的占用空间。此外，我们可方便地更换不同规格、型号的冷却模组，以适应不同车型电驱控制器的冷却需求。
特别是，本发明的冷却模组包括一片具有散热水槽的散热水道板、密封覆盖在散热水道板上的密封板，从而可方便地形成拼接式的散热水道。由于散热水道板上的散热水槽为开放式结构，从而极大地方便其加工制造，有利于结构设计，并降低成本。
作为优选，所述散热水道板为矩形框，当散热水道板与密封板连接后形成容置凹槽，所述大功率IGBT模块组件位于容置凹槽内，大功率IGBT模块组件的PIN-Fin穿过散热水道。
当散热水道板为矩形框时，散热水道板与密封板连接后即可形成容置凹槽，此时可将大功率IGBT模块组件布置类容置凹槽内，以最大限度地节省空间。特别是，我们可将大功率IGBT模块组件的PIN-Fin直接穿过散热水道，从而可最大限度地提升散热冷却效果，满足大功率大功率IGBT模块组件的冷却需要。
作为优选，所述散热水道板为矩形板，所述大功率IGBT模块组件贴靠散热水道板布置。
当大功率IGBT模块组件的功率以及发热量较小时，我们可使散热水道板为矩形板，从而构成平板状的冷却模组，此时的大功率IGBT模块组件可直接贴靠散热水道板布置，既可满足大功率IGBT模块组件的散热冷却需求，又可方便冷却模组的加工制造、以及大功率IGBT模块组件与冷却模组的装配。
作为优选，还包括与电驱总成连接的安装接口，安装接口内设有可更换的三相线组件。
我们知道，电驱总成有前驱、后驱两种姿态，相应地，电机控制器与电机输出三相线连接的三相线组件U/V/W在圆周方向上具有一个固定角度。当电驱总成分别处于前驱、后驱两种姿态时，上述固定角度之间会有一个角度差。
本发明的三相线组件是可更换地设置在安装接口内的，因此，可通过设置不同固定角度的三相线组件U/V/W适应前驱或者后驱的车型。
作为优选，所述控制器箱体包括底座、盖合在底座上的上盖，上盖上设有安装孔，安装孔上密封地设有安装盖。
我们知道，现有的电驱控制器在制造时，是不带高压母线穿孔接插件的，因此，当电驱控制器到达总装车间总装时，我们还需要安装高压母线穿孔接插件，以实现快捷连接。
本发明在上盖上设置安装孔，并在安装孔上密封地设置安装盖。当我们需要安装高压母线穿孔接插件时，可打开上盖上的安装盖；当安装好高压母线穿孔接插件时，只需将安装盖密封地盖合在安装孔上，即可实现控制器箱体的密封，使控制器箱体复原。
作为优选，在安装盖内侧还设有串接在电驱控制器回路中的保护开关，当安装盖处于盖合状态时，所述保护开关处于“开”状态；当安装盖处于打开状态时，所述保护开关处于“关”状态。
本发明在安装盖内侧还设有串接在电驱控制器回路中的保护开关。这样，当我们打开安装盖、以安装高压母线穿孔接插件时，保护开关自动处于“关”状态，从而方便高压母线穿孔接插件的安装与连接，避免发生短路等安全事故。当结束高压母线穿孔接插件的安装、重新盖合安装盖时，安装盖触发保护开关，使保护开关重新恢复“开”状态，此时的电驱控制器即可正常使用。
作为优选，所述安装盖通过紧固螺钉与上盖连接，在安装盖与上盖之间设有密封圈以及用于限定安装盖与上盖间隙的限位件。
可现有技术相类似地，本发明的安装盖与上盖之间设置密封圈，以实现控制箱体的密封。特别是，橡胶制成的密封圈在压缩过量时极易形成蠕变，从而降低其密封效果。本发明在安装盖与上盖之间设有可限定安装盖与上盖间隙的限位件。这样，当我们拧紧紧固螺钉使安装盖与上盖紧固连接时，限位件可精确限定并控制安装盖与上盖之间的间隙，从而确保密封圈具有稳定一致的压缩量，避免其快速地形成蠕变。
作为优选，所述母线电容模块组件包括电容母排正极和电容母排负极，在电容母排正极和电容母排负极之间设有绝缘挡板，在电容母排正极外侧还包裹有拱形绝缘膜。
我们知道，对于锡焊而言，在经过一定时间后，焊点处会因为锡与铜之间相互扩散，形成金属互化物，致使锡层内压应力的迅速增长，最终导致锡原子沿着晶体边界进行扩散，形成锡须。
本发明在电容母排正极和电容母排负极之间设有绝缘挡板，在电容母排正极外侧包裹有拱形绝缘膜，从而实现电容母排正极和电容母排负极之间的有效隔离和绝缘，彻底杜绝因电容母排正极和电容母排负极之间出现锡须生长而导致的短路故障。
因此，本发明具有如下有益效果：可显著地缩小外形尺寸，使结构更紧凑，便于在汽车前舱的布置；有利于降低制造成本，从而便于普及推广；可增加电容与大功率器件模块高压连接部位的绝缘性能，充分满足绝缘要求。
附图说明
图1是本发明的一种分解结构示意图。
图2是本发明冷却模组的一种结构示意图。
图3是图2中冷却模组的一种使用状态示意图。
图4是本发明冷却模组的另一种结构示意图。
图5是图4中冷却模组的一种使用状态示意图。
图6是控制箱体的一种分解结构示意图。
图7是母线电容模块组件的一种结构示意图。
图中：1、控制器箱体 11、底座 12、上盖 121、安装孔 13、安装盖 2、冷却模组 21、散热水道板 211、散热水槽 22、密封板 23、容置凹槽 3、大功率IGBT模块组件 31、PIN-Fin4、母线电容模块组件 41、电容母排正极 42、电容母排负极 5、高压母线穿孔接插件 6、保护开关 7、密封圈 8、绝缘挡板 9、绝缘膜。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示，一种乘用车用电驱控制器结构，其适用于电动汽车，具体包括控制器箱体1、可拆卸地设置在控制器箱体内用于冷却散热的冷却模组2、设置在冷却模组两侧的大功率IGBT模块组件3和母线电容模块组件4。
当电驱控制器工作时，其中的大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件会产生较多的热量，此时冷却模组可对两侧的大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件同时散热，从而有利于提高散热冷却效率。
特别是，本发明的冷却模组可通过螺钉等结构可拆卸地设置在控制器箱体内，因此，冷却模组可根据控制器箱体的尺寸以及汽车前舱的布置空间，合理地选择在控制器箱体内的固定位置。甚至，我们可将冷却模组设置在控制器箱体的侧壁上，从而使冷却模组竖直放置，进而可大大减小控制器箱体在水平方向的占用空间。
需要说明的是，我们可使冷却模组通过相应的支撑柱连接在控制器箱体的内侧壁上，从而使冷却模组和控制器箱体的内侧壁隔开，进而便于在冷却模组两侧分别设置大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件。
优选地，如图2、图3所示，冷却模组包括散热水道板21和密封板22，散热水道板上设有散热水槽211，密封板密封覆盖在散热水道板上设有散热水槽一侧，从而使散热水槽构成具有进水口和出水口的散热水道。
可以理解的是，我们可方便地更换不同规格、型号的冷却模组，以适应不同车型电驱控制器的冷却需求。特别是，散热水道板上的散热水槽为开放式结构，从而极大地方便其加工制造，有利于结构设计，并降低成本。
作为一种优选方案，散热水道板为矩形框，当散热水道板与密封板连接后，即可在矩形框内形成容置凹槽23，此时，而我们可将大功率IGBT模块组件设置在容置凹槽内，以最大限度地节省空间。此外，大功率IGBT模块组件上的PIN-Fin31可向外穿过散热水道，此时散热水道内的冷却水可直接冷却PIN-Fin，从而最大限度地提升散热冷却效果，满足大功率大功率IGBT模块组件的冷却需要。
作为另一种优选方案，如图4、图5所示，散热水道板为矩形板，大功率IGBT模块组件贴靠散热水道板布置。
可以理解的是，此时大功率IGBT模块组件的热量使通过热传导的方式传递给散热水道板的，因此，该结构适用于功率较小、发热较少的大功率IGBT模块组件，在满足大功率IGBT模块组件的散热冷却需求的基础上，方便冷却模组的加工制造、以及大功率IGBT模块组件与冷却模组的装配。
进一步地，本发明的电驱控制器结构还包括与电驱总成连接的安装接口。我们知道，电驱总成有前驱、后驱两种姿态，相应地，电机控制器与电机输出三相线连接的三相线组件U/V/W在圆周方向上具有一个固定角度。当电驱总成分别处于前驱、后驱两种姿态时，上述固定角度之间会有一个角度差。为此，我们可在安装接口内设置可更换的三相线组件，以便通过设置不同固定角度的三相线组件U/V/W适应前驱或者后驱的车型。也就是说，我们可设置三相线组件U/V/W适应前驱车型，或者设置三相线组件U1/V1/W1适应后驱车型。
我们知道，现有的电驱控制器在制造时，是不带高压母线穿孔接插件的，因此，当电驱控制器到达总装车间总装时，我们还需要安装高压母线穿孔接插件，以实现快捷连接。
为此，如图6所示，控制器箱体包括底座11、盖合在底座上的上盖12，上盖上设有安装孔121，安装孔上设有安装盖13，在安装盖与上盖之间设有密封圈7。这样，当我们需要安装高压母线穿孔接插件5时，可打开上盖上的安装盖；当安装好高压母线穿孔接插件时，只需将安装盖密封地盖合在安装孔上，即可实现控制器箱体的密封，使控制器箱体复原。也就是说，在安装高压母线穿孔接插件时，我们无须打开整个控制器的上盖，从而极大地方便安装。当然，安装盖可通过紧固螺钉与上盖连接，与此同时，我们需要在安装盖与上盖之间设置橡胶制成的密封圈，以确保控制箱体的密封。
优选地，我们还可在安装盖内侧设置一个串接在电驱控制器回路中的保护开关6，当安装盖处于盖合状态时，安装盖触碰保护开关，从而使保护开关处于“开”状态；当安装盖处于打开状态时，安装盖与保护开关分离，此时的保护开关复原至“关”状态。
这样，当我们打开安装盖、以安装高压母线穿孔接插件时，保护开关自动处于“关”状态，从而方便高压母线穿孔接插件的安装与连接，避免发生短路等安全事故。当结束高压母线穿孔接插件的安装、重新盖合安装盖时，安装盖触发保护开关，使保护开关重新恢复“开”状态，此时的电驱控制器即可正常使用。
可以理解的是，我们可将保护开关设置在上盖的安装孔内侧，保护开关可采用具有按钮的常闭开关，并且使保护开关的按钮抵触安装盖，从而当安装盖盖合在上盖的安装孔上时，保护开关的按钮被压下而处于“开”状态；当拆下安装盖时，保护开关的按钮弹性复位，此时的保护开关进入“关”状态。
由于橡胶制成的密封圈在压缩过量时极易形成蠕变，从而降低其密封效果。因此，我们还可在安装盖与上盖之间设置可限定安装盖与上盖间隙的限位件（图中未示出）。具体地，限位件可以是若干嵌设在上盖上的限位柱，限位柱围绕紧固螺钉在周向上均匀分布。这样，当我们拧紧紧固螺钉使安装盖与上盖紧固连接时，限位件可精确限定并控制安装盖与上盖之间的间隙，从而确保密封圈具有稳定一致的压缩量，避免其快速地形成蠕变。
本发明的母线电容模块组件包括电容母排正极和电容母排负极，我们知道，对于锡焊而言，在经过一定时间后，焊点处会因为锡与铜之间相互扩散，形成金属互化物，致使锡层内压应力的迅速增长，最终导致锡原子沿着晶体边界进行扩散，形成锡须。
为此，如图7所示，我们可在电容母排正极41和电容母排负极42之间设至竖直的绝缘挡板8，电容母排正极和电容母排负极之间在水平方向上实现物理隔离；并且在电容母排正极外侧包裹有拱形绝缘膜9，以实现电容母排正极和电容母排负极之间的有效隔离和绝缘，彻底杜绝因电容母排正极和电容母排负极之间出现锡须生长而导致的短路故障。
Claims (8)
1.一种乘用车用电驱控制器结构，包括控制器箱体、可拆卸地设置在控制器箱体内用于冷却散热的冷却模组、设置在冷却模组两侧的大功率IGBT模块组件和母线电容模块组件，其特征是，所述冷却模组包括散热水道板和密封板，所述散热水道板上设有散热水槽，密封板密封覆盖在散热水道板上设有散热水槽一侧，从而使散热水槽构成具有进水口和出水口的散热水道。
2.根据权利要求1所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，所述散热水道板为矩形框，当散热水道板与密封板连接后形成容置凹槽，所述大功率IGBT模块组件位于容置凹槽内，大功率IGBT模块组件的PIN-Fin穿过散热水道。
3.根据权利要求3所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，所述散热水道板为矩形板，所述大功率IGBT模块组件贴靠散热水道板布置。
4.根据权利要求1所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，还包括与电驱总成连接的安装接口，安装接口内设有可更换的三相线组件。
5.根据权利要求1所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，所述控制器箱体包括底座、盖合在底座上的上盖，上盖上设有安装孔，安装孔上密封地设有安装盖。
6.根据权利要求5所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，在安装盖内侧还设有串接在电驱控制器回路中的保护开关，当安装盖处于盖合状态时，所述保护开关处于“开”状态；当安装盖处于打开状态时，所述保护开关处于“关”状态。
7.根据权利要求1所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，所述安装盖通过紧固螺钉与上盖连接，在安装盖与上盖之间设有密封圈以及用于限定安装盖与上盖间隙的限位件。
8.根据权利要求1所述的一种乘用车用电驱控制器结构，其特征是，所述母线电容模块组件包括电容母排正极和电容母排负极，在电容母排正极和电容母排负极之间设有绝缘挡板，在电容母排正极外侧还包裹有拱形绝缘膜。
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2021
- 2021-06-28 CN CN202110718460.8A patent/CN113525100A/zh active Pending
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