CN114301262A - 高电压平台及其电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机控制器技术领域，公开了一种高电压平台及其电机控制器，所述电机控制器包括控制箱；薄膜电容，设置在所述控制箱的内部；SiC模块，与所述薄膜电容并列设置，所述SiC模块与所述薄膜电容电连接。通过上述技术方案，本发明提供的高电压平台及其电机控制器通过将薄膜电容与SiC模块并列设置，且输入模块和输出模块分别位于薄膜电容和SiC模块相互远离的两侧，使得该电机控制器的厚度有效降低，进而能够利于对后驱空间狭小的电动汽车的整车布置；此外，SiC模块相较于传统的功率模块具有更高的功率密度，进而提高了该电机控制器的充电功率。

Description

高电压平台及其电机控制器

技术领域

本发明涉及电机控制器技术领域，具体地涉及一种高电压平台及其电机控制器。

背景技术

新能源汽车控制器是车辆控制及驱动的关键设备，典型的电机控制器主要由高压母线、外壳体、IGBT、薄膜电容、滤波组件、低压插件、PCB板等组成。

在传统的控制器的结构布局方案中，水冷板安装在薄膜电容上表面，IGBT功率器件安装在水冷板上方并与薄膜电容及直流母排和交流母排连接，最后在IGBT功率器件上方安装驱动板模块。纯电动汽车的后驱空间狭小，现有的控制器的厚度不利于后驱空间狭小的电动汽车的整车布置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有控制器的厚度不利于后驱空间狭小的电动汽车的整车布置的问题，提供一种高电压平台及其电机控制器，该高电压平台及其电机控制器的厚度具有利于后驱空间狭小的电动汽车的整车布置的功能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种高电压平台的电机控制器，包括：

控制箱；

薄膜电容，设置在所述控制箱的内部；

SiC模块，与所述薄膜电容的一个侧面并列设置，所述SiC模块与所述薄膜电容电连接；

输入模块，与所述薄膜电容平行设置，所述输入模块的一端与所述薄膜电容电连接，所述输入模块的另一端用于连接至外部的电源；

输出模块，设置在所述SiC模块远离所述薄膜电容的一侧，所述输出模块的一端与所述SiC模块电连接，所述输出模块的另一端用于连接至外部的电机。

可选地，所述输入模块包括：

高压母线，设置在所述控制箱的DC端，一端用于与所述外部的电源连接；

高压滤波模块，与所述薄膜电容平行设置，且所述高压母线和所述高压滤波模块的连线与所述高压滤波模块和所述薄膜电容的连线相互垂直。

可选地，所述输出模块包括三相铜排，所述三相铜排设置在所述SiC模块远离所述薄膜电容的一侧且与所述SiC模块并列设置，所述三相铜排与所述SiC模块电连接，所述三相铜排的输出端穿出所述控制箱并与所述外部的电机连接。

可选地，所述SiC电机控制器还包括：

集成式PCB板，设置在所述SiC模块的上方；

低压插件，固定贯穿于所述控制箱，所述低压插件通过线束与所述集成式PCB板连接。

可选地，所述集成式PCB板包括控制模块和驱动模块。

可选地，所述控制箱包括：

下壳体；

上壳体，所述上壳体与所述下壳体通过螺栓连接。

可选地，所述下壳体的内部设置有散热水道，所述SiC模块设置在所述散热水道的上方，且所述SiC模块通过金属压块与所述散热水道连接。

可选地，所述高压母线的一端与所述高压滤波模块电连接，所述高压滤波模块与所述薄膜电容电连接。

可选地，所述高压滤波模块为LCL滤波结构。

另一方面，本发明还提供一种高电压平台，包括高电压平台本体和如上述任一所述的电机控制器。

通过上述技术方案，本发明提供的高电压平台及其电机控制器通过将薄膜电容与SiC模块并列设置，且输入模块和输出模块分别位于薄膜电容和SiC模块相互远离的两侧，使得该电机控制器的厚度有效降低，进而能够利于对后驱空间狭小的电动汽车的整车布置；此外，SiC模块相较于传统的功率模块具有更高的功率密度，进而提高了该电机控制器的充电功率。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的爆炸图；

图2是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的内部俯视图；

图3是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的底部示意图；

图4是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的侧视图。

附图标记说明

1、下壳体 2、高压母线

3、低压插件 4、高压滤波模块

5、薄膜电容 6、SiC模块

7、三相铜排 8、集成式PCB板

9、上壳体

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的爆炸图；图2是根据本发明的一个实施方式的高电压平台的电机控制器的内部俯视图。在图1和图2中，该电机控制器可以包括控制箱、薄膜电容5、SiC模块6、输入模块以及输出模块。

薄膜电容5设置在控制箱的内部，薄膜电容5为扁平布置；SiC模块6与薄膜电容5的一个侧面并列设置，SiC模块6与薄膜电容5电连接；输入模块与薄膜电容5平行设置，输入模块的一端与薄膜电容5电连接，输入模块的另一端用于连接至外部的电源；输出模块设置在SiC模块6远离薄膜电容5的一侧，输出模块的一端与SiC模块6电连接，输出模块的另一端用于连接至外部的电机。具体地，薄膜电容5通过螺栓安装在控制箱的内部，薄膜电容5的正负极输出端和SiC模块6的正负极输入端通过螺栓锁紧连接。

该电机控制器通过将薄膜电容5和SiC模块6并列设置，且薄膜电容5扁平设置的方式，降低了控制箱的厚度。输入模块位于薄膜电容5的侧面，与该薄膜电容平行设置；输出模块位于SiC模块6远离薄膜电容5的一侧，与该SiC模块6平行设置。采用输入模块、薄膜电容5、SiC模块6以及输出模块平行设置的方式，有效地限制了控制箱的整体厚度，进而能够满足后驱空间狭小的电动汽车安装使用。

在传统的电机控制器中，水冷板安装在薄膜电容的表面，IGBT功率器件安装在水冷板上方，因此导致电机控制器的厚度过高，不利于后驱空间狭小的电动汽车的整车布置。在本发明的该实施方式中，采用薄膜电容5和SiC模块6并列设置，且薄膜电容5为扁平设置的方式，有效地降低了控制箱的厚度。此外，传统的电机控制中的IGBT功率模块通常采用Si基功率器件，Si基功率器件的特性已逐渐达到材料的极限，电机控制器的功率密度很难再提升；且因受限于Si基功率器件的耐压能力，电机控制器高压系统一般采用400V电压平台,控制器充电功率低，已不能满足用户对充电快的需求。在本发明的该实施方式中，IGBT功率模块采用SiC模块6，该SiC模块6具有功率密度大、开关损耗小、能耐1200V高压等特性，因此采用SiC模块6可以提升控制器电压平台至800V，进而提高了该电机控制器的充电功率。

在本发明的该实施方式中，如图1、图2和图4所示，该输入模块可以包括高压母线2和高压滤波模块4。

高压母线2设置在控制箱的DC端，一端用于与外部的电源连接；高压滤波模块4与薄膜电容5平行设置，且所述高压母线2和所述高压滤波模块4的连线与所述高压滤波模块4和所述薄膜电容5的连线相互垂直；高压母线2的一端与高压滤波模块4电连接，高压滤波模块4与薄膜电容5电连接。具体地，高压母线2的正负极输出端与高压滤波模块4的正负极输入端通过螺栓锁紧连接，高压滤波的模块4的正负极输出端与薄膜电容5的正负极输入端通过螺栓锁紧连接。

高压母线2与高压滤波模块4均与薄膜电容5并列设置，且高压母线2和高压滤波模块4的连线与薄膜电容5和SiC模块6的连线垂直，进一步优化了控制箱内部的布局，保障了控制箱的厚度在预定范围内，且提高了控制箱内部器件的集成度。高压母线2、高压滤波模块4、薄膜电容5依次串联，以构成电机控制器回路的一部分。

在本发明的该实施方式中，如图1和图2所示，该输出模块可以包括三相铜排7。

三相铜排7设置在SiC模块6远离薄膜电容5的一侧且与SiC模块6并列设置，三相铜排7与SiC模块6电连接，三相铜排7的输出端穿出控制箱并与外部的电机连接。具体地，三相铜排7的输入端与SiC模块6的交流输出端通过螺栓锁紧连接。

三相铜排7与SiC模块6并列设置，同样优化了控制箱内部的布局。三相铜排7的输出端从控制箱的侧面的固定座穿出，避免三相铜排7与外部电机的连接影响控制箱的厚度。

在本发明的该实施方式中，如图1、图2和图3所示，该电机控制器还可以包括集成式PCB板8以及低压插件。

集成式PCB板8设置在SiC模块6的上方，低压插件3固定贯穿于控制箱，低压插件3通过线束与集成式PCB板8连接。具体地，集成式PCB板8通过螺栓安装在SiC模块6的上面。

低压插件3设置在控制箱的底部，集成式PCB板8位于SiC模块6的上方，使得低压插件3与集成式PCB板8的距离最短，因此能够避免出现低压插线3与集成式PCB板8之间的线束缠绕其他器件的情况出现。具体地，该低压插件3用于调试信号和/或刷写程序。

在本发明的该实施方式中，该集成式PCB板8可以包括控制模块和驱动模块。

在传统的电机控制器中，控制模块和驱动模块通过插件线束连接，一方面控制模块与驱动模块相互独立，占用空间大；另一方插件线束多，易产生线束虚插或线束缠绕器件的问题出现，进而影响了器件之间的正常工作。在本发明的该实施方式中，控制模块与驱动模块集成于一体，减小了集成式PCB板8所占空间，也减少了线束等物料的装配工序，进而提高了电机控制器的生产效率。

在本发明的该实施方式中，如图1和图4所示，该控制箱可以包括下壳体1和上壳体9。具体地，上壳体9与下壳体1通过螺栓连接。

该控制箱采用上壳体9和下壳体1配合的方式，能够的实现对该控制箱的便捷安装和拆卸，进而便于后续维修人员对该控制箱进行及时的维修和维护。

在本发明的该实施方式中，该电机控制器还可以包括散热水道。具体地，散热水道设置在下壳体1的内部，SiC模块6设置在散热水道的上方，且SiC模块6通过金属压块与散热水道连接。

在传统的电机控制器中，将水冷板设置在薄膜电容5的上表面，SiC模块6设置在水冷板的上方以实现降温的目的。在本发明的该实施方式中，将水冷板与下壳体1集成为一体形成散热水道，散热水道通过金属压块以对SiC模块6进行降温。此外，SiC模块6的pinfin结构能够直接与冷却液接触，进而有效降低了系统热阻，提高了该系统的运行效率。

在本发明的该实施方式中，对于薄膜电容5的具体材质可以是本领域人员所知的多种形式，例如聚乙酯电容、聚碳酸酯电容等，但是在本发明的一个优选示例中，考虑到薄膜电容5的性能以及特性，该薄膜电容5的具体材质为金属化聚丙烯薄膜电容。

在本发明的该实施方式中，为了满足控制器电压平台为800V的需求，该薄膜电容5采用具有900V耐压的薄膜电容5。

在本发明的该实施方式中，对于高压滤波模块4的具体结构可以是本领域人员所知的多种结构，例如LC滤波结构、LCL滤波结构等。但是在本发明的一个优选示例中，考虑到电机控制器的电磁兼容性，该高压滤波模块4的具体结构可以为LCL滤波结构。

在本发明的该实施方式中，为了减小高压滤波模块4中滤波组件的占用空间，滤波组件采用集成一体化结构，将多级滤波结构高度集成，进而提高了功率密度。具体地，该多级滤波结构集成磁环、磁芯、单体滤波电容和滤波PCBA。

在本发明的该实施方式中，为了满足控制器电压平台为800V的需求，该高压滤波模块4中的滤波电容均采用耐压1000V以上的高压滤波电容。

在本发明的该实施方式中，该电机控制器的布局方案还可以包括薄膜电容5在下壳体1的内侧底部，水冷板在中间，SiC模块6在水冷板上方的布置方式。

在本发明的该实施方式中，该电机控制器的布局方案还可以包括高压滤波模块4和薄膜电容5都在下壳体1的内底部，水冷板在中间，SiC模块6和三相铜排7在水冷板上方的布置方式。

另一方面，本发明还提供一种高电压平台。具体地，该高压平台可以包括高压平台本体和电机控制器。具体地，该电机控制器可以包括控制箱、薄膜电容5、SiC模块6、输入模块以及输出模块。

薄膜电容5设置在控制箱的内部，薄膜电容5为扁平布置；SiC模块6与薄膜电容5的一个侧面并列设置，SiC模块6与薄膜电容5电连接；输入模块与薄膜电容5平行设置，输入模块的一端与薄膜电容5电连接，输入模块的另一端用于连接至外部的电源；输出模块设置在SiC模块6远离薄膜电容5的一侧，输出模块的一端与SiC模块6电连接，输出模块的另一端用于连接至外部的电机。具体地，薄膜电容5通过螺栓安装在控制箱的内部，薄膜电容5的正负极输出端和SiC模块6的正负极输入端通过螺栓锁紧连接。

该电机控制器通过将薄膜电容5和SiC模块6并列设置，且薄膜电容5扁平设置的方式，降低了控制箱的厚度。输入模块位于薄膜电容5的侧面，与该薄膜电容平行设置；输出模块位于SiC模块6远离薄膜电容5的一侧，与该SiC模块6平行设置。采用输入模块、薄膜电容5、SiC模块6以及输出模块平行设置的方式，有效地限制了控制箱的整体厚度，进而能够满足后驱空间狭小的电动汽车安装使用。

通过上述技术方案，本发明提供的高电压平台及其电机控制器通过将薄膜电容5与SiC模块6并列设置，且输入模块和输出模块分别位于薄膜电容5和SiC模块6相互远离的两侧，使得该电机控制器的厚度有效降低，进而能够利于对后驱空间狭小的电动汽车的整车布置；此外，SiC模块6相较于传统的功率模块具有更高的功率密度，进而提高了该电机控制器的充电功率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高电压平台的电机控制器，其特征在于，包括：

控制箱；

薄膜电容(5)，设置在所述控制箱的内部；

SiC模块(6)，与所述薄膜电容(5)并列设置，所述SiC模块(6)与所述薄膜电容(5)电连接；

输入模块，与所述薄膜电容(5)平行设置，所述输入模块的一端与所述薄膜电容(5)电连接，所述输入模块的另一端用于连接至外部的电源；

输出模块，设置在所述SiC模块(6)远离所述薄膜电容(5)的一侧，所述输出模块的一端与所述SiC模块(6)电连接，所述输出模块的另一端用于连接至外部的电机。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述输入模块包括：

高压母线(2)，设置在所述控制箱的DC端，一端用于与所述外部的电源连接；

高压滤波模块(4)，与所述薄膜电容(5)平行设置，且所述高压母线(2)和所述高压滤波模块(4)的连线与所述高压滤波模块(4)和所述薄膜电容(5)的连线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述输出模块包括三相铜排(7)，所述三相铜排(7)设置在所述SiC模块(6)远离所述薄膜电容(5)的一侧且与所述SiC模块(6)并列设置，所述三相铜排(7)与所述SiC模块(6)电连接，所述三相铜排(7)的输出端穿出所述控制箱并与所述外部的电机连接。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述SiC电机控制器还包括：

集成式PCB板(8)，设置在所述SiC模块(6)的上方；

低压插件(3)，固定贯穿于所述控制箱，所述低压插件(3)通过线束与所述集成式PCB板(8)连接。

5.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述集成式PCB板(8)包括控制模块和驱动模块。

6.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述控制箱包括：

下壳体(1)；

上壳体(9)，所述上壳体(9)与所述下壳体(1)通过螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的电机控制器，其特征在于，所述下壳体(1)的内部设置有散热水道，所述SiC模块(6)设置在所述散热水道的上方，且所述SiC模块(6)通过金属压块与所述散热水道连接。

8.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述高压母线(2)的一端与所述高压滤波模块(4)电连接，所述高压滤波模块(4)与所述薄膜电容(5)电连接。

9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述高压滤波模块(4)为LCL滤波结构。

10.一种高电压平台，其特征在于，包括高电压平台本体和如权利要求1至9任一所述的电机控制器。

Images