CN114938588A - 用于车辆的微控单元和车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于车辆的微控单元，其包括：壳体，所述壳体内设置有膜电容布置区、MOSFET‑SiC布置区和驱动板布置区；膜电容和MOSFET‑SiC模块，所述膜电容和所述MOSFET‑SiC模块分别设置在所述膜电容布置区和所述MOSFET‑SiC布置区，所述膜电容和所述MOSFET‑SiC模块电连接且均在水平方向上延伸；驱动板，所述驱动板与所述MOSFET‑SiC模块电连接，所述驱动板设置在所述驱动板布置区且在竖直方向上延伸。本申请充分地利用壳体内的容纳空间，大大减小了微控单元的体积，使得微控单元的结构更加紧凑，提高了微控单元的功率密度，减少了能量在各个环节的损耗，提高能效，同时能降低成本，减少体积、实现轻量化。

Description

用于车辆的微控单元和车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的微控单元和车辆。
背景技术
随着新能源汽车特别是纯电动汽车的不断发展，新能源车微控单元高度集成一体化已经成趋势，目前国内新能源整车厂以及零部件厂主流微控单元仍采用的是IGBT作为功率模块，控制板和驱动板并排布置大大占用空间，导致微控单元的整体体积增大且结构臃肿。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种用于车辆的微控单元，本申请充分地利用壳体内的容纳空间，大大减小了微控单元的体积，使得微控单元的结构更加紧凑，提高了微控单元的功率密度，减少了能量在各个环节的损耗，提高能效，同时能降低成本，减少体积、实现轻量化。
根据本申请实施例的一种用于车辆的微控单元，其包括：壳体，所述壳体内设置有膜电容布置区、MOSFET-SiC布置区和驱动板布置区；膜电容和MOSFET-SiC模块，所述膜电容和所述MOSFET-SiC模块分别设置在所述膜电容布置区和所述MOSFET-SiC布置区，所述膜电容和所述MOSFET-SiC模块电连接且均在水平方向上延伸；驱动板，所述驱动板与所述MOSFET-SiC模块电连接，所述驱动板设置在所述驱动板布置区且在竖直方向上延伸。
根据本申请的微控单元中的控制板和驱动板可以充分利用壳体内的空间，控制板利用了壳体内的水平空间，驱动板利用了壳体内的竖直空间，从而更加充分地利用壳体内的容纳空间，大大减小了微控单元的体积，使得微控单元的结构更加紧凑。提高了微控单元的功率密度，减少了能量在各个环节的损耗，提高能效，同时能降低成本，减少体积、实现轻量化。
进一步地，所述壳体包括：上板部和下板部，所述上板部和所述下板部在水平方向上延伸且竖直方向上间隔开；周壁部，所述周壁部的上端与所述上板部的外周沿相连，所述周壁部的下端与所述下板部的外周沿相连；其中所述膜电容和所述MOSFET-SiC模块与所述上板部或所述下板部平行，所述驱动板与所述周壁部上的一个侧面平行。
进一步地，所述膜电容通过紧固件与所述壳体固定连接；所述微控单元还包括：高压接插件，所述高压接插件与所述膜电容在水平方向上的一端通过铜排电连接。
进一步地，微控单元还包括：控制板，所述控制板设置在所述MOSFET-SiC布置区内且位于所述MOSFET-SiC模块的上方，所述控制板与所述膜电容电连接。
通过上述技术方案，使零件更紧凑，减小了微控单元整体的体积。
进一步地，微控单元还包括：固定骨架，所述固定骨架通过紧固件与所述壳体固定连接，所述控制板在水平方向上的一端与所述膜电容电连接，所述控制板在水平方向上的另一端固定在所述固定骨架上。
进一步地，所述壳体内还设置有交流铜排安装区，所述微控单元还包括：交流铜排，所述交流铜排设置在所述交流铜排安装区内，且所述交流铜排穿设所述驱动板以与所述MOSFET-SiC模块相连。
通过上述技术方案，在驱动板上开孔，使交流铜排能够穿设于驱动板直接与MOSFET-SiC模块相连，进一步缩小了微控单元的体积，提高了微控单元的功率密度。
进一步地，微控单元还包括：与所述控制板电连接的低压接插件，所述低压接插件安装在壳体的底壁或侧壁上
进一步地，所述MOSFET-SiC模块与所述壳体的底壁之间设置有散热硅脂层。
通过上述技术方案，加快了MOSFET-SiC模块的散热。
进一步地，所述壳体的底壁的外侧面设置有散热翅片和导热部，所述导热部与所述散热翅片相连且所述导热部内设置有冷却水通道。
通过上述技术方案，进一步加快了MOSFET-SiC模块的散热。
本申请还提出了一种具有上述微控单元的车辆，其包括本申请的用于车辆的微控单元。。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的用于车辆的微控单元的爆炸图；
图2是根据本申请实施例的用于车辆的微控单元的壳体的示意图；
图3是根据本申请实施例的用于车辆的微控单元略去部分电器件后的局部示意图；
图4是根据本申请实施例的用于车辆的微控单元的剖视图；
图5是根据本申请实施例的用于车辆的微控单元的立体图。
附图标记：1、控制板；2、低压接插件；3、驱动板；4、高压接插件；5、膜电容；6、MOSFET-SiC模块；7、交流铜排；8、壳体；801、膜电容布置区；802、MOSFET-SiC布置区；803、驱动板布置区；804、高压接插件布置区；805、交流铜排布置区；806、低压插件布置区；807、电缆连接区；810、上板部；820、下板部；830、周壁部；9、固定骨架；91、水平部；92、竖直部；10、绝缘垫块；11、电流传感器；12、散热硅脂层；13、导热部；14、散热翅片。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
为了便于理解本申请的用于车辆的微控单元(Micro Controller Unit，微控制器)，首先说明一下微控单元的工作原理，微控单元包括控制板1、低压接插件2、驱动板3、高压接插件4、膜电容5、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)-SiC模块(简称：碳化硅金氧半场效晶体管)和交流铜排7。当微控单元工作时，控制板1通过低压接插件2输入的供电、CAN、电机旋变、电机低压信号进行分析识别后将需求与驱动板3进行交互，然后高压接插件4将输入的高压直流电经膜电容5滤波，MOSFET-SiC模块6将滤波后的直流电转化为三相交流电，最后通过交流铜排7将三相交流电输出给驱动电机。现有技术中的微控单元的整体体积大且结构臃肿，微控单元的功率密度有待提高。因此，本申请提供了一种用于车辆的微控单元，以改善微控单元的整体体积大、结构臃肿的问题。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
下面参考图1-图5描述根据本申请实施例的用于车辆的微控单元。
参照图1、图2和图3，根据本申请的用于车辆的微控单元包括壳体8，微控单元的控制板1、低压接插件2、驱动板3、膜电容5、MOSFET-SiC模块6和交流铜排7均设置于壳体8内。壳体8内部设置有膜电容布置区801、MOSFET-SiC布置区802和驱动板布置区803。膜电容5和MOSFET-SiC模块6分别设置在膜电容布置区801和MOSFET-SiC布置区802，且膜电容5和MOSFET-SiC模块6电连接，膜电容5与MOSFET-SiC模块6均在水平方向上延伸。驱动板3设置在驱动板3设置区内，且驱动板3在竖直方向内延伸。
本申请的控制板1和驱动板3可以充分利用壳体8内的空间，控制板1利用了壳体8内的水平空间，驱动板3利用了壳体8内的竖直空间，从而更加充分地利用壳体8内的容纳空间，大大减小了微控单元的体积，使得微控单元的结构更加紧凑。
参照图1和图4，具体的，壳体8包括均在水平方向上延伸的上板部810和下板部820，上板部810和下板部820在竖直方向上间隔开。在上板部810和下板部820之间设置有周壁部830，周壁部830的上端与上板部810的外周沿相连，周壁部830的下端与下板部820的外周沿相连。膜电容5和MOSFET-SiC模块6与上板部810或下板部820平行，驱动板3与周壁部830的一个侧面平行，充分利用壳体8内部空间。在本实施例中，周壁部830和下板部820一体成型，周壁部830与上板部810可拆卸连接。
参照图2和图4，根据本申请的用于车辆的微控单元的壳体8内设置有高压接插件布置区804，高压插接件设置于高压接插件布置区804内，高压接插件4位于膜电容5在水平方向上的一端且通过铜排与膜电容5电连接。在本实施例中高压接插件4安装在周壁部830上且穿设于周壁部830与膜电容5连接，在其它实施例中，高压接插件4还可以设置为安装在下板部820上且穿设于下板部820与膜电容5连接。
参照图3和图4，膜电容5通过紧固件与壳体8固定连接，具体的，在本实施例中膜电容5通过四个螺栓与下板部820固接。膜电容5与高压接插件4之间的铜排通过两个螺栓相连，增强了膜电容5与高压接插件4之间的连接强度。MOSFET-SiC模块6位于膜电容5在水平方向上的一侧，且膜电容5通过螺栓与MOSFET-SiC模块6相连。
参照图2和图3，在MOSFET-SiC布置区802内设置有三块MOSFET-SiC模块6，三个MOSFET-SiC模块6的排布方向平行于膜电容5的长度方向，且三个MOSFET-SiC模块6间隔设置，每个MOSFET-SiC模块6均通过两个螺栓与膜电容5连接。
参照图4，驱动板3位于MOSFET-SiC模块6远离膜电容5的一侧且三个MOSFET-SiC模块6的针脚与驱动板3均通过锡焊连接在一起。
参照图1、图2和图4，根据本申请的用于车辆的微控单元的控制板1设置于MOSFET-SiC布置区802内且位于MOSFET-SiC模块6的上方，控制板1与MOSFET-SiC模块6平行设置。通过将控制板1设置于MOSFET-SiC模块6的上方，使零件更紧凑，减小了微控单元整体的体积。控制板1还与膜电容5电连接，具体的，控制板1通过多个螺栓与膜电容5连接。
参照图1和图4，根据本申请进一步的实施例，用于车辆的微控单元还包括设置于壳体8内的固定骨架9，固定骨架9通过紧固件与壳体8固定连接，具体的，固定骨架9通过螺栓与下板部820固接。在本实施例中，固定骨架9整体呈L形，固定骨架9包括水平部91和固接于水平部91一端的竖直部92。固定骨架9设置于MOSFET-SiC布置区802内，水平部91设置于控制板1与MOSFET-SiC模块6之间，竖直部92朝向远离MOSFET-SiC模块6的一侧设置。驱动板3固定在竖直部92上。
控制板1在水平方向上的一端与膜电容5连接，控制板1在水平方向上的另一端固定在固定骨架9上。具体的，控制板1远离膜电容5的一端固接在竖直部92远离水平部91的一端，即控制板1与水平部91之间留有空隙，便于控制板1的散热。
参照图3和图4，壳体8内设置有交流铜排布置区805，交流铜排7设置在交流铜排布置区805内，交流铜排7位于驱动板3远离膜电容5的一侧，交流铜排7对应三个MOSFET-SiC模块6也设置有三个，三个交流铜排7间隔排布且排布方向平行于三个MOSFET-SiC模块6的排布方向，三个交流铜排7与三个MOSFET-SiC模块6一一对应。三个交流铜排7均穿设于驱动板3以与其对应的MOSFET-SiC模块6相连。通过在驱动板3上开孔的方式，使交流铜排7能够穿设于驱动板3直接与MOSFET-SiC模块6相连，进一步缩小了微控单元的体积，提高了微控单元的功率密度。
参照图3和图4，为了使交流铜排7与壳体8之间保持绝缘，在壳体8内还设置有绝缘垫块10，绝缘垫块10通过紧固件固定在下板部820上，具体的，绝缘垫块10通过两个螺栓固定在下板部820上。每个交流铜排7均通过一个螺栓与绝缘垫块10相连从而使交流铜排7与下壳体8之间保持绝缘。
参照图3和图4，壳体8内设置有低压插件布置区806，低压接插件2设置在低压插件布置区806内，通过紧固件与壳体8相连且通过线束与控制板1电连接。在本实施例中低压接插件2设置为安装在下板部820上，在其它实施例中，低压接插件2还可以设置为安装在周壁部830上。
参照图3和图4，壳体8内还设置有电流传感器11，电流传感器11位于交流铜排7远离驱动板3的一侧且通过多个紧固件与壳体8相连，具体地，电流传感器11通过八个螺栓与下板部820相连，三个交流铜板均与电流传感器11相连。下壳体8上对应电流传感器11的位置还设置有电缆连接区807，电缆通过电缆连接区807后与交流铜排7连接，从而将三相交流电输送给驱动电机。
参照图4，作为一个可选的方案，为了便于MOSFET-SiC模块6的散热，在MOSFET-SiC模块6与下板部820之间设置有散热硅脂层12。通过散热硅脂层12快速将MOSFET-SiC模块6工作时产生的热量快速传导至下板部820，提高MOSFET-SiC模块6的散热性能。
参照图4和图5，为了进一步提高MOSFET-SiC模块6的散热性能，优选的，下板部820背离散热硅脂层12的一侧设置有导热部13，导热部13内设置有冷却液通道，工作时，通过导热部13内流通的冷却液快速带走下板部820中来自MOSFET-SiC模块6的热量，有效提高了MOSFET-SiC模块6的散热性能。且通过将导热部13设置在下板部820背离散热硅脂层12的一侧，即将导热部13设置在壳体8外侧，从而从根本上杜绝了冷却液在微控单元内部泄露的风险，提高了冷却装置的安全性能。
参照图4和图5，进一步地，在下板部820背离散热硅脂层12的一侧还设置有散热翅片14，散热翅片14设置于下板部820与导热部13之间，通过散热翅片14增大了下板部820与导热部13之间的接触面积，便于下板部820与冷却液之间的热交换，进一步提高了MOSFET-SiC模块6的散热性能。
下面简单描述本申请实施例的车辆。
根据本申请实施例的车辆包括上述实施例的用于车辆的微控单元，由于根据本申请的车辆设置有上述的微控单元，因此该车辆的零部件布置更加紧凑、方便，且至少在一定程度上降低了车辆上零部件的占用空间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的微控单元，其特征在于，包括：
壳体(8)，所述壳体(8)内设置有膜电容布置区(801)、MOSFET-SiC布置区(802)和驱动板布置区(803)；
膜电容(5)和MOSFET-SiC模块(6)，所述膜电容(5)和所述MOSFET-SiC模块(6)分别设置在所述膜电容布置区(801)和所述MOSFET-SiC布置区(802)，所述膜电容(5)和所述MOSFET-SiC模块(6)电连接且均在水平方向上延伸；
驱动板(3)，所述驱动板(3)与所述MOSFET-SiC模块(6)电连接，所述驱动板(3)设置在所述驱动板布置区(803)且在竖直方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，所述壳体(8)包括：
上板部(810)和下板部(820)，所述上板部(810)和所述下板部(820)在水平方向上延伸且竖直方向上间隔开；
周壁部(830)，所述周壁部(830)的上端与所述上板部(810)的外周沿相连，所述周壁部(830)的下端与所述下板部(820)的外周沿相连；其中
所述膜电容(5)和所述MOSFET-SiC模块(6)与所述上板部(810)或所述下板部(820)平行，所述驱动板(3)与所述周壁部(830)上的一个侧面平行。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，所述膜电容(5)通过紧固件与所述壳体(8)固定连接；所述微控单元还包括：高压接插件(4)，所述高压接插件(4)与所述膜电容(5)在水平方向上的一端通过铜排电连接。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，还包括：控制板(1)，所述控制板(1)设置在所述MOSFET-SiC布置区(802)内且位于所述MOSFET-SiC模块(6)的上方，所述控制板(1)与所述膜电容(5)电连接。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，还包括：固定骨架(9)，所述固定骨架(9)通过紧固件与所述壳体(8)固定连接，所述控制板(1)在水平方向上的一端与所述膜电容(5)电连接，所述控制板(1)在水平方向上的另一端固定在所述固定骨架(9)上。
6.根据权利要求4所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，所述壳体(8)内还设置有交流铜排(7)布置区，所述微控单元还包括：交流铜排(7)，所述交流铜排(7)设置在所述交流铜排(7)安装区内，且所述交流铜排(7)穿设所述驱动板(3)以与所述MOSFET-SiC模块(6)相连。
7.根据权利要求4所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，还包括：与所述控制板(1)电连接的低压接插件(2)，所述低压接插件(2)安装在壳体(8)的底壁或侧壁上。
8.根据权利要求4所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，所述MOSFET-SiC模块(6)与所述壳体(8)的底壁之间设置有散热硅脂层(12)。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的微控单元，其特征在于，所述壳体(8)的底壁的外侧面设置有散热翅片(14)和导热部(13)，所述导热部(13)与所述散热翅片(14)相连且所述导热部(13)内设置有冷却液通道。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的微控单元。
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