CN208924148U - 一种超高功率新能源汽车电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超高功率新能源汽车电机控制器，包括箱体、功率模块、输入模块、输出模块、支座模块和控制板，输入模块、功率模块、输出模块和支座模块均固定于箱体内壁，功率模块分别与输入模块和输出模块电气连接，控制板分别与功率模块和输入模块电气连接，的功率模块包括IGBT、驱动板和薄膜电容，IGBT以6块并行排布且双并联的方式固定于箱体的底板上，驱动板固定于IGBT正上方并与IGBT信号端电气连接，薄膜电容固定于箱体上。与现有技术相比，本实用新型具有超高功率、耐高电压、电磁干扰小、装配多方向性、密封性高、空间利用率高等优点。

Description

一种超高功率新能源汽车电机控制器

技术领域

本实用新型涉及一种新能源汽车控制器，尤其是涉及一种超高功率新能源汽车电机控制器。

背景技术

随着经济的发展，科技的进步，燃油汽车的普及，能源消耗与环境污染问题日益严重，可持续发展战略已成为当务之急，新能源汽车技术已成为当下研究热点。

现阶段，国外、国内正处于从燃油汽车向新能源汽车过渡的重要发展阶段，新能源汽车主要分为混合动力汽车、纯电动汽车，其正处于高速发展的状态。然而，在新能源汽车的发展过程中，遇到了颇多问题，其中，如何获得超高功率的新能源汽车已成为研究难点。开发超高功率新能源汽车的关键在于提升新能源汽车控制器的功率，现有控制器采用3块IGBT三相全桥连接方式，导致控制器的功率无法大幅度地提高。此外，现有控制器的薄膜电容与IGBT、驱动板横向排布，导致空间利用率较低，无法最大限度地增加薄膜电容的体积，也就无法最大限度地增加电容量，导致控制器不能承受很高的电压。

基于此，实用新型一种超高功率新能源汽车电机控制器已经迫在眉睫，在设计超高功率新能源汽车电机控制器时，如何使控制器既可承受很高的电压又能使控制器的功率倍增是不容忽视的难点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高功率新能源汽车电机控制器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超高功率新能源汽车电机控制器，包括箱体、功率模块、输入模块、输出模块、支座模块和控制板，所述输入模块、功率模块、输出模块和支座模块均固定于箱体内壁，所述功率模块分别与输入模块和输出模块电气连接，所述控制板分别与功率模块和输入模块电气连接，所述的功率模块包括IGBT、驱动板和薄膜电容，所述IGBT以6块并行排布且双并联的方式固定于箱体的底板上，所述驱动板固定于IGBT正上方并与IGBT信号端电气连接，所述薄膜电容固定于箱体上。

所述薄膜电容横跨固定于IGBT和驱动板正上方，所述薄膜电容的输出端与 IGBT的输入端电气连接。

所述支座模块包括上支座、下支座和磁环，所述下支座固定于箱体底板上，上支座固定于下支座上，磁环固定在上支座、下支座中间。

所述上支座和下支座中心设有形状匹配的长方形槽口，长方形槽口边沿设有环形凹槽。

所述输入模块包括输入高压接插件、输入极板和信号接插件，所述输入极板一端与功率模块的薄膜电容输入端电气连接，另一端穿过磁环内腔与整车高压线束电气连接，所述输入高压接插件和信号接插件均固定在箱体侧壁上。

所述输出模块包括输出高压接插件、输出极板和转接极板，所述输出极板一端与IGBT输出端T电气连接，另一端与电机高压线束电气连接，所述转接极板与输出极板进行固定，所述输出高压接插件固定在箱体侧壁上。

所述输出极板和转接极板的一端呈分叉式结构。

所述箱体包括箱体本体和水道盖板，所述水道盖板与箱体本体通过搅拌摩擦焊固定。

所述箱体本体的底面有一“凸”字形状凹槽，凹槽周围有一台阶，台阶上布置有均匀分布的矩形凹槽，所述水道盖板的轮廓与“凸”字形凹槽配合，水道盖板通过台阶定位后用搅拌摩擦焊固定。

还包括箱盖，所述箱盖的上表面呈“X”形与圆形交叉织构形状。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)IGBT采取双并联的连接方式，共有6块IGBT并行排布于箱体的冷却水道表面上方，实现每两块IGBT对电流进行分流，该6块IGBT双并联的连接方式区别于现有控制器中的3块IGBT三相全桥连接方式，从而使该控制器的功率增加一倍，可达到200kW。

(2)薄膜电容横跨固定于IGBT与驱动板的正上方，薄膜电容与IGBT、驱动板采用纵向排布方式(即沿控制器的高度方向排布)以提高箱体的空间利用率，区别于现有控制器的横向排布方式(即沿控制器的长度或宽度方向排布)，这样可以最大限度地增加薄膜电容的体积，使薄膜电容内部并联更多的薄膜芯子，最大限度地增加薄膜电容的电容量，提升了工作电压。

(3)控制板与驱动板采用横向排布方式，区别于现有控制器的纵向排布方式，横向排布方式可以更大限度地减小控制板与驱动板之间的电磁干扰。

(4)箱体的左右侧壁与前后侧壁均设有装配支脚的螺纹孔，即支脚既可以装配在箱体的左右侧壁，又可以装配在箱体的前后侧壁，对于不同的新能源汽车可以实现控制器不同方向的装配方式，即体现了装配的多方向性，便于整车的出线排布，可以最大限度地满足整车装配的需求，此外，支脚底面的固定孔采用环形槽口，体现了控制器在整车上装配的灵活性。

(5)箱体的水道与水道盖板采用搅拌摩擦焊进行连接，实现了大周长的搅拌摩擦焊，提高了水道密封性，实现了机械化生产，增加了装配效率，箱体水道凹槽与水道盖板之间留有不大于0.12mm的间隙，减小了搅拌摩擦焊所带来的变形。

(6)输出高压接插件、输入高压接插件、信号接插件、进水管、出水管位于箱体的同一侧壁，使出线方向集中于同一个面，利于控制器在整车上的装配，节省了整车的装配空间。

(7)输出极板、转接极板一端呈分叉式结构，可以实现两块IGBT的并联，增加了工作电流，以提升控制器的功率。

(8)箱盖的上表面呈“X”形与圆形交叉织构形状，可以提高箱盖的强度。

附图说明

图1为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的分解结构示意图；

图2为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的箱体轴测图；

图3为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的轴测图；

图4为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的上支座轴测图；

图5为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的下支座轴测图；

图6为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的箱盖主视图；

图7为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的IGBT排布图；

图8为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的输出极板轴测图；

图9为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的转接极板轴测图；

图10为本实施例超高功率新能源汽车电机控制器的磁环轴测图。

附图标记：

1为箱体，2为箱盖，3为内部零件，3-1为功率模块，3-1-1为IGBT，3-1-2 为驱动板，3-1-3为薄膜电容，3-2为输入模块，3-2-1为输入高压接插件，3-2-2为输入极板，3-2-3为信号接插件，3-3为输出模块，3-3-1为输出高压接插件，3-3-2 为输出极板，3-3-3为转接极板，3-4为支座模块，3-4-1为上支座，3-4-2为下支座， 3-4-3为磁环，3-5为控制板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，超高功率新能源汽车电机控制器由箱体1、箱盖2、内部零件3 组成，其中，内部零件3主要由功率模块3-1、输入模块3-2、输出模块3-3、支座模块3-4、控制板3-5组成；功率模块3-1包括IGBT3-1-1、驱动板3-1-2以及薄膜电容3-1-3；输入模块3-2包括输入高压接插件3-2-1、输入极板3-2-2、信号接插件3-2-3；输出模块3-3包括输出高压接插件3-3-1、输出极板3-3-2、转接极板3-3-3；支座模块3-4包括上支座3-4-1、下支座3-4-2、磁环3-4-3。

如图1～图3所示，箱体1包括箱体本体1-1、水道盖板1-2，将箱体本体1-1 与水道盖板1-2进行搅拌摩擦焊固定。箱体本体1-1的水道凹槽与水道盖板1-2边缘轮廓均呈现“凸”字形(图2所示)，水道盖板1-2边缘轮廓小于箱体本体1-1 的水道凹槽边缘轮廓。水道凹槽周围有一台阶，台阶上布置有均匀分布的矩形凹槽，水道盖板1-2通过台阶定位后用搅拌摩擦焊与箱体本体1-1固定连接。水道凹槽与水道盖板1-2之间留有不大于0.12mm的间隙，以便减小搅拌摩擦焊所带来的变形。此外，若对控制器外观有要求，则需要在箱体本体1-1底面以及水道盖板1-2上均留有1mm至2mm的加工余量，搅拌摩擦焊之后，对箱体1底面进行机加工，以去除掉可见焊缝，最终形成一个完整地散热水道，散热水道一端为进水口，另一端为出水口，散热水道的面积大于箱体内部模块安装的面积。

控制器的6块IGBT3-1-1并行排布于箱体1的冷却水道表面上方，每两块IGBT3-1-1采用双并联的连接方式，从而大幅度地提高了控制器的功率，IGBT3-1-1 的输入端与薄膜电容3-1-3的输出端进行电气连接，驱动板3-1-2固定在IGBT3-1-1 的正上方并进行电气连接及机械连接，薄膜电容3-1-3横跨固定于IGBT3-1-1与驱动板3-1-2的正上方。输入极板3-2-2一端与薄膜电容3-1-3输入端进行电气连接，另一端穿过磁环3-4-3内腔与整车高压线束进行电气连接，磁环形状如图10所示。输出极板3-3-2一端与IGBT3-1-1输出端进行电气连接，另一端与电机高压线束进行电气连接。

控制器的薄膜电容3-1-3与IGBT3-1-1、驱动板3-1-2采用纵向排布方式，从而提高了箱体1的空间利用率，大幅度地增加了薄膜电容3-1-3的体积，可以承受很高的电压，控制板3-5与驱动板3-1-2采用横向排布方式，减小了相互之间的电磁干扰。

如图4、5所示，上支座和下支座中心设有形状匹配的长方形槽口，长方形槽口边沿设有环形凹槽。

如图6所示，箱盖的上表面呈“X”形与圆形交叉织构形状，首先，“X”形与圆形交叉织构形状可以增加箱盖的强度，其次，该形状提升了本实用新型的美观性，给人一种视觉冲击，最后，“X”形与圆形交叉织构形状具有深远的象征意义，“X”形象征未知，即代表本实用新型未知的潜力，圆形象征循环，即表示新能源行业的可持续发展。

如图8、9所示，输出极板、转接极板一端呈分叉式结构。

本实用新型的超高功率新能源汽车电机控制器，具体装配过程如下：如图7 所示，将6块IGBT3-1-1并行固定于箱体1的底板上，每相邻的两块IGBT3-1-1 通过转接极板3-3-3进行固定，以起到对工作电流进行分流、合流的作用。将驱动板3-1-2固定于IGBT3-1-1上，驱动板3-1-2上设有通孔，IGBT3-1-1上表面的针脚穿过驱动板3-1-2上的通孔并进行钎焊。将下支座3-4-2固定于箱体1的底板上，减振垫片贴附于磁环3-4-3的上表面与下表面以起到缓冲振动的作用，磁环3-4-3 设于下支座3-4-2的环形凹槽内，输入极板3-2-2、输出极板3-3-2均设于下支座3-4-2 长方形槽口内，输出极板3-3-2的一端与转接极板3-3-3进行固定，输出极板3-3-2 的另一端与下支座3-4-2进行固定，输入极板3-2-2穿过磁环3-4-3的环形内腔，输入极板3-2-2的一端与下支座3-4-2进行固定，将上支座3-4-1固定于下支座3-4-2 上，上支座3-4-1对应下支座3-4-2的互补位置处也设置了环形凹槽，从而通过上支座3-4-1与下支座3-4-2的环形凹槽将磁环3-4-3固定于支座模块3-4的内部；或者，也可以将上支座3-4-1、下支座3-4-2、磁环3-4-3、输入极板3-2-2、输出极板 3-3-2在线下装配成模块，然后将该模块装配于箱体1的底板上，上支座3-4-1、下支座3-4-2、磁环3-4-3、输入极板3-2-2、输出极板3-3-2是选择在线上进行装配还是在线下进行装配，可以根据具体的实际情况而定，故该装配过程具有灵活性。然后，将薄膜电容3-1-3横跨固定于箱体1底板的螺柱上，并且，将薄膜电容3-1-3 的12个输出端子与IGBT3-1-1的输入端子进行固定，薄膜电容3-1-3的的输入端子与输入极板3-2-2的另一端进行固定。将信号接插件3-2-3固定于箱体1的侧壁上，控制板3-5固定于箱体1上。将输入高压接插件3-2-1、输出高压接插件3-3-1 固定于箱体1的侧壁上，该输入高压接插件3-2-1、输出高压接插件3-3-1可以兼容不同直径的高压线束。最后，再将箱盖2固定于箱体1上，箱体1与箱盖2使用密封圈进行密封，完成所有控制器的装配工作。冷却液首先通过控制器进水口进入散热水道内部，冷却液流经整个散热水道，最后从控制器出水口流出，以此将 IGBT3-1-1工作时产生的热量带走，实现控制器的高效可靠工作。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，包括箱体(1)、功率模块(3-1)、输入模块(3-2)、输出模块(3-3)、支座模块(3-4)和控制板(3-5)，所述输入模块(3-2)、功率模块(3-1)、输出模块(3-3)和支座模块(3-4)均固定于箱体(1)内壁，所述功率模块(3-1)分别与输入模块(3-2)和输出模块(3-3)电气连接，所述控制板(3-5)分别与功率模块(3-1)和输入模块(3-2)电气连接，所述的功率模块(3-1)包括IGBT(3-1-1)、驱动板(3-1-2)和薄膜电容(3-1-3)，所述IGBT(3-1-1)以6块并行排布且双并联的方式固定于箱体(1)的底板上，所述驱动板(3-1-2)固定于IGBT(3-1-1)正上方并与IGBT(3-1-1)信号端电气连接，所述薄膜电容(3-1-3)固定于箱体(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述薄膜电容(3-1-3)横跨固定于IGBT(3-1-1)和驱动板(3-1-2)正上方，所述薄膜电容(3-1-3)的输出端与IGBT(3-1-1)的输入端电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述支座模块(3-4)包括上支座(3-4-1)、下支座(3-4-2)和磁环(3-4-3)，所述下支座(3-4-2)固定于箱体(1)底板上，上支座(3-4-1)固定于下支座(3-4-2)上，磁环(3-4-3)固定在上支座(3-4-1)、下支座(3-4-2)中间。

4.根据权利要求3所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述上支座(3-4-1)和下支座(3-4-2)中心设有形状匹配的长方形槽口，长方形槽口边沿设有环形凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述输入模块(3-2)包括输入高压接插件(3-2-1)、输入极板(3-2-2)和信号接插件(3-2-3)，所述输入极板(3-2-2)一端与功率模块(3-1)的薄膜电容(3-1-3)输入端电气连接，另一端穿过磁环(3-4-3) 内腔与整车高压线束电气连接，所述输入高压接插件(3-2-1)和信号接插件(3-2-3)均固定在箱体(1)侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述输出模块(3-3)包括输出高压接插件(3-3-1)、输出极板(3-3-2)和转接极板(3-3-3)，所述输出极板(3-3-2)一端与IGBT (3-1-1) 输出端T电气连接，另一端与电机高压线束电气连接，所述转接极板(3-3-3)与输出极板(3-3-2)进行固定，所述输出高压接插件(3-3-1)固定在箱体(1)侧壁上。

7.根据权利要求6所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述输出极板(3-3-2)和转接极板(3-3-3)的一端呈分叉式结构。

8.根据权利要求1所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述箱体(1)包括箱体本体(1-1)和水道盖板(1-2)，所述水道盖板(1-2)与箱体本体(1-1)通过搅拌摩擦焊固定。

9.根据权利要求8所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，所述箱体本体(1-1)的底面有一“凸”字形状凹槽，凹槽周围有一台阶，台阶上布置有均匀分布的矩形凹槽，所述水道盖板(1-2)的轮廓与“凸”字形凹槽配合，水道盖板(1-2)通过台阶定位后用搅拌摩擦焊固定。

10.根据权利要求1所述的一种超高功率新能源汽车电机控制器，其特征在于，还包括箱盖(2)，所述箱盖(2)的上表面呈“X”形与圆形交叉织构形状。