CN210405834U - 电机控制器及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制器及车辆，该电机控制器包括箱体、母线电容及IGBT模块，所述IGBT模块固定在所述箱体上，所述箱体上形成有一侧开口的电容安装腔室，所述母线电容安装在所述电容安装腔室内，所述母线电容的外表面被一绝缘层包裹，所述绝缘层填充所述电容安装腔室的腔壁与所述母线电容的外表面之间的空隙，所述绝缘层及所述电容安装腔室的腔壁用作所述母线电容的外壳。该电机控制器，母线电容本身不带塑料外壳，母线电容直接通过箱体散热，母线电容的散热性提高，节省一个塑料外壳及其开模费用，成本大幅度降低。

Description

电机控制器及车辆

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制器及车辆。

背景技术

电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度及响应时间进行工作的箱体结构。在纯电动车辆或混合动力车辆中，电机控制器的功能是根据档位、油门及刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制车辆的启动运行、进退速度及爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。电机控制器是纯电动车辆或混合动力车辆的关键零部件之一。

铝压铸箱体、母线电容、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块及电流传感器是电机控制器必不可少的核心零部件。现有技术中，母线电容、IGBT模块及电流传感器在组装成电机控制器前已经由厂家单独封装好，然后通过螺栓连接的方式固定在一起组成电机控制器。

现有技术中，各个核心元件当成单独的个体通过螺栓的方式与铝压铸箱体连接，这样就无法发挥铝压铸箱体可焊接性和导热快的优势。母线电容作为单独的元件封装时，需要有一个热塑性塑料外壳，热塑性塑料外壳用来放置及固定内部电容元件，一个塑料外壳的模具费用一般高达10万元，成本较高。另外，母线电容需要提供无功电流，由于塑料外壳的热阻远高于铝压铸箱体，IGBT模块作为功率器件封装时，需要配置铜基板或其材料的基板作为散热器将DBC(Direct Bonding Copper，直接覆铜衬底)焊接在上面，然后在IGBT模块的散热基板上涂抹导热脂安装在铝压铸箱体上进行散热，导致IGBT模块的散热性能较差。而且目前常用的导热脂长时间使用后会有干涸的可能性，存在导热性能衰减的风险。电流传感器也要配置单独的塑料外壳，使用时需要固定在交流输出端子上。由于母线电容需要配置塑料外壳，IGBT模块也要配置散热基板，母线电容、IGBT模块及电流传感器三者与铝压铸箱体的连接固定均需通过螺栓连接，螺栓连接也需要避让出安装的空间，导致电机控制器整体体积较大、功率密度较低及成本较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的电机控制器成本较高的问题，提供一种电机控制器及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种电机控制器，包括箱体、母线电容及IGBT模块，所述IGBT模块固定在所述箱体上，所述箱体上形成有一侧开口的电容安装腔室，所述母线电容安装在所述电容安装腔室内，所述母线电容的外表面被一绝缘层包裹，所述绝缘层填充所述电容安装腔室的腔壁与所述母线电容的外表面之间的空隙。

根据本实用新型实施例的电机控制器，母线电容本身不带塑料外壳，母线电容安装在箱体上的电容安装腔室内，母线电容的外表面被一绝缘层包裹，绝缘层填充电容安装腔室的腔壁与母线电容的外表面之间的空隙，母线电容直接通过箱体散热，母线电容的散热性提高，节省一个塑料外壳及其开模费用，成本大幅度降低。

可选地，通过向放置在所述电容安装腔室内的母线电容灌胶将所述母线电容直接封装在所述电容安装腔室内，以在所述母线电容的外表面形成所述绝缘层，所述绝缘层及所述电容安装腔室的腔壁用作所述母线电容的外壳。

灌胶起两个作用，一是将不带塑料外壳的母线电容固定在箱体上，二是在母线电容的外表面形成绝缘层，以实现母线电容与箱体的绝缘。

可选地，所述母线电容的正极柱、负极柱、正极铜牌及负极铜牌露出所述绝缘层。

正极柱、负极柱为母线电容的输入端，正极铜牌及负极铜牌为母线电容的输出端。将所述母线电容的正极柱、负极柱、正极铜牌及负极铜牌露出所述绝缘层，以便于母线电容接线。

可选地，所述IGBT模块包括DBC模块，所述DBC模块覆铜的一面贴合固定在所述箱体上，所述IGBT模块的上桥集电极与所述母线电容的正极铜牌电连接，所述IGBT模块的下桥发射极与所述母线电容的负极铜牌电连接。

所述DBC模块覆铜的一面直接贴合固定(例如焊接)在箱体上，这样，IGBT模块直接以箱体为散热基板，不仅节省了现有技术的电机控制器的IGBT模块的散热基板，而且减少了散热基板涂抹导热脂的工序，减少了这部分热阻，避免导热脂涂抹不均匀的风险，降低了成本及IGBT的安装空间。

例如，DBC模块的一种结构是，DBC模块包括具有绝缘功能的陶瓷基板，陶瓷基板的一面覆铜，另一面焊接IGBT晶元，陶瓷基板覆铜的一面焊接在箱体上。

可选地，所述IGBT模块的上桥集电极与所述母线电容的正极铜牌通过绑定线电连接，所述IGBT模块的下桥发射极与所述母线电容的负极铜牌通过绑定线电连接。

绑定线相当于一根导线来进行电流的传输，其主要作用是电连接。通过绑定线电连接替代常规的螺栓连接，能够节约安装空间，进一步减小电机控制器的体积。

可选地，所述IGBT模块还包括塑料框架，所述塑料框架固定在所述箱体上，所述DBC模块位于所述塑料框架的内侧并与所述塑料框架连为一体。

塑料框架环绕DBC模块一圈设置。塑料框架能够承载IGBT模块的输出端子、上桥集电极及下桥发射极。

可选地，所述IGBT模块具有多个输出端子，所述电机控制器还包括电流传感器，所述电流传感器设置在多个所述输出端子的其中一个或多个上。

例如，所述IGBT模块具有3个输出端子，可以在全部的输出端子上均设置电流传感器，或者，只在其中的1个或2个上设置输出端子。

可选地，所述电流传感器直接封装在所述输出端子上，封装所述电流传感器的物质用作所述电流传感器的外壳。

封装所述电流传感器的物质(例如灌胶)，一方面将电流传感器固定在IGBT模块的输出端子上，另一方面，封装物质(胶)用作所述电流传感器的外壳。这样，减少了电流传感器的中间固定环节(现有技术中，电流传感器具有单独的塑料封装外壳，需要通过螺栓或者其它方式固定在输出铜牌上)，更能节省空间，集成度更高。

可选地，所述箱体为铝压铸箱体。

铝压铸箱体能够提供足够的强度，而且重量轻，散热性能好。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种车辆，其包括电机及上述的电机控制器，所述电机控制器与所述电机电连接。

该车辆为纯电动车辆(单纯电机驱动)或混合动力车辆(电机与内燃烧机组合驱动)。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的电机控制器的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的电机控制器的箱体的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的电机控制器的母线电容的示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的电机控制器的IGBT模块的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的电机控制器的DBC模块在箱体上的安装示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、箱体；11、电容安装腔室；111、腔壁；

2、母线电容；21、正极柱；22、负极柱；23、正极铜牌；24、负极铜牌；

3、IGBT模块；31、DBC模块；32、上桥集电极；33、下桥发射极；34、塑料框架；35、输出端子；

4、绝缘层；

5、绑定线；

6、绑定线；

7、电流传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供一种电机控制器，包括箱体1、母线电容2及IGBT模块3，所述IGBT模块3固定在所述箱体1上，所述箱体1上形成有一侧开口的电容安装腔室11，所述母线电容2安装在所述电容安装腔室11内，所述母线电容2的外表面被一绝缘层4包裹，所述绝缘层4填充所述电容安装腔室11的腔壁111与所述母线电容2的外表面之间的空隙。

根据本实用新型实施例的电机控制器，母线电容2本身不带塑料外壳，母线电容2的外表面被一绝缘层4包裹，绝缘层4填充电容安装腔室11的腔壁111与母线电容2的外表面之间的空隙，母线电容2直接通过箱体1散热，母线电容2的散热性提高，节省一个塑料外壳及其开模费用，成本大幅度降低。

优选地，所述箱体1为铝压铸箱体。铝压铸箱体能够提供足够的强度，而且重量轻，散热性能好。

优选地，通过向放置在所述电容安装腔室11内的母线电容2灌胶将所述母线电容2直接封装在所述电容安装腔室11内，以在所述母线电容2的外表面形成所述绝缘层4，所述绝缘层4及所述电容安装腔室11的腔壁111用作所述母线电容2的外壳。

灌胶起两个作用，一是将不带塑料外壳的母线电容2固定在箱体1上，二是在母线电容2的外表面形成绝缘层4，以实现母线电容2与箱体1的绝缘。

所述母线电容2的正极柱21、负极柱22、正极铜牌23及负极铜牌24露出所述绝缘层4。

正极柱21、负极柱22为母线电容2的输入端，正极铜牌23及负极铜牌24为母线电容2的输出端。将所述母线电容2的正极柱21、负极柱22、正极铜牌23及负极铜牌24露出所述绝缘层4，以便于母线电容2接线。

所述IGBT模块3包括DBC模块31，所述DBC模块31覆铜的一面贴合固定在所述箱体1上，所述IGBT模块3的上桥集电极32与所述母线电容2的正极铜牌23电连接，所述IGBT模块3的下桥发射极33与所述母线电容2的负极铜牌24电连接。

所述DBC模块31覆铜的一面直接贴合固定(例如焊接)在箱体1上，这样，IGBT模块3直接以箱体1为散热基板，不仅节省了现有技术的电机控制器的IGBT模块的散热基板，而且减少了散热基板涂抹导热脂的工序，减少了这部分热阻，避免导热脂涂抹不均匀的风险，降低了成本及IGBT的安装空间。

例如，DBC模块31的一种结构是，DBC模块31包括具有绝缘功能的陶瓷基板，陶瓷基板的一面覆铜，另一面焊接IGBT晶元，陶瓷基板覆铜的一面焊接在箱体1上。

优选地，所述IGBT模块3的上桥集电极32与所述母线电容2的正极铜牌23通过绑定线5电连接，所述IGBT模块3的下桥发射极33与所述母线电容2的负极铜牌24通过绑定线6电连接。

绑定线相当于一根导线来进行电流的传输，其主要作用是电连接。通过绑定线电连接替代常规的螺栓连接，能够节约安装空间，进一步减小电机控制器的体积。

在一实施例中，所述IGBT模块3还包括塑料框架34，所述塑料框架34固定在所述箱体1上，所述DBC模块31位于所述塑料框架34的内侧并与所述塑料框架34连为一体。

塑料框架34环绕DBC模块31一圈设置。塑料框架24能够承载IGBT模块的输出端子35、上桥集电极32及下桥发射极33。

在一实施例中，所述IGBT模块3具有多个输出端子35，所述电机控制器还包括电流传感器7，所述电流传感器7设置在多个所述输出端子35的其中一个或多个上。

例如，所述IGBT模块3具有3个输出端子35，可以在全部的输出端子35上均设置电流传感器7，或者，只在其中的1个或2个上设置输出端子35。

优选地，所述电流传感器7直接封装在所述输出端子35上，封装所述电流传感器35的物质用作所述电流传感器7的外壳。即，电流传感器7本身不带外壳。

封装所述电流传感器7的物质(例如灌胶)，一方面将电流传感器7固定在IGBT模块3的输出端子35上，另一方面，封装物质(胶)用作所述电流传感器7的外壳。这样，减少了电流传感器7的中间固定环节(现有技术中，电流传感器具有单独的塑料封装外壳，需要通过螺栓或者其它方式固定在输出铜牌上)，更能节省空间，集成度更高。

上述的电机控制器，母线电容2封装时不再单独使用塑料外壳，而是通过灌胶的方式借用铝压铸箱体作为其外壳，IGBT模块3直接用箱体1作为散热基板，电流传感器7与IGBT模块的输出端子35封装在一起，母线电容2和IGBT模块3通过焊接、灌胶及绑定线等工艺与铝压铸箱体结合成一个整体，降低热阻，提高散热性能，减少母线电容2的塑料外壳、IGBT模块3的散热基板和螺栓安装时所占的空间，提高电机控制器的功率密度，节约成本，形成一个高度集成的电机控制器。

另外，本实用新型实施例还提供一种车辆，其包括电机及上述的电机控制器，所述电机控制器与所述电机电连接。

该车辆为纯电动车辆(单纯电机驱动)或混合动力车辆(电机与内燃烧机组合驱动)。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，包括箱体、母线电容及IGBT模块，所述IGBT模块固定在所述箱体上，所述箱体上形成有一侧开口的电容安装腔室，所述母线电容安装在所述电容安装腔室内，所述母线电容的外表面被一绝缘层包裹，所述绝缘层填充所述电容安装腔室的腔壁与所述母线电容的外表面之间的空隙。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，通过向放置在所述电容安装腔室内的母线电容灌胶将所述母线电容直接封装在所述电容安装腔室内，以在所述母线电容的外表面形成所述绝缘层，所述绝缘层及所述电容安装室的腔壁用作所述母线电容的外壳。

3.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述母线电容的正极柱、负极柱、正极铜牌及负极铜牌露出所述绝缘层。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述IGBT模块包括DBC模块，所述DBC模块覆铜的一面贴合固定在所述箱体上，所述IGBT模块的上桥集电极与所述母线电容的正极铜牌电连接，所述IGBT模块的下桥发射极与所述母线电容的负极铜牌电连接。

5.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述IGBT模块的上桥集电极与所述母线电容的正极铜牌通过绑定线电连接，所述IGBT模块的下桥发射极与所述母线电容的负极铜牌通过绑定线电连接。

6.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述IGBT模块还包括塑料框架，所述塑料框架固定在所述箱体上，所述DBC模块位于所述塑料框架的内侧并与所述塑料框架连为一体。

7.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述IGBT模块具有多个输出端子，所述电机控制器还包括电流传感器，所述电流传感器设置在多个所述输出端子的其中一个或多个上。

8.根据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于，所述电流传感器直接封装在所述输出端子上，封装所述电流传感器的物质用作所述电流传感器的外壳。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的电机控制器，其特征在于，所述箱体为铝压铸箱体。

10.一种车辆，其特征在于，包括电机及权利要求1-9任意一项所述的电机控制器，所述电机控制器与所述电机电连接。

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