CN211151761U - 一种轴向集成的电动汽车电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，包括驱动电机、电机控制器，电机控制器包括箱体和设置在箱体中的功率模块、控制板、薄膜电容等；电机控制器设置在驱动电机的轴向后端面上；功率模块包括从上到下依次设置的驱动板、IGBT模块和散热底板，散热底板内设有散热空腔，散热空腔的底部设有沿对角线两端设置的进液孔和出液孔，进液孔和出液孔分别与箱体上设置的第一进液管和第一出液管连接。与现有技术相比，本实用新型通过将电机控制器安装在驱动电机轴向上，去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量，实现了轻量化、小型化和集成化设计需求。

Description

一种轴向集成的电动汽车电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车驱动控制系统领域，尤其是涉及一种轴向集成的电动汽车电机控制系统。

背景技术

随着新能源汽车地快速发展，相关技术日趋成熟，汽车内部空间越来越紧凑，小型化、轻量化和集成化成为了新能源汽车发展的主流方向。驱动电机控制系统作为新能源汽车的核心部件，其传统的分离式结构所带来的空间体积大、接线复杂、系统可靠性低、稳定性差等一系列弊端已逐渐显露出来，难以满足时代发展的需求。如果将控制器和驱动电机两者合二为一，则可以有效减少驱动控制系统在整车中占用的空间体积，降低控制器和驱动电机的制造成本，提高驱动控制系统的稳定性。但由于控制器本身体积较大，现在通用的集成方式是将控制器放在驱动电机正上方集成，不能有效减小总成的体积，仍然会导致结构笨重，装配结构复杂；其次控制器和驱动电机在工作中均会产生大量的热量，将驱动电机与控制器冷却系统串联在一起，不便于两者及时有效地散热，且耦合的热场效应会降低了彼此的性能。如何有效地集成，降低总成的体积和质量，并及时对出驱动电机和控制器进行冷却，降低彼此发热的相互影响，成为了亟需解决的主要问题。

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轴向集成的电动汽车电机控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，包括驱动电机、电机控制器，所述电机控制器包括箱体和设置在箱体中的功率模块、控制板、薄膜电容、滤波器、电流传感器和三相输出极板，所述功率模块分别与所述薄膜电容的输出端、三相输出极板的输入端连接，所述三相输出极板的输出端与驱动电机的三相输入端电气连接，所述箱体上设有高压母线插件和低压插件；

所述电机控制器设置在所述驱动电机的轴向后端面上；所述功率模块包括从上到下依次设置的驱动板、IGBT模块和散热底板，所述散热底板内设有散热空腔，所述散热空腔的底部设有沿对角线两端设置的进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔分别与箱体上设置的第一进液管和第一出液管连接。

优选的，所述IGBT模块的底部设有Pin-Fin结构，所述Pin-Fin结构设置在散热底板的散热空腔中。

优选的，所述散热底板采用水冷方式，所述驱动电机中设有采用油冷方式的冷却回路。

优选的，所述三相输出极板包括三相转接铜排和三相固定支座，所述三相输出极板通过注塑工艺集成在三相固定支座上。

优选的，所述电流传感器固定在所述IGBT模块上，所述三相转接铜排的一端穿过所述电流传感器与IGBT模块的输出端电气连接，另一端与驱动电机的三相输入端电气连接。

优选的，所述箱体内的底面设有多个用于安装散热底板的第一支柱，还设有高于第一支柱的第二支柱，所述三相输出极板固定在所述第二支柱上，所述电流传感器位于三相输出极板的下方。

优选的，所述散热底板、薄膜电容和滤波器都固定在所述箱体的底部，所述控制板固定在所述薄膜电容的上方。

优选的，所述驱动板和控制板并排安装在同一高度。

优选的，所述薄膜电容的输入端穿过所述滤波器的中心与所述高压母线插件连接，所述低压插件的线束端插在所述控制板上的插口上实现电气连接。

优选的，所述散热底板的底面设有用作驱动电机的旋变装配空间的圆柱形凹槽。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过将电机控制器安装在驱动电机轴向上，电机控制器箱体兼作为驱动电机后端盖，驱动电机的轴承和旋转变压直接安装在控制器箱体底面上，去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，有效的将控制器和驱动电机集成为一个总成结构，减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，也降低了驱动控制系统的质量，实现了轻量化、小型化和集成化设计需求，具有结构布置简单、成本低廉、装配工艺简单、密封性能可靠以及散热性能优良等优点。

2、功率模块包含IGBT模块、驱动板和散热底板，其中IGBT模块底部设有Pin-Fin结构，通过将Pin-Fin结构安装到散热底板内部长方形腔体内，增大散热面积，提高了控制器散热能力；同时将IGBT模块和控制板两个主要电气件集成到散热底板上作为一个整体，使得整个功率模块的安装体积大大减小，提高整个电机控制器的集成程度，从而提高整个系统的集成程度。

3、电机控制器和驱动电机分别设有两套独立的冷却回路，电机控制器采用液冷方式，冷却液通过第一进液管流入散热底板，再通过第一出液管流出，完成对IGBT模块的冷却散热，减少了功率模块、散热底板与箱体的接触面积，降低了驱动电机和控制器发热产生的相互干扰和耦合效应，减少了彼此间的性能影响；驱动电机的冷却回路采用油冷方式，冷却油通过第二进液管进入电机内部冷却油路，最后从第二出液管流出，完成对驱动电机的冷却，两套冷却回路彼此分离，互不干涉，增强了冷却效果。

4、通过在薄膜电容的灌封面上预留了控制板安装支柱，控制板直接安装薄膜电容上，实现了控制板和薄膜电容的集成安装，同时驱动板和控制板并排式安装在同一高度，降低了两者之间的电磁干扰，也取消了以往结构中驱动板、控制板之间的屏蔽板，使得内部空间更为紧凑，结构更为简单，安装更为便捷。

5、三相输出极板包括三相转接铜排和三相固定支座，三相转接铜排是通过注塑工艺实现集成在三相固定支座上面，三相固定支座安装在箱体组件的两个高的第二支柱上，三相转接铜排一端穿过电流传感器与功率模块组件输出端电气连接，另一端则与驱动电机三相输入端电气连接，这种接线方式简单，解决了现有电机控制系统中电机控制器和驱动电机之间接线混乱的问题。

附图说明

图1为本实用新型电机控制系统的立体结构示意图；

图2为本实用新型电机控制系统的部分爆炸图；

图3为本实用新型电机控制系统的功率模块的部分爆炸图；

图4为本实用新型电机控制系统的散热底板的正面结构示意图；

图5为本实用新型电机控制系统的散热底板的反面结构示意图；

图6为本实用新型电机控制系统的箱体结构示意图；

图7为本实用新型电机控制系统的薄膜电容结构示意图。

图中标注：1、驱动电机，2、电机控制器，3、第一进液管，4、第一出液管，5、第二进液管，6、第二出液管，2-1、箱体，2-2、箱盖，2-3、功率模块，2-3-1、IGBT模块，2-3-2、驱动板，2-3-3、散热底板，2-4、控制板，2-5、薄膜电容，2-6、滤波器，2-7、高压母线插件，2-8、低压插件，2-9、电流传感器，2-10、三相输出极板。

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、2所示，本申请提出一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，解决现有电机控制系统在整车中占用空间大、电控与电机集成度低且通常集成在电机正上方造成体积偏大的问题。该系统包括驱动电机1、电机控制器2，电机控制器2设置在驱动电机1的轴向后端面上。电机控制器2包括箱体2-1和设置在箱体2-1中的功率模块2-3、控制板2-4、薄膜电容2-5、滤波器2-6、电流传感器2-9和三相输出极板2-10，箱体2-1开口上设有箱盖2-2。功率模块2-3分别与薄膜电容2-5的输出端、三相输出极板2-10的输入端连接，三相输出极板2-10的输出端与驱动电机1的三相输入端电气连接。第一进液管3和第一出液管4固定在箱体2-1上，第二进液管5和第二出液管6固定在驱动电机1机壳上。

如图3所示，功率模块2-3包括从上到下依次设置的驱动板2-3-2、IGBT模块2-3-1和散热底板2-3-3，驱动板2-3-2固定在IGBT模块2-3-1上方，并和IGBT模块2-3-1的信号针电气连接。如图4所示，散热底板2-3-3内设有散热空腔，散热空腔的底部设有沿对角线两端设置的进液孔和出液孔，进液孔和出液孔分别与箱体2-1上设置的第一进液管3和第一出液管4连接。如图6所示，箱体2-1底面有两个分别连通箱体2-1上的第一进液管3和第一出液管4的圆柱形孔，并分别与散热底板2-3-3进液孔和出液孔配合连通，形成一个完整的冷却系统。IGBT模块2-3-1的底部设有Pin-Fin结构，Pin-Fin结构设置在散热底板2-3-3的散热空腔中。如图5所示，散热底板2-3-3底面有一个圆柱形凹槽，主要用作驱动电机1的旋变装配空间。

电机控制系统散热采用两套冷却系统，分别为第一冷却系统和第二冷却系统。第一冷却系统入口和出口分别和第一进液管3和第一出液管4相连，主要用来冷却电机控制器2，冷却液采用液冷方式；第二冷却系统的入口和出口分别和第二进液管5和第二出液管6相连，主要用来冷却驱动电机1，冷却液采用油冷方式。两套冷却系统回路彼此独立运行，互不干涉。

三相输出极板2-10包括三相转接铜排和三相固定支座，三相输出极板2-10通过注塑工艺集成在三相固定支座上。电流传感器2-9固定在IGBT模块2-3-1上，三相转接铜排的一端穿过电流传感器2-9与IGBT模块2-3-1的输出端电气连接，另一端与驱动电机1的三相输入端电气连接。

本实施例中，如图6所示，箱体2-1内的底面设有10个较矮的用于安装散热底板2-3-3的第一支柱，还设有高于第一支柱的第二支柱，三相输出极板2-10固定在第二支柱上，使得电流传感器2-9位于三相输出极板2-10的下方。

散热底板2-3-3、薄膜电容2-5和滤波器2-6都固定在箱体2-1的底部。如图7所示，在薄膜电容2-5的灌封面上预留了控制板安装支柱，控制板2-4直接安装薄膜电容2-5上，实现了控制板2-4和薄膜电容2-5的集成安装。驱动板2-3-2和控制板2-4并排安装在同一高度，降低了两者之间的电磁干扰，也取消了以往结构中驱动板2-3-2、控制板2-4之间的屏蔽板，使得内部空间更为紧凑。箱体2-1上设有高压母线插件2-7和低压插件2-8，薄膜电容2-5的输入端穿过滤波器2-6的中心与高压母线插件2-7连接，低压插件2-8的线束端插在控制板2-4上的插口上实现电气连接。

本实施例中，箱盖2-2的上表面有三个不规则凸起，一方面规避电子器件干涉，另一方面提高箱盖2-2强度。

本系统的具体装配过程如下：

将箱体2-1固定在驱动电机1的轴向后端面上，然后将第一进液管3和第一出液管4分别压紧固定在箱体2-1的进水口和出水口，再将第二进液管5和第二出液管6压紧固定在驱动电机1的机壳外表面上；接着将散热底板2-3-3和薄膜电容2-5固定在箱体2-1底面，然后将IGBT模块2-3-1固定在散热底板2-3-3上面，同时将IGBT模块2-3-1的输入端与薄膜电容2-5的输出端电气连接；接着将电流传感器2-9固定在IGBT模块2-3-1上面，然后将驱动板2-3-2固定在IGBT模块2-3-1上方，同时将IGBT模块2-3-1的信号针与驱动板2-3-2通过锡焊完成电气连接；接着将三相输出极板2-10固定在箱体2-1上，同时三相输出极板2-10的输入端穿过电流传感器2-9与IGBT模块2-3-1的输出端电气连接，三相输出极板2-10的输出端与驱动电机1的三相输入端电气连接；然后将控制板2-4固定在薄膜电容2-5上方，再将滤波器2-6固定在箱体2-1底面，同时薄膜电容2-5的输入端穿过滤波器2-6中心；将高压母线插件2-7和低压插件2-8固定在箱体2-1侧壁，同时将高压插件的端子与薄膜电容2-5输入端电气连接，将低压插件2-8线束端插在控制板2-4上的插口上实现电气连接；最后将箱盖2-2固定在箱体2-1上，完成整个电机控制器2的装配。

本实用新型电机控制系统工作过程中，电动车上面配置两台循环冷却装置，其中一路冷却采用油冷，一路冷却采用液冷。液冷方式走第一冷却系统，冷却液从第一进液管3进入电机控制器2内部，然后进入散热底板2-3-3的散热空腔里面，对IGBT模块2-3-1进行散热冷却，然后冷却液从第一出液管4流出，完成对电机控制器2的冷却；同步冷却油经过第二进液管5进入驱动电机1内部油路，然后对内部每一个零件进行冷却降温，最后从第二出液管6流出，完成对驱动电机1的冷却。

Claims (10)

1.一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，包括驱动电机、电机控制器，所述电机控制器包括箱体和设置在箱体中的功率模块、控制板、薄膜电容、滤波器、电流传感器和三相输出极板，所述功率模块分别与所述薄膜电容的输出端、三相输出极板的输入端连接，所述三相输出极板的输出端与驱动电机的三相输入端电气连接，所述箱体上设有高压母线插件和低压插件；其特征在于：

所述电机控制器设置在所述驱动电机的轴向后端面上；所述功率模块包括从上到下依次设置的驱动板、IGBT模块和散热底板，所述散热底板内设有散热空腔，所述散热空腔的底部设有沿对角线两端设置的进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔分别与箱体上设置的第一进液管和第一出液管连接。

2.根据权利要求1所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述IGBT模块的底部设有Pin-Fin结构，所述Pin-Fin结构设置在散热底板的散热空腔中。

3.根据权利要求1所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述散热底板采用水冷方式，所述驱动电机中设有采用油冷方式的冷却回路。

4.根据权利要求1所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述三相输出极板包括三相转接铜排和三相固定支座，所述三相输出极板通过注塑工艺集成在三相固定支座上。

5.根据权利要求4所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述电流传感器固定在所述IGBT模块上，所述三相转接铜排的一端穿过所述电流传感器与IGBT模块的输出端电气连接，另一端与驱动电机的三相输入端电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述箱体内的底面设有多个用于安装散热底板的第一支柱，还设有高于第一支柱的第二支柱，所述三相输出极板固定在所述第二支柱上，所述电流传感器位于三相输出极板的下方。

7.根据权利要求1所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述散热底板、薄膜电容和滤波器都固定在所述箱体的底部，所述控制板固定在所述薄膜电容的上方。

8.根据权利要求7所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述驱动板和控制板并排安装在同一高度。

9.根据权利要求7所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述薄膜电容的输入端穿过所述滤波器的中心与所述高压母线插件连接，所述低压插件的线束端插在所述控制板上的插口上实现电气连接。

10.根据权利要求1所述的一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述散热底板的底面设有用作驱动电机的旋变装配空间的圆柱形凹槽。

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