CN211831672U - 一种电机控制器及电动两轮车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机控制器及电动两轮车，其中电机控制器包括壳体，壳体具有向下开口的容纳腔，容纳腔内安装有PCB板，PCB板顶端的两侧分别设有MOS管组件，MOS管组件包括散热基板和设置在散热基板上的若干MOS管，散热基板安装在容纳腔的顶部，且两者之间设有导热层，MOS管的管脚插入PCB板上，容纳腔内填充有具有良好散热效果的灌封胶，灌封胶包裹PCB板和MOS管组件，以将PCB板和MOS管组件封装在容纳腔内。本实用新型体积小，结构紧凑，散热性能好，生产成本低。

Description

一种电机控制器及电动两轮车

技术领域

本实用新型属于控制器技术领域，尤其涉及一种电机控制器及电动两轮车。

背景技术

近年来，环境污染、能源紧缺和城市交通拥挤等问题变得日益严重，摩托车等传统两轮交通工具在大中城市的发展受到了很大限制，因此电动摩托车、轻便电动摩托车和电动自行车等在内的电动两轮车的推广应用和技术开发逐渐受到人们的青睐。

电动两轮车具有价格便宜、操作简单、骑乘舒适、维护方便、污染小和噪声低等优点，既可以作为广大职工上下班的代步工具，又可以作为普通市民的休闲娱乐用车，是名副其实的绿色环保交通工具，已成为城市公共交通必不可少的有益补充。

作为电动两轮车关键核心部件的电机控制器，其工作性能对电动两轮车起到决定性作用。随着电子技术的飞速发展，电机驱动系统内部电子元器件紧凑化、集成化程度不断提高，而功率密度的升高，其发热量也越来越大。因此，为了保证电机驱动系统正常稳定的运行，对其进行有效的散热就变得越来越重要。电机控制器是根据驾驶者的操控，通过内部集成电路对电机进行控制，按照软件程序设定的要求调节方向、速度、角度以及响应时间等，为满足对驱动大功率电机的需求，电动两轮车的电机控制器内部会采用大量的半导体功率开关器件来控制功率的输出，而MOS管是最常见的功率开关器件之一。

在现有的电动两轮车电机控制器技术中，对MOS管进行散热处理的常见方式主要有以下两种：一、控制器中设置的大量MOS管，把每个MOS管的电连接脚先插设于PCB板的焊锡孔上，并将两者进行焊接，然后每一MOS管通过一个螺钉紧固在散热壳体上，MOS管所产生的热量经过散热壳体向外进行散发，这种结构的优点是可靠性高，可以确保每个MOS管都能够牢固且紧贴安装在散热壳体的散热面上，保证散热效果，但是如果控制器内设置的MOS管数量较多时就需要配置多个螺钉，装配工艺复杂、效率低，造成生产成本高；另外在这种安装结构中，由于螺钉须穿过MOS管,使得螺钉与MOS管之间的爬电距离受限，需要做特殊的绝缘处理才能满足耐高压绝缘阻值要求。二、采用具有弹性的压片将多个MOS管一起紧压在散热壳体上，这种结构虽然可以提高装配效率，但是可靠性较差，在压装过程中有可能存在个别MOS管未能紧贴散热面而影响散热效果，从而导致个别MOS管过热损坏，而且弹性压片弯曲形状比较复杂，加工精度的要求高，生产加工成本难以降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机控制器及电动两轮车，体积小，结构紧凑，散热性能好，生产成本低。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种电机控制器，包括壳体，壳体具有向下开口的容纳腔，容纳腔内安装有PCB板，PCB板顶端的两侧分别设有MOS管组件，MOS管组件包括散热基板和设置在散热基板上的若干MOS管，散热基板安装在容纳腔的顶部，且两者之间设有导热层，MOS管的管脚插入PCB板上，容纳腔内填充有具有良好散热效果的灌封胶，灌封胶包裹PCB板和MOS管组件，以将PCB板和MOS管组件封装在容纳腔内。

进一步地，散热基板包括依次层叠设置的焊锡层、电路层、绝缘层和金属基层，其中，焊锡层与MOS管焊接。

进一步地，电路层为铜箔层；和/或，金属基层为铝基层。

进一步地，MOS管上设有散热衬底，散热衬底与相应的散热基板焊接。

进一步地，散热基板上位于其最左侧的两个MOS管之间设有螺钉组件，位于其最右侧的两个MOS管之间设有螺钉组件，螺钉组件包括螺钉和T型垫片，T型垫片压紧位于其两侧的两个MOS管的散热衬底，螺钉依次穿过相应的T型垫片和散热基板后与壳体连接。

进一步地，壳体对应散热基板位置的外壁上间隔设有若干竖直设置的散热片。

进一步地，MOS管具有三个管脚，三个管脚向下弯曲呈L型，三个管脚的L型竖直部形成品字形。

进一步地，PCB板上设有用于监测PCB板温度的温度传感器，温度传感器与PCB板电连接。

进一步地，导热层为导热硅脂层；和/或，灌封胶为聚氨酯灌封胶或环氧树脂灌封胶。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：多个MOS管分别焊接在两个散热基板上，然后通过散热基板安装在壳体内，散热基板与壳体内壁之间通过导热层紧密接触，MOS管与散热基板直接接触以及设置导热层可减少热阻，MOS管产生的热量可以直接通过散热基板和导热层传递到壳体上，极大的提高了本实用新型的散热能力，并且壳体采用热面朝上的散热方式，同样可以有效提高表面自然对流散热量，从而达到快速散热的目的，并且壳体内部填充有具有良好散热效果的灌封胶，PCB板和MOS管组件等产生的热量可以通过灌封胶传递到外部散发，进一步提高本实用新型的散热能力；MOS管安装时无需采用螺栓等加固件，直接焊接在散热基板上，既确保了MOS管的安装可靠性，而且还免除了现有技术中繁琐的工艺步骤，从而简化了电机控制器的装配工艺，降低了生产成本。

本实用新型还公开了一种电动两轮车，包括如上所述的电机控制器。

附图说明

图1为本实用新型电机控制器的分解图；

图2为本实用新型电机控制器的剖视图；

图3为本实用新型电机控制器中散热基板的剖视图；

图4为本实用新型电机控制器另一实施例的剖视图；

图5为本实用新型电机控制器中螺钉组件安装在散热基板上的示意图。

图中，1-壳体，11-容纳腔，12-散热片，2-PCB板，3-散热基板，31-焊锡层，32-电路层，33-绝缘层，34-金属基层，4-MOS管，41-管脚，42-散热衬底，5-螺钉，6-T型垫片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型电机控制器的分解图，图2为本实用新型电机控制器的剖视图。一种电机控制器，包括壳体1，壳体1具有向下开口的容纳腔11，容纳腔11内安装有PCB板2，PCB板2顶端的两侧分别设有MOS管组件，MOS管组件包括散热基板3和设置在散热基板3上的若干MOS管4，散热基板3安装在容纳腔11的顶部，且两者之间设有导热层，MOS管4的管脚41插入PCB板2上，容纳腔11内填充有具有良好散热效果的灌封胶(图中未显示)，灌封胶包裹PCB板2和MOS管组件，以将PCB板2和MOS管组件封装在容纳腔11内。

请结合参阅图3，图3为本实用新型电机控制器中散热基板的剖视图。散热基板3上沿其长度方向并列设置有多个MOS管4，MOS管4的数量根据驱动电机功率的需要确定，MOS管4直接焊接在散热基板3上，降低了热阻，保证MOS管4的散热能力，并且MOS管4安装时无需采用螺栓等加固件，直接焊接在散热基板3上，既确保了MOS管4的安装可靠性，而且还免除了现有技术中繁琐的工艺步骤，从而简化了电机控制器的装配工艺，降低了生产成本。在一实施例中，散热基板3包括依次层叠设置的焊锡层31、电路层32、绝缘层33和金属基层34，其中，焊锡层31与MOS管4焊接。焊锡层31、电路层32便于MOS管4焊接在散热基板3上，绝缘层33确保MOS管4与壳体1的绝缘性能，防止两者之间发生短路。散热基板3靠近壳体1的一面采用金属基层34，便于传递热量。优选地，电路层32为铜箔层；和/或，金属基层34为铝基层。金属基层34采用铝基层，铝相对于其它金属而言，性价比更高，即导热、绝缘性能和性价比更高，在一实施例中，MOS管4上设有散热衬底42，散热衬底42与相应的散热基板3焊接。MOS管4上设有散热衬底42，提高MOS管4的散热能力，以及便于将MOS管4焊接在散热基板3上。

请结合参阅图4和图5，图4为本实用新型电机控制器另一实施例的剖视图，图5为本实用新型电机控制器中螺钉组件安装在散热基板上的示意图。多个MOS管4焊接在散热基板3上之后，将MOS管4的管脚41向下弯曲并插入PCB板2上相应的焊锡孔中，并焊接在一起。在一实施例中，MOS管4具有三个管脚41，即G(栅极)、D(漏极)、S(源极)，三个管脚41向下弯曲呈L型，三个管脚41的L型竖直部形成品字形并用于插入PCB的焊锡孔中。MOS管4三个管脚41的L型竖直部形成品字形，该设置可以使得PCB板2上与MOS管4三个管脚41相对应的三个焊锡孔相互之间的中心距离变长，从而在PCB板2相同的尺寸空间内，可以适当增加PCB板2上焊锡孔的孔径，使得散热基板3上一排的MOS管4的管脚41更容易插入PCB板2上的焊锡孔中，从而有效降低本实用新型的装配难度。

将形成一体的散热基板3、MOS管4和PCB板2安装在容纳腔11内，散热基板3与壳体1内壁接触的一面均匀涂覆适量的导热材料，形成导热层，然后可以通过螺栓等紧固件将散热基板3安装在壳体1容纳腔11的顶部，使得散热基板3与容纳腔11顶部紧密贴合。在散热基板3与容纳腔11顶部之间的导热层，可以更进一步的降低热阻，提高本实用新型的散热效果。优选地，导热层为导热硅脂层。在一实施例中，散热基板3上位于其最左侧的两个MOS管4之间设有螺钉5组件，位于其最右侧的两个MOS管4之间设有螺钉5组件，螺钉5组件包括螺钉5和T型垫片6，T型垫片6压紧位于其两侧的两个MOS管4的散热衬底42，螺钉5依次穿过相应的T型垫片6和散热基板3后与壳体1连接。T型垫片6耐热且绝缘，如图5所示，MOS管4在散热基板3上沿散热基板3长度方向依次设置，形成一排MOS管排，位于散热基板3最左侧的两个MOS管4之间形成容纳T型垫片6竖直部的空隙，位于散热基板3最右侧的两个MOS管4之间同样形成容纳T型垫片6竖直部的空隙，两个T型垫片6与两个空隙一一对应，两个T型垫片6的竖直部分别设置在对应的空隙中，且两个T型垫片6的横向部压紧对应空隙两侧的MOS管4的散热衬底42上，螺钉5穿过T型垫片6和散热基板3后与壳体1内壁连接，从而将散热基板3安装在容纳腔11的顶部，并且使得螺钉5不直接接触MOS管4，以防止MOS管4通过螺钉5与壳体1发生短路，该设置在确保MOS管4安装可靠性的同时，可以减小螺钉5的安装空间，在安装相同数量的MOS管4时能够缩减散热基板3的尺寸，从而使得本实用新型电机控制器的结构更加紧凑。在一实施例中，壳体1对应散热基板3位置的外壁上间隔设有若干竖直设置的散热片12。该设置可提高壳体1表面的自然对流散热量，进一步提高散热效果。

PCB板2同样通过螺栓等紧固件安装在壳体1的容纳腔11内，其中PCB板2上设有各种元器件，如接线柱、接插件密封圈等，PCB板2上接线柱、接插件密封圈等与壳体1配合属于现有技术，在此不再赘述，在散热基板3、PCB板2安装好之后，向壳体1的容纳腔11灌封具有良好散热效果的灌封胶，灌封胶包裹PCB板2和MOS管组件，从而灌封胶固化后将PCB板2和MOS管组件封装在容纳腔11内。灌封胶固化后使得本实用新型电机控制器的各部件形成一个整体，大大提高其抗震能力和防水能力，十分适合电动两轮车的使用。并且灌封胶具有良好的散热效果，PCB板2和MOS管组件等产生的热量可以通过灌封胶传递到外部散发，进一步提高本实用新型的散热能力。优选地，灌封胶为聚氨酯灌封胶或环氧树脂灌封胶。优选地，固化后的灌封胶的下表面与壳体的开口平齐。使得本实用新型电机控制器安装在电动两轮车的车架上时，能够与车架贴合，将壳体内部的热量传递到车架上，从而将热量散发出去，提高本实用新型电机控制器散热能力。

在一实施例中，PCB板2上设有用于监测PCB板2温度的温度传感器，温度传感器与PCB板2电连接。PCB板2设有控制芯片，温度传感器采集到的温度数据输出至控制芯片，控制芯片根据温度数据调节电机的驱动电流。在控制芯片中预设高温保护下限值、高温保护上限值、过温保护下限值和过温保护上限值，高温保护下限值、高温保护上限值、过温保护下限值和过温保护上限值的温度数值由低到高，控制芯片通过温度传感器监测的PCB板2的温度，并将监测到的PCB板2的实时温度与高温保护上限值相比，当PCB板2实时温度小于高温保护上限值，控制芯片按正常状态将驱动电流输出给电机；当PCB板2实时温度大于或等于高温保护上限值时，按照预设公式等比例减小电机的驱动电流；当PCB板2实时温度大于过温保护上限值时，控制芯片将断开电机的驱动电流，电机控制器和电机都将停止运作而降低温度；当PCB板2实时温度不断下降至小于或等于过温保护下限值时，电机控制器将重新启动电机，并按照预设公式等比例逐渐增加电机的驱动电流；当PCB板2实时温度进一步降低至小于高温保护下限值时，电机控制器将解除温度保护，以正常状态驱动电机输出功率。

本实用新型还公开了一种电动两轮车，包括如上所述的电机控制器。该电动两轮车包括如上所述的电机控制器，具有上述电机控制器的所有效果，在此不再赘述。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：多个MOS管4分别焊接在两个散热基板3上，然后通过散热基板3安装在壳体1内，散热基板3与壳体1内壁之间通过导热层紧密接触，MOS管4与散热基板3直接接触以及设置导热层可减少热阻，MOS管4产生的热量可以直接通过散热基板3和导热层传递到壳体1上，极大的提高了本实用新型的散热能力，并且壳体1采用热面朝上的散热方式，同样可以有效提高表面自然对流散热量，从而达到快速散热的目的，并且壳体1内部填充有具有良好散热效果的灌封胶，PCB板2和MOS管组件等产生的热量可以通过灌封胶传递到外部散发，进一步提高本实用新型的散热能力；MOS管4安装时无需采用螺栓等加固件，直接焊接在散热基板3上，既确保了MOS管4的安装可靠性，而且还免除了现有技术中繁琐的工艺步骤，从而简化了电机控制器的装配工艺，降低了生产成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，包括壳体，所述壳体具有向下开口的容纳腔，所述容纳腔内安装有PCB板，所述PCB板顶端的两侧分别设有MOS管组件，所述MOS管组件包括散热基板和设置在散热基板上的若干MOS管，所述散热基板安装在容纳腔的顶部，且两者之间设有导热层，所述MOS管的管脚插入PCB板上，所述容纳腔内填充有具有良好散热效果的灌封胶，所述灌封胶包裹PCB板和MOS管组件，以将所述PCB板和MOS管组件封装在容纳腔内。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述散热基板包括依次层叠设置的焊锡层、电路层、绝缘层和金属基层，其中，所述焊锡层与MOS管焊接。

3.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述电路层为铜箔层；和/或，所述金属基层为铝基层。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述MOS管上设有散热衬底，所述散热衬底与相应的散热基板焊接。

5.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述散热基板上位于其最左侧的两个MOS管之间设有螺钉组件，位于其最右侧的两个MOS管之间设有螺钉组件，所述螺钉组件包括螺钉和T型垫片，所述T型垫片压紧位于其两侧的两个MOS管的散热衬底，所述螺钉依次穿过相应的T型垫片和散热基板后与壳体连接。

6.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述壳体对应散热基板位置的外壁上间隔设有若干竖直设置的散热片。

7.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述MOS管具有三个管脚，所述三个管脚向下弯曲呈L型，所述三个管脚的L型竖直部形成品字形。

8.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述PCB板上设有用于监测PCB板温度的温度传感器，所述温度传感器与PCB板电连接。

9.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述导热层为导热硅脂层；和/或，所述灌封胶为聚氨酯灌封胶或环氧树脂灌封胶。

10.一种电动两轮车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电机控制器。

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