CN212812397U - 一种电动汽车用高集成电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车用高集成电机控制系统，包括电机控制器和固定在电机控制器下方的驱动电机，电机控制器包括箱体，箱体中设有薄膜电容、功率组件、功率板、驱动控制板、压板、三相铜管；功率组件包括平铺设置的多个单管IGBT；薄膜电容和功率组件设置在箱体的底部，功率板设于薄膜电容和功率组件的上方并固定在箱体内的支柱上，压板固定在功率板的上侧并压紧功率组件，压板的上方设置驱动控制板；功率组件分别与功率板和驱动控制板电气连接。与现有技术相比，本实用新型将单管IGBT平铺布置在散热器上表面，并通过底面对其进行散热，可以很好的满足控制器自身的散热需求，具有高集成性、体积小、低成本、高耐振动性的优点。

Description

一种电动汽车用高集成电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制系统领域，尤其是涉及一种电动汽车用高集成电机控制系统。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，整个行业对驱动电机控制系统成本和体积的要求也越来越高，而高集成电机控制系统正是在这个时候逐步被多数厂家所采用。高集成电机控制系统是一种直接采用单管IGBT代替传统的封装模块进行布置的电动汽车用电机控制系统，该电机控制系统成本较低、稳定性好，且单管IGBT体积较小，可以实现较大的功率密度。

而传统的单管IGBT电机控制系统因为通常采用竖直布置的方式，造成整个电机控制系统体积偏大，在整车有限的布置空间内很难布置，而且竖直布置单管功率模块方案使得电机控制系统封装体积大、高度方向尺寸偏大，工艺较为复杂，耐振动性能差，而且整体成本偏高。并且采用竖直单管IGBT布置的电机控制系统本身因为需要设计单独的散热器，散热器成本偏高，也使得总成本也居高不下，无法满足整车厂对于电机控制器成本的要求。所以目前单管电机控制系统的设计对于成本、体积、竖直高度、耐振动能力、结构可靠性有很大的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有电机控制系统存在的集成度低、高度高且体积大的缺陷而提供一种电动汽车用高集成电机控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车用高集成电机控制系统，包括电机控制器和固定在电机控制器下方的驱动电机，所述电机控制器包括箱体，所述箱体中设有薄膜电容、功率组件、功率板、驱动控制板、压板、三相铜管、三相包塑极板；

所述功率组件包括平铺设置的多个单管IGBT；

所述薄膜电容和功率组件设置在箱体的底部，所述功率板设于所述薄膜电容和功率组件的上方并固定在箱体内的支柱上，所述压板固定在功率板的上侧并压紧功率组件，所述压板的上方设置所述驱动控制板；所述功率组件分别与功率板和驱动控制板电气连接，所述薄膜电容的正、负端与所述功率板电气连接，所述三相铜管通过焊接固定在功率板上，所述三相包塑极板的一端与功率板电气连接，另一端与驱动电机的输入端电气连接。

优选的，所述功率组件还包括陶瓷底板和散热底板，所述单管IGBT固定在所述陶瓷底板上，所述陶瓷底板固定在散热底板的上表面，所述功率板设置于所述单管IGBT上方，并与单管IGBT的正、负端子电气连接。

优选的，所述单管IGBT设有偶数多个，分两排相对平铺排列。

优选的，所述箱体的侧壁设有低压插件，所述低压插件的端部线束与所述驱动控制板电气连接。

优选的，所述箱体的侧壁设有母线插件，所述母线插件的线束端子穿过磁环支座与功率板上的三相铜管电气连接。

优选的，所述箱体的侧壁设有PTC插件，所述PTC插件正、负输入端子分别与母线插件的正、负输入端子电气连接。

优选的，所述箱体的底部设有电容槽和水槽，所述水槽中设有水槽出水口、水道隔槽和水槽进水口。

优选的，所述散热底板的下表面设有散热翅片和水道隔板，所述水道隔板与所述水道隔槽配合插入。

优选的，所述散热翅片包括均匀交错排列的多个椭圆形结构翅片。

优选的，所述母线插件呈45°方向装配在所述箱体上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本单管并联控制器选用了单管IGBT平铺的布置方案，避免了选用封装功率模块本身所产生的缺点，同时也避免了采用单管IGBT竖直布置比较复杂的装配工艺，节省了3个散热器零件，成本较低、体积小，而且因为采用平铺方案，产品整体高度下降，重心下移，耐振动性能提升，可以满足客户低成本、高集成度和高可靠性的要求，通过压板将单管IGBT压紧在散热底板上表面，方便对其进行快速散热，可以很好的满足控制器自身的散热需求，具有高集成性、低电感、低成本、高耐振动性的优点。

2、传统电机控制器通常选用定制化薄膜电容，并通过螺栓将薄膜电容与功率模块进行固定，而本实用新型选用了一个标准化电容芯子，其输入、输出引脚都是采用了双引脚，可以满足更大的电流输入输出能力，比单根针脚载流提升一倍，有助于电容温升的改善，所有电容引脚统统采用锡焊工艺与功率板进行焊接，简化了装配工艺，减少了装配制造成本，且适合大批量自动化生产。

3、母线插件呈45°方向装配在电机控制器箱体上，这样避免了插件外面线束长度过长，影响整车装配空间，可以一定程度节省装配空间，这样方便布置和装配，同时减少了了整个高压线束摆动磨损的可能性。

4、功率组件采用了多个单管IGBT分两排相对平铺排列，单管IGBT通过焊接在陶瓷底板上绝缘，然后再焊接在散热底板上，形成一个功率组件，可以满足使用要求的同时，并可以对单管IGBT散热。

5、冷却液从控制器进水管进入控制器内部，然后经过控制器箱体底面水槽里里面的水槽进水口进入三个水槽内部，水槽由水道隔板将水流分开，水流从水道隔板一边流到另一边，并从水槽出水口进入到控制器底面的第一出水口，最后经过电机的第二进水口进入电机，最后从出水管流出，完成对整个电机控制系统的散热，提高了散热的效率。

附图说明

图1为高集成电机控制系统的爆炸图；

图2为高集成电机控制系统的平面示意图；

图3为高集成电机控制系统的箱体结构示意图；

图4为高集成电机控制系统的功率组件结构示意图；

图5为高集成电机控制系统的散热底板结构示意图；

图6为高集成电机控制系统的压板结构示意图；

图7为高集成电机控制系统的箱盖结构示意图；

图8为高集成电机控制系统的薄膜电容结构示意图。

图中标注：1、电机控制器，2、驱动电机，3、进水管，4、出水管，1-1、箱体，1-2、低压插件，1-3、PTC插件，1-4、薄膜电容，1-5、母线插件，1-6、磁环支座，1-7、功率组件，1-8、三相铜管，1-9、三相包塑极板，1-10、功率板，1-11、压板，1-12、驱动控制板，1-13、箱盖，1-14、盖板，1-1-1、电容槽，1-1-2、水槽出水口，1-1-3、水槽，1-1-4、水道隔槽，1-1-5、水槽进水口，1-7-1、单管IGBT，1-7-2、陶瓷底板，1-7-3、散热底板，1-7-3-1、水道隔板，1-7-3-2、散热翅片。

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。

如图1、2所示，本申请提出一种电动汽车用高集成电机控制系统，包括电机控制器1和固定在电机控制器1下方的驱动电机2，电机控制器1包括箱体1-1，箱体1-1上设有进水管3，驱动电机2上设有出水管4。

如图3所示，箱体1-1的底部设有电容槽1-1-1和水槽1-1-3，水槽1-1-3中设有水槽出水口1-1-2、水道隔槽1-1-4和水槽进水口1-1-5。水槽进水口1-1-5和进水管3直接连通，水槽出水口1-1-2和箱体1-1的第一出水口连通。电容槽1-1-1和水槽1-1-3均呈长方形凹槽，水道隔槽1-1-4是一种长条状凹槽。

箱体1-1中设有薄膜电容1-4、功率组件1-7、功率板1-10、驱动控制板1-12、压板1-11、三相铜管1-8、三相包塑极板1-9、磁环支座1-6；箱体1-1的侧壁设有低压插件1-2、母线插件1-5、PTC插件1-3。箱盖1-13固定在箱体1-1的上面，盖板1-14固定在箱盖1-13的上面，由此实现对内部零部件的封装和密封。箱体1-1的底板内部设有第一冷却水道，第一冷却水道的两端分别连接有进水管3和第一出水口；驱动电机2的壳体内部设置有第二冷却水道，第二冷却水道的两端分别连接有第二进水口和出水管4，第一出水口与第二进水口相互连通。

如图4所示，功率组件1-7包括单管IGBT1-7-1、陶瓷底板1-7-2和散热底板1-7-3。单管IGBT1-7-1通过焊接固定在陶瓷底板1-7-2上，陶瓷底板1-7-2通过焊接固定在散热底板1-7-3的上表面，功率板1-10设置于单管IGBT1-7-1上方，并与单管IGBT1-7-1的正、负端子电气连接。本实施例中，单管IGBT1-7-1设有12个，分两排相对平铺排列。如图5所示，散热底板1-7-3的下表面设有散热翅片1-7-3-2和水道隔板1-7-3-1，散热翅片1-7-3-2包括均匀交错排列的多个椭圆形结构翅片。水道隔板1-7-3-1为一长条状凸起，与水道隔槽1-1-4配合插入。

薄膜电容1-4、功率组件1-7、磁环支座1-6和三相包塑极板1-9固定在箱体1-1的底部，功率板1-10设于薄膜电容1-4和功率组件1-7的上方并固定在箱体1-1内的支柱上，三相铜管1-8通过焊接固定在功率板1-10上。功率组件1-7分别与功率板1-10和驱动控制板1-12电气连接。压板1-11固定在功率板1-10的上侧并压紧功率组件1-7。驱动控制板1-12设置于压板1-11的上方并固定在箱体1-1内部的支柱上，驱动控制板1-12与单管IGBT1-7-1的信号端子电气连接。薄膜电容1-4的正、负端与功率板1-10电气连接。三相包塑极板1-9的一端与功率板1-10电气连接，另一端与驱动电机2的输入端电气连接。

低压插件1-2的端部线束与驱动控制板1-12电气连接。母线插件1-5的线束端子穿过磁环支座1-6与功率板1-10上的三相铜管1-8电气连接，本实施例中，母线插件1-5呈45°方向装配在箱体1-1上。PTC插件1-3的正、负输入端子分别与母线插件1-5的正、负输入端子电气连接。

如图6所示，压板1-11上在对应单管IGBT1-7-1的位置设有方形凸起，装配过程中用于压紧单管IGBT1-7-1。

如图7所示，箱盖1-13上面有不规则曲面造型，可以增强箱盖1-13的耐振动强度。

本装置选用了一个标准化电容芯子，其输入、输出引脚都是采用了双引脚，可以满足更大的电流输入输出能力。如图8所示，薄膜电容1-4的正、负输入端都是一对呈长方体的并排针脚。

本装置的装配流程包括：首先，将进水管3固定在箱体1-1上，将出水管4固定在驱动电机2上；然后将箱体1-1固定在驱动电机2上方；再将单管IGBT1-7-1通过回流焊焊接固定在陶瓷底板1-7-2上，陶瓷底板1-7-2通过回流焊焊接固定在散热底板1-7-3上组成功率组件1-7；接着将功率组件1-7、薄膜电容1-4、磁环支座1-6、三相包塑极板1-9固定在箱体1-1的底面，再将功率板1-10放置于薄膜电容1-4和功率组件1-7正上方，并固定在箱体1-1内部的支柱上，然后用锡焊工艺将单管IGBT1-7-1的正、负端子与功率板1-10固定，用锡焊工艺将薄膜电容1-4的正、负端与功率板1-10电气连接，然后，再将三相铜管1-8通过回流焊工艺焊接固定在功率板1-10上，接着将驱动控制板1-12设置于功率板1-10上方并固定在箱体1-1内部的支柱上，并采用锡焊工艺将驱动控制板1-12与单管IGBT1-7-1的信号端子连接固定；再将压板1-11固定在功率板1-10上方，并压紧功率组件1-7，将三相包塑极板1-9一端与功率板1-10上面的三相铜管1-8通过螺栓固定，另一端与驱动电机2的输入端电气连接；再将低压插件1-2固定在箱体1-1侧壁，其端部线束与驱动控制板1-12电气连接，将母线插件1-5固定在箱体1-1侧壁，其线束端子穿过磁环支座1-6与功率板1-10连接固定，再将PTC插件1-3固定在箱体1-1侧壁，其正、负输入端子分别与母线插件1-5的正、负输入端子电气连接；箱盖1-13固定在箱体1-1上面，盖板1-14固定在箱盖1-13上面，完成整个系统的装配。

箱体1-1底面设置有水槽1-1-3和水道隔槽1-1-4，散热底板1-7-3底面有一水道隔板1-7-3-1，装配完成以后水道隔板1-7-3-1插入水道隔槽1-1-4内部，可以成功将水槽1-1-3分割成两部分，左半部分与水槽入口1-5连通，右半部分与水槽出口1-1-2连通。电机控制系统工作过程中，冷却液由进水管3入，通过水槽入口1-5进水到水槽1-1-3左半部分，流到水槽1-1-3末端流入水槽1-1-3右半部分，并经过水槽出口1-1-2流出，经过箱体1-1的第一出水口流出，进入驱动电机2的第二进水口，进入电机内部，然后通过出水管4流出，完成对整个电机控制系统的冷却。

Claims (10)

1.一种电动汽车用高集成电机控制系统，包括电机控制器(1)和固定在电机控制器(1)下方的驱动电机(2)，所述电机控制器(1)包括箱体(1-1)，其特征在于，所述箱体(1-1)中设有薄膜电容(1-4)、功率组件(1-7)、功率板(1-10)、驱动控制板(1-12)、压板(1-11)、三相铜管(1-8)、三相包塑极板(1-9)；

所述功率组件(1-7)包括平铺设置的多个单管IGBT(1-7-1)；

所述薄膜电容(1-4)和功率组件(1-7)设置在箱体(1-1)的底部，所述功率板(1-10)设于所述薄膜电容(1-4)和功率组件(1-7)的上方并固定在箱体(1-1)内的支柱上，所述压板(1-11)固定在功率板(1-10)的上侧并通过功率板(1-10)的中空结构压紧功率组件(1-7)，所述压板(1-11)的上方设置所述驱动控制板(1-12)；所述功率组件(1-7)分别与功率板(1-10)和驱动控制板(1-12)电气连接，所述薄膜电容(1-4)的正、负端与所述功率板(1-10)电气连接，所述三相铜管(1-8)通过焊接固定在功率板(1-10)上，所述三相包塑极板(1-9)的一端与功率板(1-10)电气连接，另一端与驱动电机(2)的输入端电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述功率组件(1-7)还包括陶瓷底板(1-7-2)和散热底板(1-7-3)，所述单管IGBT(1-7-1)固定在所述陶瓷底板(1-7-2)上，所述陶瓷底板(1-7-2)固定在散热底板(1-7-3)的上表面，所述功率板(1-10)设置于所述单管IGBT(1-7-1)上方，并与单管IGBT(1-7-1)的正、负端子电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述单管IGBT(1-7-1)设有偶数多个，分两排相对平铺排列。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述箱体(1-1)的侧壁设有低压插件(1-2)，所述低压插件(1-2)的端部线束与所述驱动控制板(1-12)电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述箱体(1-1)的侧壁设有母线插件(1-5)，所述母线插件(1-5)的线束端子穿过磁环支座(1-6)与功率板(1-10)上的三相铜管(1-8)电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述箱体(1-1)的侧壁设有PTC插件(1-3)，所述PTC插件(1-3)正、负输入端子分别与母线插件(1-5)的正、负输入端子电气连接。

7.根据权利要求2所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述箱体(1-1)的底部设有电容槽(1-1-1)和水槽(1-1-3)，所述水槽(1-1-3)中设有水槽出水口(1-1-2)、水道隔槽(1-1-4)和水槽进水口(1-1-5)。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述散热底板(1-7-3)的下表面设有散热翅片(1-7-3-2)和水道隔板(1-7-3-1)，所述水道隔板(1-7-3-1)与所述水道隔槽(1-1-4)配合插入。

9.根据权利要求8所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述散热翅片(1-7-3-2)包括均匀交错排列的多个椭圆形结构翅片。

10.根据权利要求5所述的一种电动汽车用高集成电机控制系统，其特征在于，所述母线插件(1-5)呈45°方向装配在所述箱体(1-1)上。

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