CN215042222U - 电控系统与电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电控系统，电控系统包括覆铜陶瓷板、芯片、DC‑link电容、DC母排、AC端子与壳体。芯片设于覆铜陶瓷板上。覆铜陶瓷板设有DC引出端与AC引出端。覆铜陶瓷板、芯片、DC‑link电容及DC母排均封装于壳体内。DC母排分别与DC引出端、DC‑link电容电性连接，DC母排设有DC端子。AC端子与AC引出端电性连接，AC端子贯穿壳体并伸出到壳体的外部。将DC‑link电容与DC母排均封装于壳体内，而并非如传统的电控系统是位于壳体的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板、芯片、DC‑link电容及DC母排均封装于壳体内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排在壳体的内部分别与DC‑link电容、DC引出端进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

Description

电控系统与电动汽车

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种电控系统与电动汽车。

背景技术

电动汽车的动力系统通常由电池、电控系统和电驱系统组成，其中电控系统的作用是将电池输入的直流电按照需要转换为三相交流电输出给电驱系统，传统的电控系统通常由功率模块、DC-link电容、电流传感器、支持结构等部件组成。

其中，功率模块一般是将MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)金属-氧化物半导体场效应晶体管，或IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)绝缘栅双极型晶体管和FRD(Fast Recovery Diode)快恢复二极管辅以导电材料、支撑材料等封装而成，主要起到逆变作用，即将输入的直流电按照需要转换为三相交流电进行输出。功率模块的输入输出端子包括DC输入端、AC输出端和信号端子。

电流传感器是一种检测装置，用来检测电流信息，通常采用霍尔传感器。霍尔传感器是基于霍尔效应实现，通常将霍尔传感器连接到功率模块的AC输出端上用来检测电流大小。

支持结构的作用是将上述部件连接起来，典型的支持结构包括外壳，外壳用于将上述部件安装起来；支持结构还包括DC母排，用于将DC-link电容和功率模块的DC输入端进行电气连接；同时还有线路将整个电控系统与外界相连，并且支持结构还需要水道等散热装置。

然而，对于汽车生产厂商来说，为了生产制造电控系统，传统的解决方案是从不同的供应商采购相应配件，然后将采购的配件进行组装得到电控系统。由于传统的解决方案需要将不同的配件进行组装，导致电动汽车电控系统的整体集成度低、占用空间大。此外，将不同的部件进行组装得到的电控系统，由于不同配件的电气连接部分由大小不同的金属件组成，导致杂散电感大大增加。

实用新型内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种电控系统与电动汽车，它能够提高整体集成度，减小占用空间，并能降低杂散电感。

其技术方案如下：一种电控系统，所述电控系统包括：覆铜陶瓷板、芯片，所述芯片设于所述覆铜陶瓷板上，所述覆铜陶瓷板设有DC引出端与AC引出端； DC-link电容、DC母排、AC端子与壳体，所述覆铜陶瓷板、所述芯片、所述DC-link 电容及所述DC母排均封装于所述壳体内，所述DC母排分别与所述DC引出端、所述DC-link电容电性连接，所述DC母排设有DC端子，所述DC端子贯穿所述壳体伸出到所述壳体的外部，所述AC端子与所述AC引出端电性连接，所述AC 端子贯穿所述壳体并伸出到所述壳体的外部。

上述的电控系统，将DC-link电容与DC母排均封装于壳体内，而并非如传统的电控系统是位于壳体的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板、芯片、DC-link电容及DC母排均封装于壳体内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排在壳体的内部分别与DC-link电容、DC引出端进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

在其中一个实施例中，所述电控系统还包括分流器；所述AC端子包括第一段与第二段，所述第一段与所述AC引出端电性连接，所述第一段通过所述分流器与所述第二段电性连接；所述第一段与所述第二段上均电性连接有pin针。

在其中一个实施例中，所述覆铜陶瓷板为DBC板或AMB板；所述芯片包括 MOSFET芯片，或者所述芯片包括IGBT芯片和FRD芯片；所述芯片为一个以上。

在其中一个实施例中，所述壳体包括散热底板，所述覆铜陶瓷板设于所述散热底板上；所述覆铜陶瓷板为两个以上，两个以上所述覆铜陶瓷板并列设置于所述散热底板上。

在其中一个实施例中，每个所述覆铜陶瓷板均对应连接有一个所述AC端子，所述AC端子贯穿所述壳体伸出到所述壳体的外部；所述DC-link电容为两个以上，两个以上所述DC-link电容并联连接；所述DC母排的正极分别与所述DC-link电容的正极、所述DC引出端的正极电性连接，所述DC母排的负极分别与所述DC-link电容的负极、所述DC引出端的负极电性连接。

在其中一个实施例中，所述壳体内填充有凝胶或树脂。

在其中一个实施例中，所述壳体包括散热底板，所述DC-link电容贴合于所述散热底板上。

在其中一个实施例中，所述散热底板为散热铜板或散热铝板。

在其中一个实施例中，所述散热底板背离于所述DC-link电容的侧面上设有若干个散热柱或若干个散热翅片。

一种电动汽车，所述电动汽车包括所述的电控系统。

上述的电动汽车，将DC-link电容与DC母排均封装于壳体内，而并非如传统的电控系统是位于壳体的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板、芯片、DC-link电容及DC母排均封装于壳体内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排在壳体的内部分别与DC-link电容、DC引出端进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的电控系统的其中一视角结构图；

图2为本实用新型一实施例的电控系统的另一视角结构图；

图3为本实用新型一实施例的电控系统的又一视角结构图；

图4为本实用新型一实施例的电控系统的再一视角结构图；

图5为本实用新型一实施例的电控系统的隐藏掉壳体时的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的电控系统的隐藏掉壳体及pin针时的结构示意图。

10、覆铜陶瓷板；11、DC引出端；12、AC引出端；20、芯片；30、DC-link 电容；40、DC母排；41、DC端子；50、AC端子；51、第一段；52、第二段；60、壳体；61、散热底板；62、散热柱；70、分流器；80、pin针。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1、图5与图6，图1示出了本实用新型一实施例的电控系统的其中一视角结构图，图5示出了本实用新型一实施例的电控系统的隐藏掉壳体60 的结构示意图，图6示出了本实用新型一实施例的电控系统的隐藏掉壳体60及 pin针时的结构示意图。本实用新型一实施例提供的一种电控系统，电控系统包括覆铜陶瓷板10、芯片20、DC-link电容30、DC母排40、AC端子50与壳体 60。芯片20设于覆铜陶瓷板10上。覆铜陶瓷板10设有DC引出端11与AC引出端12。覆铜陶瓷板10、芯片20、DC-link电容30及DC母排40均封装于壳体60内。DC母排40分别与DC引出端11、DC-link电容30电性连接，DC母排 40设有DC端子41。DC端子41贯穿壳体60伸出到壳体60的外部。AC端子50 与AC引出端12电性连接，AC端子50贯穿壳体60并伸出到壳体60的外部。

上述的电控系统，将DC-link电容30与DC母排40均封装于壳体60内，而并非如传统的电控系统是位于壳体60的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板10、芯片20、DC-link电容30及DC母排40均封装于壳体60 内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排40在壳体60的内部分别与DC-link电容30、DC引出端11进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

需要说明的是，上述的电控系统的电路连接部分与传统的电控系统的电路连接部分相同，以保障电控系统的电控功能，电路如何连接，以及芯片20的具体类型在此不进行赘述。

进一步地，DC-link电容由于设置于壳体60的内部，因此无需设置绝缘外壳，本实施例中，DC-link电容的绝缘外壳拆掉并装设于壳体60的内部，或者 DC-link电容在设计过程中仅设计DC-link电容内部的核心功能器件，无需设计绝缘外壳。如此，能进一步地减小电控系统的体积，减小占用空间。

请再参阅图5与图6，在一个实施例中，电控系统还包括分流器70。AC端子50包括第一段51与第二段52。第一段51与AC引出端12电性连接，第一段 51通过分流器70与第二段52电性连接。第一段51与第二段52上均电性连接有pin针80。如此，通过获取两个pin针80的电压大小，并根据分流器70的电阻大小，便可以计算得到AC端子50上的电流大小，从而能判断到电控系统的性能是否符合要求。无需如传统在AC端子50上设置霍尔传感器来感应AC端子50上的电流大小。此外，在AC端子50上集成分流器70测量电流，使得电流通过路径减小，有效降低了杂散电感。如此可见，通过将DC-link电容30和分流器70集成式设计，能有效降低成本，同时能降低整个电控系统的杂散电感。

进一步地，分流器70封装于壳体60的内部。如此，将DC-link电容30、 DC母排40及分流器70均封装于壳体60内，如此能够提高整体集成度，减小占用空间。

可以理解的是，作为一个可选的方案，不限于通过分流器70来获取AC端子50的电流，也可以通过在AC端子50上设置霍尔传感器来感应AC端子50上的电流大小，在此不进行限定。当采用在AC端子50上设置霍尔传感器来感应 AC端子50上的电流大小时，为了提高整体集成度，将霍尔传感器封装于壳体 60的内部。

进一步地，覆铜陶瓷板10为DBC板或AMB板。其中，DBC板，(Direct BondingCopper，DBC)具有优良的导热特性，高绝缘性，大电流承载能力，优异的耐焊锡性及高附着强度并可像PCB板一样能刻蚀出各种线路图形。此外，AMB(Active Metal Bonging，AMB),活性金属钎焊覆铜技术，顾名思义，依靠活性金属钎料实现氮化铝与无氧铜的高温冶金结合，以结合强度高、冷热循环可靠性好等优点而备受关注，应用前景极为广阔。用AMB活性金属钎焊覆铜技术制作的陶瓷基板一般称为AMB陶瓷基板。

在一个实施例中，芯片20包括MOSFET芯片，或者芯片20包括IGBT芯片和FRD芯片。

此外，芯片20为一个以上。需要说明的是，覆铜陶瓷板10上设置的芯片 20的数量可以是一个、两个、三个或以上，在此不进行限定，根据实际需求进行设置即可。此外，覆铜陶瓷板10上设置的芯片20既可以是MOSFET芯片，又可以是IGBT芯片与FRD芯片的组合形式，还可以是其它类型的芯片20，在此不进行限定，根据实际功能需求进行设置即可。

请再参阅图1、图5与图6，在一个实施例中，壳体60包括散热底板61。覆铜陶瓷板10设于散热底板61上。如此，散热底板61能实现将覆铜陶瓷板10 产生的热量及时地向外扩散，避免覆铜陶瓷板10的工作温度过高。

请再参阅图1、图5与图6，进一步地，覆铜陶瓷板10为两个以上，两个以上覆铜陶瓷板10并列设置于散热底板61上。具体而言，覆铜陶瓷板10为三个，三个覆铜陶瓷板10并列设置于散热底板61上。可选地，覆铜陶瓷板10还可以是一个、两个、四个或其它数量，在此不进行限定。

请再参阅图1、图5与图6，在一个实施例中，每个覆铜陶瓷板10均对应连接有一个AC端子50，AC端子50贯穿壳体60伸出到壳体60的外部。

请再参阅图1、图5与图6，在一个实施例中，DC-link电容30为两个以上，两个以上DC-link电容30并联连接。

具体而言，DC母排40的正极分别与DC-link电容30的正极、DC引出端11 的正极电性连接，DC母排40的负极分别与DC-link电容30的负极、DC引出端 11的负极电性连接。

此外，具体而言，DC母排40采用超声焊焊接于覆铜陶瓷板10的DC引出端 11。DC引出端11采用超声焊与DC-link电容30焊接连接，从而便能实现DC母排40分别与DC引出端11、DC-link电容30电性连接。同样地，AC端子50也可以采用超声焊焊接于覆铜陶瓷板10的AC引出端12，当然，也可以采用锡膏通过真空回流焊的方式焊接于覆铜陶瓷板10的AC引出端12。此外，DC母排40 与DC引出端11的连接方式不限于是超声焊焊接方式，还可以其它方式进行连接，在此不进行限定。同样地，DC引出端11与DC-link电容30的连接方式， AC端子50与AC引出端12的连接方式，在此均不进行限定。

另外，电控系统还包括设于覆铜陶瓷板10上的若干个信号端子。信号端子具体例如采用锡膏通过真空回流焊的方式焊接于覆铜陶瓷板10上。

在一个实施例中，壳体60内填充有凝胶和/或树脂。如此，在壳体60内填充凝胶和/或树脂后，凝胶和/或树脂包裹于芯片20与覆铜陶瓷板10的外部，能起到较好的绝缘防护作用。此外，凝胶和/或树脂填充于壳体60内部后起到缓冲作用，避免壳体60局部受力而出现损坏。其中，凝胶具体例如为硅凝胶，或者其它材质的凝胶。

请再参阅图1、图5与图6，在一个实施例中，壳体60包括散热底板61。 DC-link电容30贴合于散热底板61上。如此，散热底板61不止是对覆铜陶瓷板10进行散热，同时由于DC-link电容30贴合于散热底板61上，散热底板61 还能将DC-link电容30产生的热量向外扩散，大大提高了电控系统的散热性能。

进一步地，散热底板61为散热铜板或散热铝板。当然，散热底板61也可以为其它材质的散热金属板，在此不进行限定。

请参阅图2至图4，图2示出了本实用新型一实施例的电控系统的另一视角结构图，图3示出了本实用新型一实施例的电控系统的又一视角结构图，图4 示出了本实用新型一实施例的电控系统的再一视角结构图。在一个实施例中，散热底板61背离于DC-link电容30的侧面上设有若干个散热柱62或若干个散热翅片。如此，能使得电控系统具有较好的散热性能，从而能延长电控系统的使用寿命。具体而言，散热柱62与散热底板61一体成型。散热柱62相当于增大了散热底板61的散热面积，提高了散热效果。一体成型方式可采用挤压、铸造、压装、注塑、焊接等工艺实现。当然，也可以采用螺栓、螺钉、销钉、铆钉、卡接件、粘胶等等固定连接，在此不进行限定。

请再参阅图2至图4，进一步地，散热柱62呈阵列式布置于散热底板61上。当水流通过散热柱62时，在散热柱62的阻挡扰流作用下，能实现冷却水流与散热底板61充分接触，从而能较好地将散热底板61上的热量向外扩散，散热性能较好。

请参阅图1与图5，在一个实施例中，一种电动汽车，电动汽车包括上述任一实施例电控系统。

上述的电动汽车，将DC-link电容30与DC母排40均封装于壳体60内，而并非如传统的电控系统是位于壳体60的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板10、芯片20、DC-link电容30及DC母排40均封装于壳体60 内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排40在壳体60的内部分别与DC-link电容30、DC引出端11进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

需要说明的是，DC-link电容30又称直流支撑电容器，有耐高电压、耐大电流、大电容、低电感等特点，在电动汽车的电控系统中，DC-link电容30通常被连接在功率模块的DC输入端，对电池输入到功率模块的直流电进行平滑滤波，并且可以吸收高峰值脉动电流，使得功率模块DC输入端子上的电压波动保持在允许范围内，减少电压过冲和瞬时过电压对功率模块的影响。

综上，上述的电控系统与电动汽车至少具有如下优点：

1、将DC-link电容30与DC母排40均封装于壳体60内，而并非如传统的电控系统是位于壳体60的外部，相对于传统的电控系统而言，由于覆铜陶瓷板 10、芯片20、DC-link电容30及DC母排40均封装于壳体60内，能够提高整体集成度，减小占用空间；此外，DC母排40在壳体60的内部分别与DC-link 电容30、DC引出端11进行电性连接，从而能减小直流通路路径，以及减小杂散电感。

2、DC-link电容由于设置于壳体60的内部，因此无需设置绝缘外壳，本实施例中，DC-link电容的绝缘外壳拆掉并装设于壳体60的内部，或者DC-link 电容在设计过程中仅设计DC-link电容内部的核心功能器件，无需设计绝缘外壳。如此，能进一步地减小电控系统的体积，减小占用空间。

3、通过获取两个pin针80的电压大小，并根据分流器70的电阻大小，便可以计算得到AC端子50上的电流大小，从而能判断到电控系统的性能是否符合要求。无需如传统在AC端子50上设置霍尔传感器来感应AC端子50上的电流大小。此外，在AC端子50上集成分流器70测量电流，使得电流通过路径减小，有效降低了杂散电感。如此可见，通过将DC-link电容30和分流器70集成式设计，能有效降低成本，同时能降低整个电控系统的杂散电感。

4、散热底板61不止是对覆铜陶瓷板10进行散热，同时由于DC-link电容 30贴合于散热底板61上，AC端子50贴合于散热底板61上，散热底板61还能将DC-link电容30与AC端子50产生的热量向外扩散，大大提高了电控系统的散热性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种电控系统，其特征在于，所述电控系统包括：

覆铜陶瓷板、芯片，所述芯片设于所述覆铜陶瓷板上，所述覆铜陶瓷板设有DC引出端与AC引出端；

DC-link电容、DC母排、AC端子与壳体，所述覆铜陶瓷板、所述芯片、所述DC-link电容及所述DC母排均封装于所述壳体内，所述DC母排分别与所述DC引出端、所述DC-link电容电性连接，所述DC母排设有DC端子，所述DC端子贯穿所述壳体伸出到所述壳体的外部，所述AC端子与所述AC引出端电性连接，所述AC端子贯穿所述壳体并伸出到所述壳体的外部。

2.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述电控系统还包括分流器；所述AC端子包括第一段与第二段，所述第一段与所述AC引出端电性连接，所述第一段通过所述分流器与所述第二段电性连接；所述第一段与所述第二段上均电性连接有pin针。

3.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述覆铜陶瓷板为DBC板或AMB板；所述芯片包括MOSFET芯片，或者所述芯片包括IGBT芯片和FRD芯片；所述芯片为一个以上。

4.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述壳体包括散热底板，所述覆铜陶瓷板设于所述散热底板上；所述覆铜陶瓷板为两个以上，两个以上所述覆铜陶瓷板并列设置于所述散热底板上。

5.根据权利要求4所述的电控系统，其特征在于，每个所述覆铜陶瓷板均对应连接有一个所述AC端子，所述AC端子贯穿所述壳体伸出到所述壳体的外部；所述DC-link电容为两个以上，两个以上所述DC-link电容并联连接；所述DC母排的正极分别与所述DC-link电容的正极、所述DC引出端的正极电性连接，所述DC母排的负极分别与所述DC-link电容的负极、所述DC引出端的负极电性连接。

6.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述壳体内填充有凝胶或树脂。

7.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述壳体包括散热底板，所述DC-link电容贴合于所述散热底板上。

8.根据权利要求7所述的电控系统，其特征在于，所述散热底板为散热铜板或散热铝板。

9.根据权利要求7所述的电控系统，其特征在于，所述散热底板背离于所述DC-link电容的侧面上设有若干个散热柱或若干个散热翅片。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求1至9任意一项所述的电控系统。

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