CN215360945U - 深度集成的多合一电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深度集成的多合一电机控制器，包括MCU模块、OBC模块、DCDC模块、PDU模块、VCU模块、BMS模块，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块的控制回路与VCU模块、BMS模块集成到同一块PCB板上，且公用同一个主控芯片，其中，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块为固定搭配，所述PDU模块、VCU模块和BMS模块为自由搭配。本实用新型解决了现有技术中的电机控制器集成化程度不高、空间利用率不高的问题。

Description

深度集成的多合一电机控制器

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车的电机控制器技术领域，尤其涉及一种深度集成的多合一电机控制器。

背景技术

目前，新能源汽车电机控制器正走向高度集成化，市场上的电机控制器主要集成了MCU(逆变器)+PDU(电源分配模块)+OBC(车载充电机)+DCDC(直流电源转换模块)，且MCU和OBC+DCDC+PDU一般采用物理集成，即将原有的MCU和电源模块三合一物理集成到一个壳体内。

但是，上述结构仍然存在一些不足，具体包括：

一、集成模块较少，主要集成MCU+PDU+OBC+DCDC，对整车信号交互最多的VCU和BMS尚未集成。

二、集成化程度不高，采用物理集成，即物理集成到一个壳体内，空间利用率仍然不足，成本高，功率密度低，并未实现深化的板级集成。

因此，如何设计出一种深度集成的多合一电机控制器，便成为了目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种深度集成的多合一电机控制器，以解决现有技术中集成化程度不高、空间利用率不高，成本高，功率密度低，的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种深度集成的多合一电机控制器，包括MCU模块、OBC模块、DCDC模块、PDU模块、VCU模块、BMS模块，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块的控制回路与VCU模块、BMS模块集成到同一块PCB板上，且公用同一个主控芯片，其中，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块为固定搭配，所述PDU模块、VCU模块和BMS模块为自由搭配。

进一步地，所述MCU模块包括MCU功率模块、膜电容和滤波模块，所述OBC模块包括OBC功率模块，所述DCDC模块包括DCDC功率模块，所述MCU功率模块、OBC功率模块及DCDC功率模块均分别连接主控芯片上各自的控制回路。

进一步地，所述OBC功率模块、DCDC功率模块布置在电机控制器的前半部分，所述MCU功率模块、膜电容、滤波模块和PDU模块布置在电机控制器的后半部分，所述PCB板布置在电机控制器的各功率模块的上方。

进一步地，所述膜电容位于所述MCU功率模块下方，同时位于电机减速器7字型中间的空隙内。

进一步地，还包括进口水嘴、出口水嘴和冷却水管道，所述进口水嘴布置在靠近OBC功率模块一侧，所述出口水嘴布置在靠近膜电容的一侧，冷却水经由所述进口水嘴进入，依次通过OBC功率模块、DCDC功率模块、MCU功率模块、膜电容下方的冷却水管道后，从出口水嘴流出。

进一步地，所述滤波模块和PDU模块位于MCU功率模块一侧，并位于膜电容上方。

进一步地，所述膜电容下方设置有一段弧形结构。

与现有技术相比，本实用新型提供的深度集成的多合一电机控制器，达到了如下技术效果：

1、本实用新型采用模块化的设计理念，非必要模块可按需求自由组合，可以集成MCU+OBC+DCDC+VCU+BMS多种模块，且除MCU+OBC+DCDC为固定搭配外，其余的PDU、VCU、BMS可一种或多种模块自由搭配。

2、本实用新型为深入到板级的集成，由MCU+OBC+DCDC+VCU+BMS的多个芯片集成为一个芯片，信号交互直接在一块板子上完成，大量减少板间低压线束和接插件，从而大大降低了成本。

3、本实用新型的布置方式为控制板位于各功率模块的上方，其中OBC功率模块、DCDC功率模块布置在电机控制器的前半部分，MCU功率模块、膜电容、滤波模块、PDU模块布置在电机控制器的后半部分；膜电容适应减速器和电机的“7”字中间的不规则空间布置，从而最大限度的减小电控Z向尺寸，满足后驱要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，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。在附图中：

图1为本实用新型实施例中的多合一电机控制器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的多合一电机控制器的另一结构示意图。

图3为本实用新型实施例中的多合一电机控制器的另一结构示意图。

图4为本实用新型实施例中的多合一电机控制器的主视图。

图5为本实用新型实施例中的膜电容与减速器的相对位置示意图。

图6为本实用新型实施例中的多合一电机控制器的电路示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型实施例提供的深度集成的多合一电机控制器，下面结合说明书附图进行详细描述。

参照图1～图6所示，本实施例提供了一种深度集成的多合一电机控制器，包括：包括MCU模块、OBC模块、DCDC模块、PDU模块36、VCU模块、BMS模块，以及进、出口水嘴，其中，MCU模块包括MCU功率模块34及MCU功率模块进行控制的控制回路、膜电容35和滤波模块37，OBC模块包括OBC功率模块33及对OBC功率模块33进行控制的控制回路，所述DCDC模块包括DCDC功率模块及对DCDC功率模块进行控制的控制回路，MCU功率模块34、OBC功率模块33及DCDC功率模块32均分别连接PCB板31上的主控芯片上各自的控制回路。

MCU模块、OBC模块、DCDC模块它们既有功率电路部分又有控制电路，它们的功率电路部分分别独立，控制电路部分则进行了集成，VCU模块、BMS模块则仅只有控制电路部分。MCU功率模块34是将直流转换为三相交流电，通过调节电流的频率和大小实现电机39的速度和扭矩变化，OBC功率模块33用于车载的充电，DCDC功率模块32用于将高压直流转换为低压直流，VCU模块用于新能源汽车的整车控制，BMS模块用于汽车电池的控制管理，MCU功率模块34、OBC功率模块33、DCDC功率模块32它们三者的控制回路，也即它们的信号控制线路部分与VCU模块、BMS模块集成在同一块PCB板31上，在一个板上实现了多种功能的集成。本实用新型将汽车MCU、OBC及DCDC的电路信号控制部分与汽车的VCU、BMS集成在同一块PCB板31上，并且公用同一个芯片，在一个芯片上，实现了多种控制，采用深入到板级的集成，减少了芯片和线束的数量，节省了一定的成本。本实用新型是将MCU、OBC、DCDC、VCU、BMS等所有具有信号控制功能的模块深度集成在同一个电机控制器的壳体内，并深入到板级集成，但是，当然，本领域技术人员应当能够理解的是，除了MCU、OBC、DCDC为固定搭配以外，其余PDU、VCU、BMS可一种或多种模块自由搭配。也就是说，VCU模块和BMS模块根据需求可以不集成或只集成其中一个到PCB板31上，亦可以两个都集成，电机控制器总成外包络和接口保持不变，根据不同的模块对PCB板31进行设计，具有产品延续性和节省成本的优点。

在通过高度的物理集成到一个壳体内后，本实用新型对模块的位置也进行了相对优化，以减少整个装置的体积。

具体来说，根据不同模块的用途和大小，整体采用前后布置的方式，其中OBC功率模块33、DCDC功率模块32布置在电机控制器的前半部分，靠近电机主机一侧，图4中标号51位置，MCU功率模块34、膜电容35、滤波模块37、PDU模块36布置在电机控制器的后半部分，图4中的标号52位置，滤波模块37和PDU模块36位于MCU功率模块34一侧，并均位于膜电容35上方，实现对MCU+OBC+DCDC+VCU+BMS集成控制的PCB板31布置在整个电机控制器功率模块的上方。MCU功率模块34、膜电容35、滤波模块37、PDU模块36体积相较OBC功率模块33、DCDC功率模块32要大很多，尤其是膜电容35。为了降低Z向高度，并充分利用空间，将膜电容35设计为不规则外形，膜电容35下方设置有一段弧形结构351，该弧形结构351为一段曲面，刚好适配于减速机38的柱状主体架构，二者具有一段间隔，如此可充分利用电机减速器7字形中间的空间，减少整个模块的组合体积。

本实用新型的电机控制器还包括进口水嘴41、出口水嘴42和冷却水管道，所述进口水嘴41布置在靠近OBC功率模块33一侧，所述出口水嘴42布置在靠近膜电容35的一侧，冷却水管道从各模块下方或侧方经过以给不同的模块完成降温过程，冷却水经由所述进口水嘴41进入，依次通过OBC功率模块33、DCDC功率模块32、MCU功率模块34、膜电容35下方的冷却水管道后，从出口水嘴42流出。

鉴于OBC功率模块33和DCDC功率模块32的发热量比MCU功率模块34要小，OBC和DCDC功率模块32耐温性较MCU功率模块34较差，故冷却水经由进口水嘴41→OBC功率模块33→DCDC功率模块32→MCU功率模块34+膜电容35，最后经由出口水嘴42进入电机，完成整个冷却过程。

本实用新型采用模块化的设计理念，可根据需求自由组合，并能适应多种电控模式，采用深入到板级的集成，降低了成本，结合电机的形状，对不同的模块采用前后布置的方式，优化了体积。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种深度集成的多合一电机控制器，其特征在于，包括MCU模块、OBC模块、DCDC模块、PDU模块、VCU模块、BMS模块，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块的控制回路与VCU模块、BMS模块集成到同一块PCB板上，且公用同一个主控芯片，其中，所述MCU模块、OBC模块和DCDC模块为固定搭配，所述PDU模块、VCU模块和BMS模块为自由搭配。

2.根据权利要求1所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述MCU模块包括MCU功率模块、膜电容和滤波模块，所述OBC模块包括OBC功率模块，所述DCDC模块包括DCDC功率模块，所述MCU功率模块、OBC功率模块及DCDC功率模块均分别连接主控芯片上各自的控制回路。

3.根据权利要求2所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述OBC功率模块、DCDC功率模块布置在电机控制器的前半部分，所述MCU功率模块、膜电容、滤波模块和PDU模块布置在电机控制器的后半部分，所述PCB板布置在电机控制器的各功率模块的上方。

4.根据权利要求3所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述膜电容位于所述MCU功率模块下方，同时位于电机减速器的7字型中间的空隙内。

5.根据权利要求4所述的多合一电机控制器，其特征在于，还包括进口水嘴、出口水嘴和冷却水管道，所述进口水嘴布置在靠近OBC功率模块一侧，所述出口水嘴布置在靠近膜电容的一侧，冷却水经由所述进口水嘴进入，依次通过所述OBC功率模块、DCDC功率模块、MCU功率模块、膜电容下方的冷却水管道后，从出口水嘴流出。

6.根据权利要求4所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述膜电容下方设置有一段弧形结构。

7.根据权利要求4或6所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述滤波模块位于所述MCU功率模块一侧，并位于膜电容上方。

8.根据权利要求7所述的多合一电机控制器，其特征在于，所述PDU模块位于所述MCU功率模块一侧，并位于所述滤波模块上方。

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