CN216752528U - 一种控制器及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及控制器领域，具体涉及一种控制器和车辆。其中，控制器包括：控制器外壳，具有内腔；母线电容，包括电容外壳；母线电容位于控制器外壳的内腔内，电容外壳的多个外表面中至少两个外表面分别与控制器原有的散热体直接接触或通过导热材料相接触；或者，电容外壳的至少一部分位于控制器外壳的内腔外。本申请的控制器中的母线电容实现了多面散热，提升了母线电容的散热能力。

Description

一种控制器及车辆

技术领域

本申请涉及控制器领域，特别涉及一种控制器及车辆。

背景技术

随着电动汽车的普及和快速发展，电动汽车中的电机控制器向高功率密度、高可靠性方向发展，母线电容是电机控制器中的重要元件。由于受周围环境温度及电容自身发热影响，电容的工作温度会达到100℃以上，电容高温会影响电容使用寿命，需要采用散热措施为母线电容降温，提升电容的寿命与可靠性。

发明内容

本申请的实施例提供一种控制器，控制器中的母线电容多面散热，提升了母线电容的散热能力，散热效果好。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种控制器，包括：控制器外壳，具有内腔；母线电容，包括电容外壳；母线电容位于控制器外壳的内腔内，电容外壳的多个外表面中至少两个外表面分别与控制器原有的散热体直接接触或通过导热材料相接触；或者，电容外壳的多个外表面中至少两个外表面位于控制器外壳的内腔外。

根据本申请的实施方式，母线电容的电容外壳至少有两个外表面与控制器原有的散热体进行接触，或者母线电容的电容外壳至少有两个外表面位于控制器外壳的内腔外。这样设置后，母线电容的电容外壳实现了多面散热，提升了母线电容的散热能力，母线电容的散热效果好。

在上述第一方面的一种可能实现中，控制器原有的散热体包括以下一种或多种：控制器外壳、金属基板和第一液冷散热器(例如是水冷板)；其中，金属基板设于控制器外壳的内腔内，金属基板的顶面用于固定电路板，金属基板的底面的一部分与第二液冷散热器(例如是IGBT液冷散热器)相贴合；第一液冷散热器设于控制器外壳的内腔内。

本申请的金属基板的底面与第二液冷散热器相贴合，因此，本申请的金属基板也可以起到传递热量的作用。控制器外壳的材质通常为金属材质，可以起到散热作用。从而，控制器外壳、金属基板和第一液冷散热器属于电机控制器原有的散热体，不是额外增加的散热体。母线电容将利用电机控制器原有的散热体进行多面散热，来提升电容的散热能力，没有额外增加散热体，节约了成本和电机控制器的内部空间。

在上述第一方面的一种可能实现中，母线电容位于控制器外壳的内腔内，控制器原有的散热体包括金属基板和第一液冷散热器；电容外壳的顶面与金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触；电容外壳的底面与第一液冷散热器直接接触或通过导热材料相接触。母线电容通过两个外表面(顶面和底面)进行多面散热，提升了母线电容的散热能力，母线电容的散热效果好。

在上述第一方面的一种可能实现中，金属基板包括延伸部，延伸部位于电容外壳的侧面，电容外壳的侧面与金属基板的延伸部的表面直接接触或通过导热材料相接触。母线电容通过三个外表面(顶面、底面和左侧面)进行多面散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，控制器原有的散热体还包括控制器外壳，电容外壳的侧面与控制器外壳的内壁直接接触或通过导热材料相接触。电机控制器中的母线电容增加了侧面利用控制器外壳进行散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，金属基板的侧面与控制器外壳的内壁直接接触或通过导热材料相接触。增加了金属基板的散热路径，金属基板利用控制器的外壳散热，进一步提升了母线电容的散热能力。

在上述第一方面的一种可能实现中，母线电容位于控制器外壳的内腔内，控制器原有的散热体包括金属基板和控制器外壳，控制器外壳具有包围电容外壳的底面和侧面的包络部；电容外壳的顶面与金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触；电容外壳的底面和侧面与包络部的内壁直接接触或通过导热材料相接触。从而，母线电容通过六个外表面(顶面、底面、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面)进行多面散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，包络部的外壁设有散热翅片。这样设置后，可通过整车运动过程中的高速气流为控制器外壳的包络部散热，从而，可以提升母线电容的散热能力。

在上述第一方面的一种可能实现中，第二液冷散热器为IGBT液冷散热器。

在上述第一方面的一种可能实现中，电容外壳的侧面的一部分和电容外壳的底面位于控制器外壳的内腔外。由于母线电容的电容外壳的底面及侧面部分暴露于控制器外壳外，暴露外部的电容外壳的底面及侧面通过整车运动过程中的高速气流为电容外壳散热，也实现了电容外壳的多面散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，电容外壳的侧面的一部分和/或电容外壳的底面设有散热翅片。这样设置后，可增加散热面积，从而，可以提升母线电容的散热能力。

在上述第一方面的一种可能实现中，控制器外壳的内腔内设有金属基板，金属基板的顶面用于固定电路板，金属基板的底面的一部分与液冷散热器相贴合；电容外壳的顶面与金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触。

在上述第一方面的一种可能实现中，控制器为电机控制器。

第二方面，本申请提供一种车辆，包括上述第一方面任一项所描述的控制器。

在上述第二方面的一种可能实现中，车辆为电动车辆。

附图说明

图1根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图一；

图2根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图二；

图3根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图三；

图4根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图四；

图5根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图五；

图6根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图六；

图7根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图七；

图8根据本申请的一些实施例，示出了电机控制器的结构示意图八。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的具体实施方式。

本申请提供一种电机控制器，电机控制器中的母线电容实现多面散热，提升了母线电容的散热能力。通过良好的散热措施为母线电容降温，可以有助于母线电容体积的减小，节省电机控制器的内部空间，提升功率密度。

在电机控制器中，电池包的直流电作为输入电源，需要通过直流母线与电机控制器连接，该方式叫DC-LINK或者直流支撑，其中的电容我们称之为母线电容或者支撑电容或者DC-Link电容。由于电机控制器从电池包得到有效值或者峰值很高的脉冲电流的同时，会在直流支撑上产生很高的脉冲电压使得电机控制器难以承受，所以需要选择母线电容来连接。

示例性地，母线电容的作用包括以下几点：

1、平滑母线电压，使电机控制器的母线电压在IGBT开关的时仍比较平滑；

2、降低电机控制器中IGBT端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压；

3、吸收电机控制器母线端的高脉冲电流，防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。

由于受周围环境温度及电容自身发热影响，电容的工作温度会达到100℃以上，电容高温会影响电容使用寿命。因此，对于母线电容，散热能力是其重要的关键指标之一。

在一些可能的实施方式中，母线电容的散热方式是电容外壳底部通过导热材料贴电机控制器的外壳或水冷板，这属于点击控制器原有的散热体。由外壳或水冷板为电容外壳散热来控制电容温度。即，母线电容是通过单一外壳面散热，但由于电容外壳与内部芯包及铜排间的热阻较大，无法实现更大热量的传递，母线电容的散热效率较低，电容散热效率低限制了电机控制器功率密度进一步的提升。

因此，通过良好的散热措施为电容降温，可以有助于电容体积的减小，节省电机控制器的内部空间，提升功率密度。

为此，本申请的母线电容的散热方案是：母线电容的电容外壳的至少两个外表面与电机控制器原有的散热体(控制器外壳、金属基板、电容液冷散热器)相接触，实现了多面散热。增加母线电容的散热面，母线电容不是通过单一外壳面散热，增大了热量的传递，实现电容的多面散热来提升电容的散热能力。

下面结合附图详细说明本申请的控制器中母线电容的散热方案，本申请以控制器为电动汽车的电机控制器为示例说明。但本申请对此不做限制，涉及母线电容散热的结构都属于本申请的保护范围。例如，本申请的母线电容的散热方案还可以运用在信息与通信技术领域(Information and Communications Technology，简称ICT)或其它车辆领域。

参考图1，本申请的电机控制器包括：控制器外壳10和母线电容20，母线电容20设于控制器外壳10的内腔10a内。示例性地，控制器外壳10包括上壁11、下壁12、左壁13、右壁14、前壁(图未示出)和后壁(图未示出)。如图1所示，控制器外壳10的上壁11和下壁12沿第一方向(图1中Y方向所示)间隔设置，并分别沿第二方向(图1中X方向所示)延伸。控制器外壳10的左壁13和右壁14沿第二方向间隔设置，并分别沿第一方向延伸至分别与上壁11和下壁12相连接。控制器外壳10的上壁11、下壁12、左壁13、右壁14、前壁和后壁围成控制器外壳10的内腔10a。示例性地，上述的第一方向和第二方向相互垂直。

在控制器外壳10的内腔10a内还设有金属基板30。示例性地，沿第一方向，金属基板30位于母线电容20和控制器外壳10的上壁11之间。沿第一方向，金属基板30包括位于金属基板30的相反两侧的顶面和底面。其中，金属基板30的顶面用于固定电路板40，例如是PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板40)，PCB板上设有多个元器件41。金属基板30的底面的一部分31用于固定IGBT液冷散热器60，金属基板30的底面的一部分31与IGBT液冷散热器60相贴合。示例性地，金属基板30的底面的一部分31与IGBT液冷散热器60通过导热材料贴附。其中，IGBT液冷散热器60设于IGBT功率单元50(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)的表面，例如，IGBT功率单元50的第一方向的相反两侧的表面均设有IGBT液冷散热器60。

由于IGBT功率单元50会发热，本申请的IGBT液冷散热器60起到散热作用，将IGBT功率单元50产生的热量传递出去，以实现对IGBT功率单元50的降温。而本申请的金属基板30的底面与IGBT液冷散热器60相贴合，因此，本申请的金属基板30也可以起到传递热量的作用，属于电机控制器原有的散热体，不是额外增加的散热体。

另外，电机控制器的控制器外壳10的材质通常为金属材质，可以起到散热作用，及时将控制器外壳10的内腔10a内的发热器件产生的热量传递出去，实现散热。因此，电机控制器的控制器外壳10也属于电机控制器原有的散热体，不是额外增加的散热体。

本申请的母线电容20将利用电机控制器原有的散热体进行多面散热，来提升电容的散热能力，没有额外增加散热体，节约了成本和电机控制器的内部空间。下面将结合附图具体说明母线电容20如何利用电机控制器原有的散热体进行多面散热。

在一些可能的实施方式中，参考图1，母线电容20包括电容外壳，电容外壳全部位于控制器外壳10的内腔10a内。电容外壳的外表面包括顶面21、底面22、左侧面23、右侧面24、前侧面(图未示出)和后侧面(图未示出)。示例性地，电容外壳的顶面21面向金属基板30设置，电容外壳的底面22面向控制器外壳10的下壁12设置，电容外壳的左侧面23面向控制器外壳10的左壁13设置，电容外壳的右侧面24面向控制器外壳10的右壁14设置，电容外壳的前侧面面向控制器外壳10的前壁设置，电容外壳的后侧面面向控制器外壳10的后壁设置。

如图1所示，电容外壳的顶面21与金属基板30的底面的另一部分32通过导热材料80相接触，电容外壳的底面22与电容液冷散热器70(例如水冷板)通过导热材料81相接触。在一些可能的实施方式中，电容外壳的顶面21与金属基板30的底面的另一部分32直接接触。在一些可能的实施方式中，电容外壳的底面22与电容液冷散热器70直接接触。相当于，图1所示的电机控制器中的母线电容20的顶面21利用了金属基板30进行散热，母线电容20的底面22利用了电容液冷散热器70进行散热。图1所示的母线电容20通过两个外表面(顶面21和底面22)进行多面散热，提升了母线电容20的散热能力，母线电容20的散热效果好。

在一些可能的实施方式中，参考图2，与图1所示的电机控制器相比，图2所示的电机控制器中的母线电容20增加了左侧面23利用金属基板30进行散热。如图2所示，电机控制器中的金属基板30包括延伸部33，金属基板30的延伸部33由金属基板30的底面的另一部分32沿第一方向(图2中Y方向所示)延伸，并位于电容外壳的左侧面23。电容外壳的侧面与金属基板30的延伸部33的表面通过导热材料82相接触。在一些可能的实施方式中，电容外壳的侧面与金属基板30的延伸部的表面直接接触。

从而，图2所示的母线电容20通过三个外表面(顶面21、底面22和左侧面23)进行多面散热。即，图2所示的电机控制器中的母线电容20的顶面21利用了金属基板30进行散热，母线电容20的底面22利用了电容液冷散热器70进行散热，母线电容20的左侧面23利用金属基板30的延伸部进行散热。

在一些可能的实施方式中，参考图3，与图1所示的电机控制器相比，图3所示的电机控制器中的母线电容20增加了左侧面23利用控制器外壳10进行散热。如图3所示，电容外壳的左侧面23与控制器外壳10的左壁13的内表面通过导热材料82相接触。在一些可能的实施方式中，电容外壳的左侧面23与控制器外壳10的左壁13的内表面直接接触。

从而，图3所示的母线电容20通过三个外表面(顶面21、底面22和左侧面23)进行多面散热。即，图3所示的电机控制器中的母线电容20的顶面21利用了金属基板30进行散热，母线电容20的底面22利用了电容液冷散热器70进行散热，母线电容20的左侧面23利用控制器外壳10的左壁13进行散热。

在一些可能的实施方式中，参考图4，与图1至图3所示的电机控制器相比，图3所示的电机控制器中的金属基板30的侧面34与控制器外壳10的左壁13的内表面通过导热材料83相接触。其中，金属基板30的侧面34垂直于金属基板30的顶面并面向控制器外壳10的左壁13的内表面设置。从而，增加了金属基板30的散热路径，金属基板30利用控制器的外壳散热，进一步提升了母线电容20的散热能力。在一些可能的实施方式中，电机控制器中的金属基板30的侧面34与控制器外壳10的左壁13的内表面直接接触。

在一些可能的实施方式中，图1至图4所示的母线电容20的前侧面与控制器外壳10的前壁的内表面直接接触或者通过导热材料相接触。在一些可能的实施方式中，图1至图4所示的母线电容20的后侧面与控制器外壳10的后壁的内表面直接接触或者通过导热材料相接触。从而，母线电容20可以通过更多地外表面进行多面散热。

在一些可能的实施方式中，参考图5，与图1至图4所示的电机控制器相比，图5所示的电机控制器内不设置电容液冷散热器70。控制器外壳10具有包围电容外壳的底面22和侧面的包络部。控制器外壳10的包络部的内壁包括控制器外壳10的下壁12的一部分、左壁13的一部分以及位于控制器外壳10的内腔10a内的附加壁15。示例性地，附加壁15垂直于控制器外壳10的下壁12。

其中，电容外壳的顶面21与金属基板30的底面的另一部分32通过导热材料80相接触，电容外壳的底面22、左侧面23、右侧面24、前侧面和后侧面与包络部的内壁通过导热材料81相接触。从而，图5所示的母线电容20通过六个外表面(顶面21、底面22、左侧面23、右侧面24、前侧面和后侧面)进行多面散热。

在一些可能的实施方式中，电容外壳的顶面21与金属基板30的底面的另一部分32直接接触。在一些可能的实施方式中，电容外壳的底面22、左侧面23、右侧面24、前侧面和后侧面与包络部的内壁直接接触。

在一些可能的实施方式中，参考图6，与图5所示的电机控制器相比，图6所示的电机控制器的包络部的外壁设有散热翅片151。图6中示出，作为包络部的外壁的一部分的控制器外壳10的左壁13的一部分和下壁12的一部分的外表面设有散热翅片151。这样设置后，可通过整车运动过程中的高速气流为控制器外壳10的包络部散热，从而，可以提升母线电容20的散热能力。在一些可能的实施方式中，作为包络部的外壁的一部分的控制器外壳10的左壁13的一部分或者下壁12的一部分的外表面设有散热翅片。

上述图1至图6所示的电机控制器中，母线电容20位于控制器外壳10的内腔10a内。在一些可能的实施方式中，参考图7，母线电容的散热方案还可以是：母线电容20的电容外壳的至少一部分位于控制器外壳10的内腔10a外。

如图7所示，电容外壳的左侧面23的一部分、右侧面24的一部分、前侧面的一部分、后侧面的一部分和底面22位于控制器外壳10的内腔10a外。其中，电容外壳的左侧面23和右侧面24上分别设有延伸部201，电容外壳的延伸部201通过密封件121和控制器外壳10的下壁12密封连接。由于母线电容20的电容外壳的底面22及侧面部分暴露于控制器外壳10外，暴露外部的电容外壳的底面22及侧面通过整车运动过程中的高速气流为电容外壳散热，也实现了电容外壳的多面(底面22及侧面)散热。

继续参考图7，电容外壳的顶面21与金属基板30的底面的另一部分32通过导热材料相接触。从而，图7所示的母线电容20通过六个外表面(顶面21、底面22、左侧面23、右侧面24、前侧面和后侧面)进行多面散热。

在一些可能的实施方式中，参考图8，与图7所示的电机控制器相比，图8所示的电容外壳的左侧面23的一部分和电容外壳的底面22分别设有散热翅片202。这样设置后，可增加散热面积，从而，可以提升母线电容20的散热能力。在一些可能的实施方式中，电容外壳的左侧面23的一部分设有散热翅片。或者，电容外壳的底面22设有散热翅片。或者，电容外壳的右侧面24的一部分设有散热翅片。

综上，本申请的母线电容的电容外壳利用电机控制器原有的散热体(控制器外壳、金属基板、电容液冷散热器)实现了多面散热。或者，母线电容的电容外壳的多个表面位于控制器外壳的内腔外，也实现了多面散热，实现更大热量的传递。这提升了母线电容的散热能力，通过良好的散热措施为母线电容降温，可以有助于母线电容体积的减小，节省电机控制器的内部空间，提升功率密度。

Claims (15)

1.一种控制器，其特征在于，包括：

控制器外壳，具有内腔；

母线电容，包括电容外壳；

所述母线电容位于所述控制器外壳的内腔内，所述电容外壳的多个外表面中至少两个外表面分别与所述控制器原有的散热体直接接触或通过导热材料相接触；或者，

所述电容外壳的多个外表面中至少两个外表面位于所述控制器外壳的内腔外。

2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器原有的散热体包括以下一种或多种：所述控制器外壳、金属基板和第一液冷散热器；其中，

所述金属基板设于所述控制器外壳的内腔内，所述金属基板的顶面用于固定电路板，所述金属基板的底面的一部分与第二液冷散热器相贴合；

所述第一液冷散热器设于所述控制器外壳的内腔内。

3.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述母线电容位于所述控制器外壳的内腔内，所述控制器原有的散热体包括所述金属基板和所述第一液冷散热器；

所述电容外壳的顶面与所述金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触；

所述电容外壳的底面与所述第一液冷散热器直接接触或通过导热材料相接触。

4.如权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述金属基板包括延伸部，所述延伸部位于所述电容外壳的侧面，所述电容外壳的侧面与所述金属基板的延伸部的表面直接接触或通过导热材料相接触。

5.如权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述控制器原有的散热体还包括所述控制器外壳，所述电容外壳的侧面与所述控制器外壳的内壁直接接触或通过导热材料相接触。

6.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述金属基板的侧面与所述控制器外壳的内壁直接接触或通过导热材料相接触。

7.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述母线电容位于所述控制器外壳的内腔内，所述控制器原有的散热体包括所述金属基板和所述控制器外壳，所述控制器外壳具有包围所述电容外壳的底面和侧面的包络部；

所述电容外壳的顶面与所述金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触；

所述电容外壳的底面和侧面与所述包络部的内壁直接接触或通过导热材料相接触。

8.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述包络部的外壁设有散热翅片。

9.如权利要求2至8任一项所述的控制器，其特征在于，所述第二液冷散热器为IGBT液冷散热器。

10.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述电容外壳的侧面的一部分和所述电容外壳的底面位于所述控制器外壳的内腔外。

11.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述电容外壳的侧面的所述一部分和/或所述电容外壳的底面设有散热翅片。

12.如权利要求10或11所述的控制器，其特征在于，所述控制器外壳的内腔内设有金属基板，所述金属基板的顶面用于固定电路板，所述金属基板的底面的一部分与液冷散热器相贴合；

所述电容外壳的顶面与所述金属基板的底面直接接触或通过导热材料相接触。

13.如权利要求1至12任一项所述的控制器，其特征在于，所述控制器为电机控制器。

14.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至13任一项所述的控制器。

15.如权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述车辆为电动车辆。

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