CN217969252U

CN217969252U - 电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置

Info

Publication number: CN217969252U
Application number: CN202222331771.1U
Authority: CN
Inventors: 胡勇强; 钟运平; 曹正策; 陈海涛
Original assignee: Wuhan Polytechnic Tongyu Xinyuan Power Co ltd
Current assignee: Wuhan Polytechnic Tongyu Xinyuan Power Co ltd
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2032-08-31

Abstract

本实用新型公开了电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，包括上下未封口的壳体，壳体顶部和底部分别可拆卸连接上盖板和下盖板闭合形成封闭装置本体，装置本体外部分别连接有快充端子、电池端子、增程端子、三相输出端子、TBOX组件、VCU信号端子、MCU信号端子、DC正负极端子、油泵端子、气泵端子、空调端子、上装端子、慢充端子、电加热端子、电除霜端子、透气阀、至少两个接地柱和两个水嘴；装置本体内部被散热板分隔形成上腔体和下腔体，散热板与散热板之间设置散热水道，上腔体设置电机控制器、整车控制器和高压配电模块，下腔体设置电压变换器、油泵驱动器和气泵驱动器。本实用新型体积小，功率密度高，冷却效率高，产品性能稳定。

Description

电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置

技术领域

本实用新型属于纯电动、混动汽车充电技术和电压变换领域，具体涉及一种电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置。

背景技术

在能源危机、节能环保的大背景下，新能源汽车已经成为汽车产业发展趋势，行业规模不断扩大，市场需求高速增长，带动电机驱动技术快速发展。随着市场对电动汽车电机控制要求不断提高，电动汽车行业对控制器的功率、体积、重量、驱动效率等要求不断提升，大功率、小型化、轻量化、高转换效率成为电机控制器产品的发展趋势。

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、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，产品体积小，功率密度高，冷却效率高，产品性能稳定。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，包括上下未封口的壳体，壳体顶部和底部分别可拆卸连接上盖板和下盖板闭合形成封闭装置本体，装置本体外部分别连接有快充端子、电池端子、增程端子、三相输出端子、TBOX组件、VCU信号端子、MCU信号端子、DC正极端子、DC负极端子、油泵端子、气泵端子、空调端子、上装端子、慢充端子、电加热端子、电除霜端子、透气阀、至少两个接地柱和至少两个水嘴；装置本体内部被至少两块横向散热板分隔形成密闭的上腔体和下腔体，散热板与散热板之间设置散热水道，上腔体设置相互电连接的电机控制器MCU、整车控制器VCU和高压配电模块，下腔体设置相互电连接的电压变换器、油泵驱动器和气泵驱动器；其中，TBOX组件分别与电机控制器MCU、整车控制器VCU连接，以实现信息交互；油泵端子和气泵端子通过三相电缆分别与油泵驱动器和气泵驱动器连接；空调端子、上装端子、慢充端子、电加热端子、电除霜端子分别与高压配电模块连接，作为配电的不同档位输出口，用于外部设备供电；三相输出端子连接外部电机；VCU信号端子与MCU信号端子分别与整车控制器VCU和电机控制器MCU连接；DC正极端子与DC负极端子分别与电压变换器连接，作为高压转低压的输出口和输入口；快充端子、电池端子与增程端子分别作为快充、电池和增程输入口；透气阀与装置本体内部连通；水嘴与散热水道连接，两个水嘴形成一组出入水口，每组出入水口包括一个出水口和一个入水口；接地柱与外部接地端连接，起保护作用；电机控制器与装置本体外部各端子分别电连接。

电机控制器MCU包括功率模块及其驱动电路板、母线电容和控制板；其中，功率模块及其驱动电路板安装在散热板上，母线电容的6个直流端子搭接在功率模块的6个直流端子上；功率模块的三相端子与三相输出端子连接，三相端子与三相输出端子之间设置有磁环，控制板安装在壳体上，控制板信号端口与功率模块上的驱动板通过信号电缆连接，控制板对功率模块进行电气控制。

还包括第一大电流接触器和第二大电流接触器，电池端子正极通过铜排与第二大电流接触器相连，第二大电流接触器通过铜排与母线电容正极相连，电池端子负极通过铜排与第一大电流接触器相连，第一大电流接触器通过铜排与母线电容负极相连。

还包括绝缘检测仪，绝缘检测仪设置在下腔体。

高压配电模块包括钣金支撑架、配电端子座、端子磁环、小电流接触器、附件电路板、小电流保险及小电流保险塑胶挡圈和微动开关；其中，配电端子座和小电流接触器安装在钣金支撑架上，附件电路板安装在配电端子座和小电流接触器上；小电流保险、小电流保险塑胶挡圈安装在附件电路板上，微动开关安装在小电流保险塑胶挡圈上，端子磁环设置在配电端子座的匹配孔内，空调端子、慢充端子、上装端子、电加热端子和电除霜端子的正负极电缆从各自端子磁环穿出，端子磁环起EMC电磁屏蔽作用。

上盖板上设有与上盖板可拆卸连接的小盖板。

控制板通过控制板支架与壳体连接。

快充端子和增程端子形成电路中分别设置快充大电流熔断器和增程大电流熔断器，高压配电模块中设置配电小电流熔断器。

快充端子和增程端子外部盖设大电流保险盖板。

小盖板背板处以及大电流保险盖板与壳体连接处均设有开盖检测装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、机壳上、下盖板均可拆卸，特别是小盖板和大保险盖拆卸方便，便于保险丝更换；

2、壳体上腔安装电机控制器，并集成高压高压配电模块和整机控制器；壳体下腔体安装电压变换器并集成油泵和气泵驱动器；

3、附件高压配电模块高度集成，组装模块化；

4、冷却水道功能多用，一面用于功率模块及母线电容散热，另一面用于电压变换器散热和油泵辅驱动器以及气泵辅驱动器散热；

5、大电流保险及小电流保险设置独立的盖板，并有开盖检测装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的主视图；

图3为本实用新型实施例的仰视图；

图4为本实用新型实施例的俯视图；

图5为本实用新型实施例的左视图；

图6为本实用新型实施例的右视图；

图7为本实用新型实施例中上腔体的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中下腔体的结构示意图；

图9为本实用新型实施例中高压配电模块的结构示意图；

图10为本实用新型实施例的电气原理图；

图中，1-开盖检测装置，2-配电小电流熔断器，3-快充大电流熔断器，4-增程大电流熔断器，5-快充端子，6-电池端子，7-增程端子，8-三相输出端子，9-吊环，10-TBOX组件，11-VCU信号端子，12-MCU信号端子，13-DC正极端子，14-DC负极端子，15-水嘴，16-小盖板，17-上盖板，18-油泵端子，19-气泵端子，20-接线柱，21-空调端子，22-上装端子，23-慢充端子，24-电加热端子，25-电除霜端子，26-透气阀，27-下盖板，28-第一大电流接触器，29-第二大电流接触器，30-第三大电流接触器，31-母线电容，32-整车控制器VCU，33-功率模块IGBT及其驱动电路板，34-MCU控制电路板，35-电压变换器DCDC，36-油泵驱动器，37-气泵驱动器，38-绝缘检测仪，39-小电流保险塑胶挡圈，40-微动开关，41-附件电路板，42-钣金支撑架，43-端子磁环，44-小电流接触器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的技术方案为：电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，包括上下未封口的壳体，壳体顶部和底部分别可拆卸连接上盖板17和下盖板27闭合形成封闭装置本体，装置本体外部分别连接有快充端子5、电池端子6、增程端子7、三相输出端子8、TBOX组件10、VCU信号端子11、MCU信号端子12、DC正极端子13、DC负极端子14、油泵端子18、气泵端子19、空调端子21、上装端子22、慢充端子23、电加热端子24、电除霜端子25、透气阀26、至少两个接地柱20和至少两个水嘴15；装置本体内部被至少两块横向散热板分隔形成密闭的上腔体和下腔体，散热板与散热板之间设置散热水道，上腔体设置相互电连接的电机控制器MCU、整车控制器VCU32和高压配电模块，下腔体设置相互电连接的电压变换器、油泵驱动器36和气泵驱动器37；其中，TBOX组件10分别与电机控制器MCU、整车控制器VCU32连接，以实现信息交互；油泵端子18和气泵端子19通过三相电缆分别与油泵驱动器36和气泵驱动器37连接；空调端子21、上装端子22、慢充端子23、电加热端子24、电除霜端子25分别与高压配电模块连接，作为配电的不同档位输出口，用于外部设备供电；三相输出端子8连接外部电机；VCU信号端子11与MCU信号端子12分别与整车控制器VCU32和电机控制器MCU连接；DC正极端子13与DC负极端子14分别与电压变换器连接，作为高压转低压的输出口和输入口；快充端子5、电池端子6与增程端子7分别作为快充、电池和增程输入口；透气阀26与装置本体内部连通；水嘴15与散热水道连接，两个水嘴15形成一组出入水口，每组出入水口包括一个出水口和一个入水口；接地柱20与外部接地端连接，起保护作用；电机控制器与装置本体外部各端子分别电连接；装置主体内部设置铜排，用于各端子之间，各端子与各电器模块(如电机控制器、电压变换器、高压配电、辅驱动)的电性连接。

电机控制器MCU包括功率模块及其驱动电路板、母线电容31和控制板；其中，功率模块及其驱动电路板安装在散热板上，母线电容31的6个直流端子搭接在功率模块的6个直流端子上；功率模块的三相端子与三相输出端子8连接，三相端子与三相输出端子8之间设置有磁环，控制板安装在壳体上，控制板信号端口与功率模块上的驱动板通过信号电缆连接，控制板对功率模块进行电气控制。

还包括第一大电流接触器28和第二大电流接触器29，电池端子6正极通过铜排与第一大电流接触器28相连，第二大电流接触器29通过铜排与母线电容31正极相连，电池端子6负极通过铜排与第二大电流接触器29相连，第一大电流接触器28通过铜排与母线电容31负极相连。

还包括绝缘检测仪38，绝缘检测仪38设置在下腔体。

高压配电模块包括钣金支撑架42、配电端子座、端子磁环43、小电流接触器44、附件电路板41、小电流保险及小电流保险塑胶挡圈39和微动开关40；其中，配电端子座和小电流接触器安装在钣金支撑架42上，附件电路板41安装在配电端子座和小电流接触器上；小电流保险、小电流保险塑胶挡圈39安装在附件电路板41上，微动开关40安装在小电流保险塑胶挡圈39上，端子磁环43设置在配电端子座的匹配孔内，空调端子21、慢充端子22、上装端子23、电加热端子24和电除霜端子25的正负极电缆从各自端子磁环43穿出，端子磁环43起EMC电磁屏蔽作用。

上盖板17上设有与上盖板17可拆卸连接的小盖板16。

控制板通过控制板支架与壳体连接。

快充端子5和增程端子7形成电路中分别设置快充大电流熔断器3和增程大电流熔断器4，高压配电模块中设置配电小电流熔断器2。

快充端子5和增程端子7外部盖设大电流保险盖板。

小盖板16背板处以及大电流保险盖板与壳体连接处均设有开盖检测装置1。

TBOX组件10：TBOX控制板安装在塑胶面板上，控制板和塑胶面板及其上密封圈组成TBOX组件10；此组件安装在壳体上；通过控制板上的信号线与电机控制器MCU的控制板相连，进行信号传输交互；TBOX具有无线wifi收发功能，操作人员可以远程监控电机控制器运行状况以及对设备软件进行远程升级；

快充端子5：快充端子5正极通过铜排与快充大电流熔断器3相连，快充大电流熔断器3另一端用铜排与第三大电流接触器30相连，再经过铜排与主电路正极连接，快充端子5负极通过铜排直接与主电路负极连接；即通过快充端子5形成给外部设备进行高压直流充电回路；其中，主电路为至少包括电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动形成的闭环电路。

增程端子7：增程端子7正极通过铜排与增程大电流熔断器4相连，增程大电流熔断器4另一端用铜排与与主电路正极连接，增程端子7负极通过铜排直接与主电路负极连接；即通过增程端子7形成给外部设备进行高压直流供电回路。

油泵端子18：油泵端子18三相电缆与油泵驱动器36DC/AC的交流三相线相连，油泵驱动器36DC/AC的直流侧正极接配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险(即小电流保险)相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，油泵驱动器36DC/AC的直流侧负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电通过油泵驱动器36DC/AC转化为三相交流电，通过油泵端子18给外部设备油泵供电；

气泵端子19：气泵端子19三相电缆与气泵驱动器37DC/AC的交流三相线相连，气泵驱动器37DC/AC的直流侧正极接配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，气泵驱动器37DC/AC的直流侧负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电通过气泵驱动器DC/AC转化为三相交流电，通过气泵端子19给外部设备气泵供电；

接地柱20：接地柱20是壳体的组成部分，客户接地端子用螺丝固定在接地柱20上，起安全保护作用；

空调端子21：空调端子21正负极电缆套入磁环中，正极用螺丝固定在配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，空调端子21负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电的正极与小接触，小保险相连，最后连接在空调端子21的正极；通过空调端子21给外部设备供电；

上装端子22：上装端子22正负极电缆套入磁环中，正极用螺丝固定在配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，上装端子22负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电的正极与小接触，小保险相连，最后连接在上装端子22的正极；通过上装端子22给外部设备供电；

慢充端子23：慢充端子23正负极电缆套入磁环中，正极用螺丝固定在配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，慢充端子23负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电的正极与小接触，小保险相连，最后连接在慢充端子23的正极；通过慢充端子23给外部设备供电；

电加热端子24：电加热端子24正负极电缆套入磁环中，正极用螺丝固定在配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，电加热端子24负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电的正极与小接触，小保险相连，最后连接在电加热端子24的正极；通过电加热端子24给外部设备供电；

电除霜端子25：电除霜端子25正负极电缆套入磁环中，正极用螺丝固定在配电端子座的正极铜排上，正极铜排另一端与配电板上的35A小保险相连，再通过高压配电模块的钣金支撑架42上的小接触器连接在电池正极上，电除霜端子25负极直接与电池负极连接；即电池高压直流电的正极与小接触，小保险相连，最后连接在电除霜端子25的正极；通过电除霜端子25给外部设备供电。

电池端子6正极通过铜排与第二大电流接触器29相连，第二大电流接触器29再经过铜排与母线电容31正极相连，电池端子6负极通过铜排与第一大电流接触器28相连，第一大电流接触器28再经过铜排与母线电容31负极相连，母线电容31上的另外六个直流端子与IGBT模块(即功率模块)上的六个直流端子用螺钉进行电连接；IGBT模块交流UVW端子(即三相端子)用铜排连接在壳体上的三相输出端子8上，三相输出端子8与IGBT模块UVW相之间套有磁环，MCU控制电路板34和安装在其钣金支撑架42上，形成MCU控制器组件。

下腔室中电压变换器DCDC35安装在下腔室的水道盖板上，冷却液流经水道盖板，给电压变换器DCDC35散热；DCDC高压侧正极通过电缆与配电端子上的正极铜排连接，正极铜排另一端连接在配电板的35A小保险上，再与主电路的正极相连；DCDC高压侧负极通过电缆连接在配电板的负极铜排上，负极铜排通过转接铜排连接在主电路的负极；DCDC的低压12V或24V端子正极连接在壳体的DCDC正极端子上，负极直接与DCDC端子负极相连；即主电路上的高压直流电通过DCDC电压转化器转化成低压12V或24V低压直流电，给外部设备供电；

绝缘检测仪38安装在下腔体的支撑柱上，用电缆连接在主电路的正极和负极。

高压配电模块由钣金支撑架42，配电端子座，端子磁环43，小接触器，附件电路板41，小保险塑胶挡圈，微动开关40组成；配电端子座和小接触器用螺钉安装在钣金支撑架42上，附件电路板41安装在配电端子座和小接触器(即小电流接触器)上；小保险、小保险挡圈安装在附件电路板41上，微动开关40安装在小保险挡圈上。

端子磁环43直接扣在配电端子座的匹配孔内，空调端子21，慢充端子22，上装端子23，电加热端子24和电除霜端子25正负极电缆从各自端子磁环43穿出，端子磁环43起EMC电磁屏蔽作用。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，包括上下未封口的壳体，壳体顶部和底部分别可拆卸连接上盖板和下盖板闭合形成封闭装置本体，装置本体外部分别连接有快充端子、电池端子、增程端子、三相输出端子、TBOX组件、VCU信号端子、MCU信号端子、DC正极端子、DC负极端子、油泵端子、气泵端子、空调端子、上装端子、慢充端子、电加热端子、电除霜端子、透气阀、至少两个接地柱和至少两个水嘴；装置本体内部被至少两块横向散热板分隔形成密闭的上腔体和下腔体，散热板与散热板之间设置散热水道，上腔体设置相互电连接的电机控制器MCU、整车控制器VCU和高压配电模块，下腔体设置相互电连接的电压变换器、油泵驱动器和气泵驱动器；其中，TBOX组件分别与电机控制器MCU、整车控制器VCU连接，以实现信息交互；油泵端子和气泵端子通过三相电缆分别与油泵驱动器和气泵驱动器连接；空调端子、上装端子、慢充端子、电加热端子、电除霜端子分别与高压配电模块连接，作为配电的不同档位输出口，用于外部设备供电；三相输出端子连接外部电机；VCU信号端子与MCU信号端子分别与整车控制器VCU和电机控制器MCU连接；DC正极端子与DC负极端子分别与电压变换器连接，作为高压转低压的输出口和输入口；快充端子、电池端子与增程端子分别作为快充、电池和增程输入口；透气阀与装置本体内部连通；水嘴与散热水道连接，两个水嘴形成一组出入水口，每组出入水口包括一个出水口和一个入水口；接地柱与外部接地端连接，起保护作用；电机控制器与装置本体外部各端子分别电连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，电机控制器MCU包括功率模块及其驱动电路板、母线电容和控制板；其中，功率模块及其驱动电路板安装在散热板上，母线电容的6个直流端子搭接在功率模块的6个直流端子上；功率模块的三相端子与三相输出端子连接，三相端子与三相输出端子之间设置有磁环，控制板安装在壳体上，控制板信号端口与功率模块上的驱动板通过信号电缆连接，控制板对功率模块进行电气控制。

3.根据权利要求2所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，还包括第一大电流接触器和第二大电流接触器，电池端子正极通过铜排与第二大电流接触器相连，第二大电流接触器通过铜排与母线电容正极相连，电池端子负极通过铜排与第一大电流接触器相连，第一大电流接触器通过铜排与母线电容负极相连。

4.根据权利要求1所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，还包括绝缘检测仪，绝缘检测仪设置在下腔体。

5.根据权利要求1所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，高压配电模块包括钣金支撑架、配电端子座、端子磁环、小电流接触器、附件电路板、小电流保险及小电流保险塑胶挡圈和微动开关；其中，配电端子座和小电流接触器安装在钣金支撑架上，附件电路板安装在配电端子座和小电流接触器上；小电流保险、小电流保险塑胶挡圈安装在附件电路板上，微动开关安装在小电流保险塑胶挡圈上，端子磁环设置在配电端子座的匹配孔内，空调端子、慢充端子、上装端子、电加热端子和电除霜端子的正负极电缆从各自端子磁环穿出，端子磁环起EMC电磁屏蔽作用。

6.根据权利要求1所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，上盖板上设有与上盖板可拆卸连接的小盖板。

7.根据权利要求2所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，控制板通过控制板支架与壳体连接。

8.根据权利要求1所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，快充端子和增程端子形成电路中分别设置快充大电流熔断器和增程大电流熔断器，高压配电模块中设置配电小电流熔断器。

9.根据权利要求8所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，快充端子和增程端子外部盖设大电流保险盖板。

10.根据权利要求9所述的电机控制器、电压变换器、高压配电及辅驱动集成装置，其特征在于，小盖板背板处以及大电流保险盖板与壳体连接处均设有开盖检测装置。