CN2602467Y - 一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线，其特征为：在正极板和负极板之间设有绝缘板，在正极板或负极板设有凸台。采用叠层功率母线作为输入输出母线，可有效地降低功率回路中母线寄生电感，改善电机驱动控制器功率模块开关过程的尖峰电压对功率模块产生的过冲压力。通过合理地设计绝缘板1、绝缘板2，可有效地消除叠层母线应用中出现的安全问题，采用凸台导电技术，大大地增加了功率母线和功率模块的接触面积，因而可很好地解决功率母线应用中出现的电流分布不均和局部过热问题。

Description

一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线

技术领域：

本实用新型涉及一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线，这种功率母线特别适用于电动汽车的电机驱动控制系统。

背景技术：

用于电动汽车的电机驱动控制器要求体积小，结构紧凑，因而对电机驱动控制器的系统性能、系统的可靠性以及系统的电磁兼容性提出了很高的要求。电机驱动控制器的功率回路对系统产生的电磁干扰影响最大，设计出合理的、符合系统性能要求和可靠性要求的功率回路是电机驱动控制器关键技术之一；与通用电机驱动控制器不同的是，适用于电动汽车的电机驱动控制器还具有功率密度高的特点。目前国内外销售的用于电动汽车的电机驱动控制器的功率母线主要有两种形式：一种是采用铜排作为功率母线，这种功率母线的最大的不足在于，铜排具有较大的漏电感和较强的内应力；另一种是采用极板作为功率母线，这种功率母线通过螺栓与功率模块相互连接。以正极板靠近器件侧为例，负极板与器件之间，存在绝缘板(介质)和正极板，正极板可以通过螺栓与器件实现直接的面接触，负极板则需通过螺栓与功率模块的负端相互连接。这种连接方式在小功率的电机驱动控制器中得到了很好的应用。但在大功率场合，尤其是电流较大的电机驱动控制器中，如用于燃料电池轿车电机及其驱动系统中的电机驱动控制器，输入电压较低(250V时需输出60KW功率)，电流有效值高达250A，采用通常的极板作为母线会产生以下两个问题：

(1)安全问题：这种安全问题指由于功率模块与功率母线直接相互接触，当电机驱动控制器受到振动、冲击时，正母线很容易与器件的直流输出负母线产生接触，导致电机驱动控制器工作不正常。

(2)电流分布与接触电阻问题：由于器件最近的负极板(或正极板)不是直接与器件接触，需要通过螺栓与器件的直流输入正极(或负极)连接，负极板(正极板)与电机驱动控制器螺纹空连接，存在着间隙，导致电流分配不均匀，产生连接处局部过热，同时，通过螺栓连接导电，会增加线路的接触电阻。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线，它可克服现有技术中的一些不足。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线，它主要包括正极板和负极板，其特征在于：在正极板和负极板之间设有绝缘板，在正极板或负极板设有凸台。

本实用新型采用叠层功率母线可很好的满足用于电动汽车的电机驱动控制器的要求，采用本母线对于改善电机驱动控制器的系统性能、提高系统的可靠性和电磁兼容性十分有利，应用这种叠层功率母线可很好地减小电机驱动控制器的母线电感，改善电机驱动控制器功率模块开关过程的电压过冲压力。叠层功率母线中采用了凸台导电技术，可很好地解决功率模块电流分布不均和功率模块与母线间接触电阻过大问题。本实用新型可应用于各类电动汽车的电机驱动控制系统，使电机驱动控制系统具有体积小、重量轻、功率密度高的特点。

附图说明：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图

图2为图1的俯视图

图3为图1中的正极板示意图

图4为图3的俯视图

图5为图1中的负极板示意图

图6为图5的俯视图

图7为另一实施例的负极板示意图

图8为另一实施例的正极板示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型主要包括正极板1和负极板2，它区别于现有技术在于：在正极板1和负极板2之间设有绝缘板3，在正极板或负极板设有凸台5；实施中在正极板1和负极板2均设有凸台5，在正极板或负极板的下端设有底层绝缘板6，在正极板和负极板设有供母线连接和电容连接的孔7，本实施例在正极板1设有连接孔4和连接槽8，为了便于与电源线相连接，正极板和负极板均设有连接端9。

本次设计叠层功率母线是电机驱动控制器的关键零部件之一，四层式叠层功率母线应用了两顶关键技术：一是四层式叠层功率母线技术；二是凸台导电技术，其技术特点和效果如下：

(1)四层式叠层功率母线技术：四层式叠层功率母线包括正极板、负极板、中间层绝缘板和底层绝缘板，各板形状分别如附图所示。四层板依次叠放在功率模块上，从功率模块向外看，依次为：底层绝缘板、负极板、中间层绝缘板和正极板。在功率模块回路中，功率模块的开关过程引起浪涌电压的能量与1/2L_sI_C ²成比例，其中L_s是母线的寄生电感，I_C是模块工作电流。为了降低浪涌电压的影响，在使用大电流的器件时需要降低功率回路的电感，即降低功率母线电感。这就需要一种特殊的功率母线结构来适应大电流工作的低母线电感电路。采用四层叠层功率母线技术可用于减小电机驱动控制器功率母线的寄生电感，改善电机驱动控制器功率模块开关过程的尖峰电压对功率器件产生的过冲压力。同时通过合理地设计中间层绝缘板和底层绝缘板，可有效地消除叠层功率母线应用中出现的安全问题。

(2)凸台导电技术：由附图中可以看出，母线与功率模块的连接不单单靠连接螺栓连接，而且在母线的连接出，向与模块的连接方向设置了凸台，因而大大增加了功率母线与功率模块的连接面积，消除了两者连接处出现的局部过热等问题。设计中采用紫铜板材，功率母线厚度仅为1.5~2mm，如何可靠地在母线与模块的连接出设置凸台是本次设计的另一关键问题之一。经工艺研究确定两种方案，一是在母线与模块的连接出加工螺纹，将凸台以螺纹连接的形式安装；另一是在母线与模块的连接出加工通孔，将凸台以铆接的形式安装。从紫铜材料的性能、加工的可实现性以及工程化的角度考虑，设计中选用第二种方案。经试验证明，该方案能很好地满足系统的要求。

根据试验本次设计的电机驱动控制器可应用于电动汽车用电机及其控制系统中。电机驱动控制器的性能参数为：额定功率≥21kW、最大功率≥60kW、峰值效率≥96％、可承受浪涌电压≥1000V、额定输入电压：312V、正常电压范围：250~350V、最大输入电压：400V。电机驱动控制器的外形尺寸为：510×240×260mm。设计中电机驱动控制器采用四层式叠层功率母线作为功率回路母线。试验结果表明，该功率母线可很好的满足系统的性能要求。这种叠层母线可用于电动汽车的电机驱动控制器领域，也可用于其他的相关领域。

Claims (5)

1、一种用于电机驱动控制器的叠层功率母线，它主要包括正极板和负极板，其特征在于：在正极板和负极板之间设有绝缘板，在正极板或负极板设有凸台。

2、根据权利要求1所述的叠层功率母线，其特征在于：在正极板和负极板均设有凸台，在正极板或负极板的下端设有底层绝缘板。

3、根据权利要求1或2所述的叠层功率母线，其特征在于：在正极板和负极板设有供母线连接和电容连接的孔。

4、根据权利要求1或2所述的叠层功率母线，其特征在于：在正极板设有连接孔(4)和连接槽。

5、根据权利要求1或2所述的叠层功率母线，其特征在于：正极板和负极板均设有连接端。

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