电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式制造技术

一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，包括：功率半导体模块及其驱动控制板单元；铝电解电容器集成模块；内设电流传感器的输出端子构件模块3；接触器4a、功率熔断器4b和分流器4c器件构成的组件单元4，以上单元依次安装到散热铝外壳5内底板上，塑胶内盖6将功率半导体模块及其驱动控制板单元1；电容器集成模块2；内设电流传感器的输出端子构件模块3，封闭在一个密闭空间内，构成电机控制器；外盖7将电机控制器的输入接线端子2c、2d、输出接线端子3f、3g、3h和接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c构成的组件单元4再次封闭在与散热铝外壳5组成的密闭外壳内，构成电机控制器总成。

【技术实现步骤摘要】
电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式
:本专利技术涉及小型电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构布局方式，具体讲是:功率半导体模块及其驱动控制板单元I ;铝电解电容器集成模块2 ;内设电流传感器的输出端子构件模块3 ;接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c等功率测量保护组件单兀4,和散热招外壳5、塑胶内盖6、外盖7组成的散热密闭外壳,构成小型电动车辆用交流电机控制器或控制器总成的结构布局方式。
技术介绍
:电动车不燃烧化石燃料产生动力，具有环保、污染小特点，已成为未来汽车的发展方向。目前小型纯电动汽车、电动高尔夫球车、电动场地车和工业类电动车辆如电动叉车等得到较快普及。电动车辆用电磁型电机大致可以分为直流电机和交流电机，交流电机包括交流异步电机(感应电机)和交流同步电机。车用交流同步电机一般是永磁同步电机或是开关磁阻电机。当永磁同步电机工作在方波换向模式时，又常称为无刷直流电机。交流电机控制器及控制器总成，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并控制电机的转矩和转速，是电动汽车的核心技术部件。图1是本专利技术电机控制器总成电路结构示意图。市场上小型电动车辆一般采用中、低压驱动系统，车用低压交流电机控制器产品的公司:如美国curtis、英国sevcon、意大利zap1、意大利sme、美国danaher、英国pg等，包括中国国内专业从事电动车辆电机控制器研发生产的公司，这些企业在电动车辆领域积累多年，拥有成熟的产品。通常低压电机控制器由功率MOSEFT单管并联组成使直流电转换为交流电的功率开关器件单元；由铝电解电容器并联电容器组，为功率MOSEFT开关器件单元提供稳压滤波和吸收高频噪音用途。由于功率回路由分立元器件并联构成，均压均流问题比较突出；结构复杂导致主电路脉冲电流使整个电路结构空间中存在较强的电磁场辐射干扰；主回路铝电解电容器ESR值较大，负载工作时产生的热量没有散热设计，导致控制器内部温升很高，元器件可靠性降低；特别是控制器元器件数量众多，制造工作耗时费力。采用元器件并联集成方式的电机控制器产品并非专门针对电动汽车应用，很多产品的市场定位仅为交流电控叉车领域，所以控制器用在高速电动车辆中，在振动可靠性方面存在较严重的缺陷。此外电机控制器安装需要特定的平滑金属面，涂抹导热硅脂并与控制器底板精密贴合保障最大程度的导热和功率产生的热量散发，在一般使用环境中，需要外接散热器，这给电机控制器的安装使用带来很多不便。再有电机控制器与接触器、功率熔断器、分流器等测量保护器件组成控制器总成时，各部分结构相容性不好，需要另外壳体做外部防护使用，存在电机控制器总成不易实现小型化等等问题。人们对于电机控制器及电机控制器总成产品的小型化，组装工作简易化，解决产品散热问题和提高可靠性等需求强烈。目前低电压大电流功率MOSFET模块产品已经面世，如日本三菱电机公司FM系列功率MOSFET模块产品群，功率MOSFET模块与通常圆柱状的电解电容器通过“矩形方块状有散热面的铝电解电容器功率模组”技术(中国专利申请号:201310009423.5，以下称专利文献I)实现了小型化简易连接。
技术实现思路
:本专利技术公开一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，包括:功率半导体模块及其驱动控制板单元I ;有“ + ”、“_”极输入和输出端子的电容器集成模块2 ;内设电流传感器3d、3e的U相3f、V相3g、W相3h输出端子的构件模块3 ；与电容器集成模块2 “ + ”极输入端子2c连接的接触器4a、功率熔断器4b和与电容器集成模块2“-”极输入端子2d连接的分流器4c等功率测量保护器件构成的组件单元4，以上单元依次安装到散热铝外壳5内底板上，塑胶内盖6将功率半导体模块及其驱动控制板单元I ;有“ + ”、“_”极输入和输出端子的电容器集成模块2 ;内设电流传感器3d、3e的U相3f、V相3g、W相3h输出端子的构件模块3,封闭在一个密闭空间内，构成电机控制器；为使功率半导体模块及其驱动控制板单元I组装制造方便，将其对应的散热铝外壳5侧壁位置留空，由塑胶内盖6侧翼部位6g将留空位置封闭；外盖7将电机控制器的输入接线端子2c、2d、输出接线端子3f、3g、3h和接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c构成的组件单元4再次封闭在与散热铝外壳5组成的密闭外壳内，构成电机控制器总成；为使接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c等功率测量保护器件构成的组件单元4组装工作方便，将其对应的散热铝外壳5侧壁位置留空，由外盖7设计侧翼将留空位置封闭；电机控制器总成壳体表面有控制信号线连接器Ii端口，与电机连接的U相5h、V相51、W相5j出线电缆孔，电池连接的B+极51、B-极5k入线电缆孔。(第一专利技术)根据以上专利技术:功率半导体模块11可以为六或七单元结构的IGBT或MOSFET、也可以是三组两单元半导体组成的三相逆变桥，直流输入P极la、N极Ib和交流输出U相lc、V相ld、W相Ie端子分在两侧，功率半导体模块11驱动板If及电机控制器总成控制板(ECU) lg、lh安装于模块11或三组并联模块11的上方，形成方块矩形特征的空间结构，构成交流电机控制器的核心-功率半导体模块及驱动控制板单元I部分；在功率半导体模块及其驱动控制板单元I直流输入P极la、N极Ib侧，以“ + ”极导电母排2f、“_”极导电母排2g作为支撑结构骨架，铝电解电容器2e平行分布即“倒伏”在导电母线排2f、2g两侧。再将导电母线排2f、2g、铝电解电容器2e用导热介质灌封在壳体2h内，形成有“散热面的矩形方块状铝电解电容器模组”单元2 (详见专利文献1，下同)，用于为功率半导体模块11稳定电压和滤除高频干扰。本专利技术采用功率半导体模块11和矩形方块状的电容器集成模块2，使电机控制器的结构和组装工艺简化，有利于电机控制器及控制器总成的小型化。在功率半导体模块及其驱动控制板单元I交流U相lc、V相ld、W相Ie输出侧，将两只电流传感器3d、3e收纳入为U相3f、V相3g、W相3h输出端子支撑固定用的“方块状盒子”内，“方块状盒子”的构件模块3在功率半导体及其驱动控制板单元I 一侧有端子孔3j，使电流传感器3d、3e的测量信号线端子可以通过与功率半导体模块及其驱动控制板单元I的控制E⑶板lg、Ih连接。输出端子构件模块3通过模块外壳3i上的安装螺钉孔3k与散热铝外壳5底板固定安装，形成“内设电流传感器3d、3e的U相3f、V相3g、W相3h输出端子构件模块3”同时解决了 U相3f、V相3g、W相3h输出端子和电流传感器3d、3e的安装固定问题。电流传感器3d、3e与U相3f、V相3g、W相3h输出端子设计成一体矩形方块状，可以提高电机控制器内部空间利用率，有利于实现电机控制器及控制器总成小型化。(第二专利技术)为实现接触器4a、熔断器4b和分流器4c等功率测量保护器件安装的小型化，将接触器4a和熔断器4b、分流器4c并列立式安装到一个底板4k上，底板4k上设计有熔断器4b、分流器4c支架和与电池B+极、B-极导线连接固定的端子座4e、4d。用导电铜排将各器件端子连接，包括连接铝电解电容器集成模块2 “ + ”极端子2c、“_”极端子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，包括：功率半导体模块及其驱动控制板单元；有“+”、“?”极输入和输出端子的电容器集成模块；内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块；与电容器集成模块“+”极输入端子连接的接触器、功率熔断器和与电容器集成模块“?”极输入端子连接的分流器等功率测量保护器件构成的组件单元，以上单元依次安装到散热铝外壳内底板上，塑胶内盖将功率半导体模块及其驱动控制板单元；有“+”、“?”极输入和输出端子的电容器集成模块；内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块，封闭在一个密闭空间内，构成电机控制器；为使功率半导体模块及其驱动控制板单元组装制造方便，将其对应的散热铝外壳侧壁位置留空，由塑胶内盖侧翼部位将留空位置封闭；外盖将电机控制器的输入接线端子、输出接线端子和接触器、功率熔断器、分流器构成的组件单元再次封闭在与散热铝外壳组成的密闭外壳内，构成电机控制器总成；为接触器、功率熔断器和分流器等功率测量保护器件构成的组件单元组装工作方便，将其对应的散热铝外壳侧壁位置留空，由外盖设计侧翼将留空位置封闭；电机控制器总成壳体表面有控制信号线连接器端口，与电机连接的U相、V相、W相出线电缆孔，电池连接的B+极、B?极入线电缆孔。...

【技术特征摘要】
1.一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单兀结构和布局方式,包括:功率半导体模块及其驱动控制板单元；有“+”、“-”极输入和输出端子的电容器集成模块；内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块；与电容器集成模块“+”极输入端子连接的接触器、功率熔断器和与电容器集成模块极输入端子连接的分流器等功率测量保护器件构成的组件单元，以上单元依次安装到散热铝外壳内底板上，塑胶内盖将功率半导体模块及其驱动控制板单元；有“+”、“-”极输入和输出端子的电容器集成模块；内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块,封闭在一个密闭空间内，构成电机控制器；为使功率半导体模块及其驱动控制板单元组装制造方便，将其对应的散热铝外壳侧壁位置留空，由塑胶内盖侧翼部位将留空位置封闭；外盖将电机控制器的输入接线端子、输出接线端子和接触器、功率熔断器、分流器构成的组件单元再次封闭在与散热铝外壳组成的密闭外壳内，构成电机控制器总成；为接触器、功率熔断器和分流器等功率测量保护器件构成的组件单元组装工作方便，将其对应的散热铝外壳侧壁位置留空，由外盖设计侧翼将留空位置封闭；电机控制器总成壳体表面有控制信号线连接器端口，与电机连接的U相、V相、W相出线电缆孔，电池连接的B+极、B-极入线电缆孔。2.根据权利要求1所述一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，其中所述的内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块特征是:电流传感器与U相、V相、W相输出端子设计成一体矩形方块状，通过模块外壳上的安装螺钉孔与散热铝外壳底板固定安装。3.根据权利要求1所述一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，其中所述的内设电流传感器的U相、V相、W相输出端子的构件模块特征是:构件模块在功率半导体及其驱动控制板单元一侧有端子孔，使电流传感器的测量信号线端子可以通过与功率半导体模块及其驱动控制板单元的控制E⑶板连接。4.根据权利要求1所述一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，其中所述的接触器、功率熔断器和分流器等功率测量保护器件构成的组件单元的特征是:可以将接触器、`熔断器和分流器并列立式安装到一个底板上，底板上设计有熔断器、分流器支架；也可以将组件中形体较大的直流接触器直接固定安装到散热铝外壳内对应的位置上去，将功率熔断器、分流器形体较小的功率测量保护器件组合装配到固定支架和底板上，再安装到散热铝外壳内对应的位置上组成完整组件单元。5.根据权利要求1所述一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，其中所述接触器、功率熔断器和分流器等功率测量保护器件构成的组件单元的特征是:接触器、功率熔断器和分流器的组件单元属于功率测量保护器件的组合，组和还可以包括控制保护熔断器，也可以去掉分流器等等组合形式，都属于电机控制器以外构成电机控制器总成的功率测量保护器件单元的范畴。6.根据权利要求1所述一种电动车辆交流电机控制器及控制器总成的模块化单元结构和布局方式，其中所述接触器、功率熔断器和分流器等功率测量保护器件构成的组件单...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旺龙，
申请(专利权)人：周旺龙，
类型：发明
国别省市：