CN103607159A - 电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式 - Google Patents

Abstract

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。

Description

电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式

技术领域：

本发明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1；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元4，和散热铝外壳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。

背景技术：

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是本发明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zapi、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1)实现了小型化简易连接。

发明内容：

本发明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1；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1；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1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1i端口，与电机连接的U相5h、V相5i、W相5j出线电缆孔，电池连接的B+极5l、B-极5k入线电缆孔。(第一发明)

根据以上发明：

功率半导体模块1l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1a、N极1b和交流输出U相1c、V相1d、W相1e端子分在两侧，功率半导体模块1l驱动板1f及电机控制器总成控制板(ECU)1g、1h安装于模块1l或三组并联模块1l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1部分；

在功率半导体模块及其驱动控制板单元1直流输入P极1a、N极1b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1l稳定电压和滤除高频干扰。

本发明采用功率半导体模块1l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1交流U相1c、V相1d、W相1e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1一侧有端子孔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1的控制ECU板1g、1h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。(第二发明)

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2d的铜排，成为与本发明电机控制器及控制器总成结构相容性较好，大致矩形方状空间结构的功率测量保护组件单元4。

概括地讲，接触器4a、功率熔断器4b和分流器4c的组件单元4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4c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4的范畴。

根据以上功率测量保护器件单元4的范畴，可以将以上器件组装到同一个底板4k上，也可以将组件中形体较大的直流接触器4a直接固定安装到散热铝外壳5内对应的位置上去，将功率熔断器4b、分流器4c形体较小的功率测量保护器件组合装配到固定支架4l和底板4k上，再安装到散热铝外壳5内对应的位置上组成完整的组件单元。这样分开装配接触器4a可以降低底板4k与散热铝外壳5固定安装的强度要求，提高整个功率测量保护组件单元4在振动冲击条件下的可靠性。(第三发明)

散热铝外壳5除提供外部防护外，还与功率半导体模块1l的散热铜板1j和电容器集成模块2散热面接触安装。散热铝外壳5外侧分布的散热片5g使电机控制器散热面积得到增加，有助于半导体功率热量的散发，提高电机控制器的工作效率；有利于电容器集成模块2内部温升快速通过外壳散热片5g进行散热。

补充的讲，散热铝外壳5底部可以分布散热翅片5g，也可以对应具体装配条件做成平滑金属面与电动车辆安装位置精密贴合安装，保障导热和功率热量散发；还可以做成强制冷却结构散热片设计，安装风扇进行散热；更可以采用效率更高的水冷却设计，通过在散热铝外壳5底部对应功率半导体模块1l和电容器集成模块2的位置加装冷却水管道方式进行散热，此时散热铝外壳5外表面所分布散热翅片5g的散热作用大大降低，从降低成本角度，可以去掉。

本发明“电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式”的散热设计包括以上多种方式，不排除以上方式与本发明组合使用。

散热铝外壳5表面积对半导体模块1l和电容器集成模块2散热影响很大；但电机控制器总成实际组装制造中，完全齐整的散热外壳5侧壁对电机控制器及控制器总成的组装工作带来很多影响，降低了效率，特别是对功率半导体驱动板1f和控制板ECU1g、1h的组装影响很大，为此本发明将散热铝外壳5对应功率半导体模块及驱动控制板单元1部位作留空设计，待内部组装工作完成后由内盖6上的侧翼6f对散热铝外壳5留空位置封闭，由此提高电机控制器的组装工作效率。散热铝外壳5对应功率半导体模块及驱动控制板单元1部分的侧壁留空、由内盖侧翼6f封闭的设计兼顾了散热铝外壳5散热与电机控制器组装工作效率。

补充的讲，接触器4a、功率熔断器4b和分流器4c立式并列安装，其中功率熔断器4b和分流器4c固定在安装支架4l上，以上构成组件组装到底板4k上，通过底板4k上固定孔4m固定到散热铝外壳5内对应位置上，以上组件结构安装复杂。

也可以将功率测量保护组件单元4附近，电缆入线孔5l、5k上部的散热铝外壳5侧边位置留空，方便功率测量保护组件单元4的固定装配，留空位置由外盖设计侧翼进行封闭。(第四发明)

通常电机控制器由专业精密制造单位负责组装。电动车辆制造单位将接触器4a、熔断器4b和分流器4c等功率测量保护器件和电机控制器装配成一体的电机控制器总成，或者分属两个不同壳体组成电机控制器总成。为实现一体的电机控制器总成，且在电机控制器的组装制造阶段和控制器总成应用装配阶段都具有适当防护，本发明设计塑胶内盖6，外盖7与散热外壳体5组成“双重”密闭空间满足电机控制器和电机控制器总成两个阶段的防护要求。

首先散热铝外壳5内有隔断层5n将散热铝外壳5内部分出电机控制器和接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c的组件单元4两个不同的位置空间，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放入电机控制器的位置空间，塑胶内盖6将其封闭组成电机控制器。塑胶内盖6上部有输出端子模块U相3f、V相3g、W相3h输出端子孔6a、6b、6c和电容器模块“+”极2c、“-”极2d输入端子孔6d、6e，塑胶内盖侧翼6f有控制信号线连接器1i端口6g，电机控制器专业制造单位将内盖6密闭后完成电机控制器制造。外盖7将塑胶内盖6上部有U相3f、V相3g、W相3h输出端子和“+”极2c、“-”极2d输入端子的空间连同散热铝外壳5内对应接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c的功率测量保护组件单元4的另外一个位置空间封闭，使散热铝外壳5内部构成电机控制器总成。电动车辆制造单位将U相3f、V相3g、W相3h输出端子和电池B+极连接端子4e、电池B-极连接端子4d的电缆接通，外盖7密闭后完成电机控制器总成的应用装配。

塑胶内盖6适应电机控制器组装制造及电机控制器总成应用装配两个阶段的特点，满足了电机控制器和控制器总成中间过渡期间的防护要求，且兼顾了电机控制器内部功率半导体模块及其驱动控制板单元1组装工作效率。(第五发明)

补充的讲，如果电动车辆制造单位将功率测量保护组件单元4另成一组，与电机控制器分成两个不同壳体，此时外盖7将电机控制器上部U相3f、V相3g、W相3h输出端子的腔体和电容器模块“+”极2c“-”极2d输入端子的腔体再次封闭，构成一个壳体表面有控制信号线连接器端口1i，与电机连接的U相5h、V相5i、W相5j出线电缆孔，与电池连接的B+极5l、B-极5k入线电缆孔的电机控制器，此时电机控制器结构仍属于本发明“电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式”的范畴。

本发明方案的实施，可以消减电机控制器内部器件数量，实现了电机控制器总成的小型化；；对电容器集成模块2的采用，降低内部温升提高了元器件可靠性；简化控制器产品结构，实现组装工时的消减，降低成本。

附图说明：

图1：是本发明所述电机控制器总成电路结构图；

图2(a)：是从直流输入P极1a、N极1b侧观察功率半导体模块及其驱动控制板单元1装配结构图，图2(b)：是从交流输出U相1c、V相1d、W相1e侧观察功率半导体模块及其驱动控制板单元1装配结构图；

图3：是有“+”极2c“-”极2d输入，“+”极2a“-”极2b输出端子的电容器集成模块2装配结构图；

图4：是内设电流传感器3d、3e的输出端子构件模块3装配结构图；

图5(a)：是从电容器模块2侧观察接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c功率测量保护组件单元4的装配结构图，图5(b)：是从电机控制器总成外侧方向观察接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c功率测量保护组件单元4的装配结构图；

图6：是防护散热铝外壳5结构图；

图7：是防护内盖6、外盖7结构图；

图8(a)：是模块化电机控制器总成结构图；图8(b)：是模块化电机控制器总成装配图。图中数字代表：

1、功率半导体模块及其驱动控制板单元，

其中1a、功率半导体模块P极输入端；

1b、功率半导体模块N极输入端；

1c、功率半导体模块交流U相输出端；

1d、功率半导体模块交流V相输出端；

1e、功率半导体模块交流W相输出端；

1f、功率半导体模块驱动板；

1g、电机控制器控制板ECU1；

1h、电机控制器控制板ECU2；

1i、电机控制器信号端口连接器；

1j、功率半导体模块散热铜底板；

1k、功率半导体模块安装螺钉孔；

1l、功率半导体模块。

2、铝电解电容器集成模块，

其中，2a、与半导体模块1l P极连接端子；

2b、与半导体模块1l N极连接端子；

2c、电容器集成模块“+”极输入端子；

2d、电容器集成模块“-”极输入端子；

2e、单体铝电解电容器；

2f、电容器模块“+”极母排铜板；

2g、电容器模块“-”极母排铜板；

2h、电容器集成模块外壳；

2i、电容器集成模块安装螺钉孔。

3、内设电流传感器的输出端子构件模块，

其中3a、与半导体模块U相连接端子；

3b、与半导体模块V相连接端子；

3c、与半导体模块W相连接端子；

3d、半导体U相输出电流传感器；

3e、半导体W相输出电流传感器；

3f、电机U相连接端子；

3g、电机V相连接端子；

3h、电机W相连接端子；

3i、输出端子构件模块外壳；

3j、构件模块外壳上电流传感器3d、3e信号端子孔。

3k、输出端子构件模块安装螺钉孔。

4、接触器、熔断器、分流器功率测量保护组件单元，

其中，4a、接触器；

4b、熔断器；

4c、分流器；

4d、电池B-极输入连接端子；

4e、电池B+极输入连接端子；

4f、接触器与电容器模块2“+”极端子连接铜排；

4g、接触器与熔断器连接铜排；

4h、熔断器与电池B+极输入连接端子连接铜排；

4i、分流器与电容器模块2“-”极端子连接铜排；

4j、分流器与电池B-极输入连接端子连接铜排；

4k、组件单元安装底板；

4l、熔断器、分流器安装支架；

4m、接触器、熔断器、分流器功率测量保护组件单元螺钉安装孔。

5、铝散热外壳，

其中，5a、功率半导体模块1l螺钉固定孔；

5b、电容器集成模块2螺钉固定孔；

5c、输出端子构件模块3螺钉固定孔；

5d、接触器、熔断器、分流器组件单元4螺钉固定孔；

5e、塑胶内盖6螺钉安装孔；

5f、外盖7螺钉安装孔；

5g、散热翅片；

5h、输出U相电缆出线孔；

5i、输出V相电缆出线孔；

5j、输出W相电缆出线孔；

5k、电池输入B+电缆入线孔；

5l、电池输入B-电缆入线孔；

5m、电机控制器总成螺栓安装孔；

5n、铝散热外壳内部空间隔断层。

6、塑胶内盖，

其中，6a、内盖上输出端子模块U相3f端子孔；

6b、内盖上输出端子模块V相3g端子孔；

6c、内盖上输出端子模块W相3h端子孔；

6d、内盖上电容器集成模块输入“+”极2c端子孔；

6e、内盖上电容器集成模块输入“-”极2d端子孔；

6f、内盖侧翼；

6g、控制信号连接器1i端子孔；

6h、内盖安装螺钉孔；

6i、电机控制器总成外盖；

7、外盖，其中7a是外盖安装螺钉孔。

具体实施例：

以下将参考附图描述本发明的优选实施例。

图1是表示本发明的“电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式”的电路结构图，该电机控制器总成用于电动车辆如电动高尔夫球车、电动场地车或中、小型纯电动乘用车等车辆的交流电机驱动控制而被装备于其车辆上。

该图中1是功率半导体模块及驱动控制板单元，该单元具有功率半导体电路1l和半导体驱动单元1f、电机控制ECU单元1g、1h三个部分；还包括半导体输入母线端子1a、1b，输出端子1c、1d、1e；其中功率半导体电路是三相开关转换电路模块1l，本单元是电机控制器及控制器总成的核心部分。

图1中2是电容器集成模块，在本发明中电容器集成模块2由并联连接多只铝电解电容器2e组成，电容器集成模块2还包括功率半导体模块1l侧端子2a、2b和输入侧端子2c、2d以及“+”极两端间用于并联电容器的导电母排2f和“-”极两端间用于并联电容器的导电母排2g。

图1中3是输出端子构件模块，包括与功率半导体模块1l输出端子1c连接的3a、1d连接的3b、1e连接的3c和电机连接的U相3f、V相3g、W相3h连接端子，以及U相3f输出的电流传感器3d，W相3h输出的电流传感器3e。

图1中4是接触器4a、熔断保护器4b和分流器4c功率测量保护组件单元，接触器4a和功率熔断器4b串联在电池“B+”极输入线路上，分流器4c连接在电池“B-”极输入线路上。

功率测量保护组件单元除具有接触器4a、熔断保护器4b和分流器4c还包括电池B+连接端子4e；电池B-连接端子4d；还有接触器4a与电容器集成模块“+”极2c连接导电铜排4f；接触器4a与熔断器4b连接导电铜排4g；熔断器4c与电池B+连接端子4e连接导电铜排4h；分流器4c与电容器集成模块“-”极2d连接导电铜排4i；分流器4c与电池B-连接端子4d间连接导电铜排4j。

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、输出端子构件模块3三部分构成电机控制器的全部功能电路；电机控制器再和接触器4a、功率熔断器4b、分流器4c等功率测量保护组件单元4，构成电机控制器总成的所有功能电路。

下面参照图2～图8对本发明电机控制器及控制器总成的各模块化单元构造和装配结构进行详细说明。

图2(a)是从电容器模块2一侧即直流输入P极1a、N极1b一侧观察功率半导体模块及驱动控制板单元1的安装结构图，图2(a)是从输出端子构件模块3即交流输出U相1c、V相1d、W相1e一侧观察半导体模块及驱动控制板单元1的安装结构图。

图中功率半导体模块1l采用六单元结构的IGBT或MOSFET模块，直流输入P极1a、N极1b和交流输出U相1c、V相1d、W相1e端子分在两侧，将功率模块驱动板1f及电机控制器控制板(ECU)1g、1h安装于功率半导体模块1l的上方。

图中1f为功率半导体模块1l驱动板，可以根据不同的驱动保护电路模式变换基板1f的幅度形状，以不影响直流输入侧电容器模块2和交流输出侧输出端子构件模块3的安装位置为限。

图中1g、1h为电机控制器及控制器总成控制ECU单元，可以根据不同电机类型的功能控制电路增减基板1g、1h的幅度形状。其中基板1h焊装有35芯连接器1i，可以通过塑胶内盖6侧翼6f控制信号连接器端孔6g与控制器外部实现密闭连接。

图中1j是功率半导体模块的散热铜底板，功率半导体模块1l安装后，散热铜底板1j与散热铝外壳5底面接触安装，功率半导体模块1l产生的热量通过散热铝外壳5表面的散热翅片5g散发出去。

图中1k是功率半导体模块的螺栓安装固定孔，与散热铝外壳5内螺栓安装孔5a对应装配安装。

图3是铝电解电容器模块的立体结构装配图，图中多支单体铝电解电容器2e倒伏在导电铜母排2f、2g平面上，导电铜母排2f、2g在功率半导体模块1l一侧对称折出连接功率半导体模块1l的P极输入端1a和N极输入端1b的端子2a、2b，另一侧分折出在同平面内的两个平面，分别焊装导电螺柱作为输入“+”极2c“-”极2d连接端子。以上铝电解电容器2e并联组装放入外壳2h内，用导热介质灌封为一个整体，下部灌封介质平面与散热铝外壳5内对应位置平面接触，通过电容器模块外壳2h上的螺栓固定孔2i与散热铝外壳5内部螺栓安装孔5b对应装配安装(内部结构详细请见专利文献1)。

图4是“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”内部结构装配图，图中与功率半导体模块1l输出U相1c连接端子3a，与W相1e连接端子3c的导电铜排延伸分别贯穿电流传感器3d、3e后上折出平面焊装导电螺柱作为输出U相连接端子3f和输出W相连接端子3h；功率半导体模块1l输出V相1d连接端子3b的导电铜排延伸上折再折出平面焊装导电螺柱作为输出V相连接端子3g。三只导电螺柱对应构件模块外壳3i上平面的孔位，固定后用灌封胶灌封固定，通过组装以上构成组件，构成整体的输出端子构件模块3。

构件模块外壳3i在功率半导体模块及驱动控制板单元1一侧有两个电流传感器3d、3e信号端子孔3j，用于通过电流传感器3d、3e的信号端子。

构件模块3的螺栓固定孔3k与散热铝外壳5内部螺栓安装孔5c对应装配安装。

图5(a)是接触器4a、熔断保护器4b和分流器4c功率测量保护组件单元4在电容器模块2一侧观察的结构立体图，图5(b)是接触器4a、熔断保护器4b和分流器4c功率测量保护组件单元4在电机控制器总成外侧观察的结构立体图。

图中接触器4a、功率熔断器4b和分流器4c立式并列安装，其中功率熔断器4b和分流器4c固定在安装支架4l上，固定支架4l隔板分别对功率熔断器4b、分流器4c和电池B+极连接端子4e、B-极连接端子4d做电气隔离。分流器4c与电池B-极连接端子4d连接导电铜排4j和功率熔断器4a与电池B+连接端子4e连接导电铜排4h分别穿过固定支架4l隔板折弯连接。功率熔断器4b与接触器4a的连接导电铜排4g，在功率熔断器4a固定支架4l隔板背面，通过功率熔断器4a固定螺钉导电连接。通过导电铜排4g，功率熔断器4b和接触器4a实现在电池B+输入线路上串联连接。接触器4a与电容器模块“+”极端子2c的连接导电铜排4f和分流器4c与电容器模块“-”极端子2d的连接导电铜排4i分别向电容器模块“+”极2c、“-”极2d端子方向延伸过去。

以上所有构成组件组装到底板4k上，构成一体的功率测量保护组件单元4。

功率测量保护组件单元4通过底板4k上螺钉安装孔4m与散热铝外壳5内5d螺栓安装孔对应装配安装。

图6是散热铝外壳5从直流输入一侧斜上方向观察的结构图。

图中5a是对应功率半导体模块1l安装孔1k的螺栓安装孔；5b是对应电容器模块2安装螺钉孔2i的螺栓安装孔；5c是对应输出端子构件模块3安装螺钉孔3k的螺栓安装孔；5d是对应接触器4a、熔断保护器4b和分流器4c的组件单元4底板4k安装螺钉孔4m的螺栓安装孔。

在螺栓安装孔5a对应的功率半导体模块1l位置两侧的散热铝外壳5侧边留空，方便装配模块驱动板1f和控制ECU基板1g、1h，散热铝外壳5侧边留空位置的边沿，有塑胶内盖6对应的螺钉安装孔5e。

在输出端子模块3螺栓安装孔5c位置上方散热铝外壳5上有对应U相、V相、W相电缆出线孔5h、5i、5j，电缆出线孔下部散热铝外壳5边沿有螺钉安装孔5e对应塑件内盖6螺钉安装孔6h。电容器模块2螺钉安装孔5b对应电容器模块2的安装位置与功率测量保护组件单元4螺钉安装孔5d对应的功率测量保护组件单元4安装位置间有散热铝外壳5内部隔断层5n，隔断层5n边沿有塑胶内盖6螺钉安装孔6h对应螺钉安装孔5e。

在散热铝外壳5内功率测量保护组件单元4的电池B-极连接端子4d、电池B+极连接端子4e对应位置的散热铝外壳5上有电缆入线孔5l、5k。

散热铝外壳5上部边沿分布螺钉安装孔5f对应外盖7螺钉安装孔7a。在散热铝外壳5四角上有电机控制器总成安装螺栓孔5m。

散热铝外壳5外表面广泛分布散热翅片5g。

图7是塑胶内盖6和外盖7的结构图。

其中6a、6b、6c分别是对应输出端子模块输出端子3f、3g、3h的端子孔，6d、6e是对应电容器模块2输入“+”极端子2c，“-”极端子2d的端子孔，在各端子孔之间有凸起隔断防止电极端子间爬电、短路。

塑胶内盖6对应散热铝外壳5留空位置有侧翼6f，将散热铝外壳5留空位置封闭。侧翼6f上有控制信号连接器1i接插端子孔6g。

塑胶内盖6在散热铝外壳5边沿位置上有与外盖7重合边沿，外盖7安装螺钉通过安装孔7a并贯穿塑胶内盖6边沿与散热铝外壳5的螺栓安装孔5f对应装配安装。

图8(a)是模块化单元电机控制器总成结构图。

图中输出端子模块3、功率半导体模块及驱动控制板单元1、铝电解电容器集成模块2、功率测量保护组件单元4依次排列装入散热铝外壳5内部对应的位置上。塑胶内盖6在输出端子模块3、功率半导体模块及驱动控制板单元1、铝电解电容器集成模块2上方位置，可以将其封闭安装，外盖7在输出端子模块3、功率半导体模块及驱动控制板单元1、铝电解电容器集成模块2、功率测量保护组件单元4对应散热铝外壳位置上方，可以将散热铝外壳5封闭构成电机控制器总成。

图8(b)是模块化单元电机控制器总成装配图。

塑胶内盖6将输出端子模块3、功率半导体模块及驱动控制板单元1、铝电解电容器集成模块2封闭构成电机控制器；功率测量保护组件单元4装入散热铝外壳5内对应的位置，外盖7将电机控制器和功率测量保护组件单元4再次封闭构成电机控制器总成。

Claims (13)

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。

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ECU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元的特征是：如果电动车辆制造单位将功率测量保护组件单元另成一组，与电机控制器分成两个不同壳体，此时外盖将电机控制器上部输出端子的腔体和输入端子的腔体再次封闭，构成一个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，与电池连接的B+极、B-极入线电缆孔的电机控制器，此时电机控制器结构仍属于“电动车辆电机控制器及控制器总成模块化单元结构方式”的发明范畴。

7.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立式并列安装，其中功率熔断器和分流器固定在安装支架上，固定支架隔板分别对功率熔断器、分流器和电池B+极连接端子、B-极连接端子做电气隔离。

8.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“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”的特征是：散热铝外壳对应功率半导体模块及驱动控制板单元部分的侧壁可以是两边留空，也可以是单边留空，封闭其留空位置的塑胶内盖可以是双边侧翼或者单边侧翼对应。

9.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“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”的特征是：接触器、功率熔断器、分流器构成的组件单元，其三面对应散热铝外壳侧壁，可以根据具体组装工作在散热铝外壳侧壁适合位置留空规则或者不规则留空形状，也可以根据接触器、功率熔断器、分流器构成的组件单元的具体大小情况，在散热铝外壳侧壁位置不做留空设计。

10.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“散热铝外壳”的特征是：散热铝外壳内有隔断层将散热铝外壳内部分成电机控制器位置空间和接触器、功率熔断器、分流器的功率测量保护组件单元位置空间。

11.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“塑胶内盖”的特征是：塑胶内盖上有分别对应输出端子模块的输出端子孔和对应电容器模块输入端子的端子孔，在各端子孔之间有凸起隔断防止电极端子间爬电、短路。

12.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“塑胶内盖”的特征是：散热铝外壳与塑胶内盖密闭构成电机控制器封闭空间，外盖又将塑胶内盖上部有输出端子和输入端子的部分覆盖封闭，与散热铝外壳构成电机控制器总成封闭空间。

13.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“交流电机控制器及控制器总成壳体表面”的特征是：壳体由散热铝外壳、塑胶内盖侧翼和外盖三部分封闭组成，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。

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