CN118741905A - 电机控制器及包括该电机控制器的电机、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制器技术领域，具体提供一种电机控制器及包括该电机控制器的电机、车辆，旨在解决现有的电机控制器装配复杂、体积大且笨重的问题。为此，本发明的电机控制器包括冷却载体以及安装在冷却载体上且电连接的输入模组集成、功率模块、输出模组集成和集成电路板，输入模组集成和输出模组集成均各自集成为一个零件，集成电路板为一整块由控制板和驱动板集成的电路板，冷却载体上设置有朝向集成电路板延伸的凸出固定结构，集成电路板直接与凸出固定结构固定连接。通过这样的设置，能够简化电机控制器的装配步骤，通过将多个零件集成为一个零件，能够有效地降低集成后的零件的体积和重量，通过凸出固定结构，能够提高集成电路板的NVH效果。

Description

电机控制器及包括该电机控制器的电机、车辆

技术领域

本发明涉及控制器技术领域，具体提供一种电机控制器及包括该电机控制器的电机、车辆。

背景技术

当前主流电机控制器的设计形式已延续多年，各子零部件已形成完整的产业链，表面上从供应链处购买组装简单便宜，若对整个系统和零部件原理理解不够深入就很难做好设计突破只能将各分离原件做简单的组装和连接，同时螺钉连接是一种较陈旧的固定方式，虽然打钉设备容易购买但部分螺钉锁紧问题成为行业瓶颈一直未能解决。

市场上现有的新能源汽车电机控制器都是由众多分离零部件通过螺钉逐个安装在独立壳体内，这种方式零件种类及数量多，装配复杂、失效风险高，体积大而笨重，不符合新能源汽车小体积、轻质量、高功率密度、高产品质量和稳定性的发展方向。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即，解决现有的电机控制器装配复杂、体积大且笨重的问题。

在第一方面，本发明提供了一种电机控制器，所述电机控制器包括冷却载体以及安装在所述冷却载体上且电连接的输入模组集成、功率模块、输出模组集成和集成电路板，所述输入模组集成、所述功率模块和所述输出模组集成位于所述冷却载体与所述集成电路板之间，所述输入模组集成和所述输出模组集成均各自集成为一个零件，所述集成电路板为一整块由控制板和驱动板集成的电路板，所述冷却载体上设置有朝向所述集成电路板延伸的凸出固定结构，所述集成电路板直接与所述凸出固定结构固定连接。

通过将输入模组集成集成为一个零件，将输出模组集成也集成为一个零件，还将控制板和驱动板集成为一个整块的集成电路板，能够极大地简化电机控制器的装配步骤，通过将多个零件集成为一个零件，还能够有效地降低集成后的零件的体积和重量；此外，通过在冷却载体上设置朝向集成电路板延伸的凸出固定结构，直接将集成电路板与凸出固定结构固定连接，减少了振动传递环，缩短了传导路径，能够极大地提高集成电路板的NVH效果。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述凸出固定结构包括多个第一凸出固定结构和多个第二凸出固定结构，每个所述第一凸出固定结构穿过所述输入模组集成后直接与所述集成电路板固定连接，多个所述第二凸出固定结构围绕所述功率模块分布且直接与所述集成电路板固定连接。

通过这样的设置，能够进一步提高集成电路板的NVH效果。

在上述电机控制器的优选技术方案中，多个所述第一凸出固定结构中至少有一个穿过所述输入模组集成的支撑电容后直接与所述集成电路板固定连接。

通过这样的设置，能够进一步提高集成电路板的NVH效果。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述输入模组集成包括第一壳体以及集成在所述第一壳体内的支撑电容、滤波组件、第一输入铜排、第二输入铜排、高压取电线束和屏蔽板，所述第一壳体与所述冷却载体固定连接，所述第一输入铜排的第一端和所述第二输入铜排的第一端均伸出所述第一壳体分别用于与电池包的负极和正极电连接，所述第一输入铜排的第二端和所述第二输入铜排的第二端均穿过所述滤波组件后与所述支撑电容电连接，所述支撑电容与所述功率模块的一端电连接，所述高压取电线束用于将所述集成电路板与所述第一输入铜排的第二端以及所述第二输入铜排的第二端电连接，所述屏蔽板与所述第一壳体固定连接且位于所述第一壳体远离所述冷却载体的一侧。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述滤波组件包括依次设置的第一电容组、滤波磁芯和第二电容组，所述第一电容组包括两个第一Y电容以及位于两个所述第一Y电容之间的一个X电容，所述第二电容组包括两个第二Y电容，所述滤波磁芯上设置有第一贯穿口和第二贯穿口，所述第一输入铜排的第二端和所述第二输入铜排的第二端分别穿过所述第一贯穿口和所述第二贯穿口。

通过这样的设置，使得滤波组件滤除高次谐波、预防串扰效果更好。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述支撑电容在靠近所述功率模块的一侧设置有多个第一连接铜排，所述第一连接铜排包括第一端子以及两个分别位于所述第一端子两侧的第二端子，所述功率模块在靠近所述支撑电容的一侧设置有多个第二连接铜排，所述第二连接铜排包括第三端子以及两个分别位于所述第三端子两侧的第四端子，每个所述第一端子与对应的所述第三端子电连接，每个所述第二端子与对应的所述第四端子电连接，所述第一端子的极性和所述第三端子的极性相同且与所述第二端子的极性和所述第四端子的极性相异。

通过这样的设置，使得回路中的等效串联电感更小。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述输入模组集成还包括四个接地铜排，四个所述接地铜排中的两个所述接地铜排的一端分别与对应的所述第一Y电容电连接，四个所述接地铜排中的另外两个所述接地铜排的一端分别与对应的所述第二Y电容电连接，四个所述接地铜排的另一端均与所述冷却载体电连接。

通过这样的设置，能够降低阻抗、减少损耗。

在上述电机控制器的优选技术方案中，所述输出模组集成包括第二壳体以及集成在所述第二壳体内的三个交流输出铜排和三个电流传感器，所述第二壳体与所述冷却载体固定连接，所述交流输出铜排的第一端伸出所述第二壳体与所述功率模块的另一端电连接，三个所述电流传感器分别用于检测对应的所述交流输出铜排的电流。

本申请第二方面，还提供了一种电机，所述电机包括上述技术方案所述的电机控制器。

本申请第三方面，还提供了一种车辆，所述车辆包括上述技术方案所述的电机控制器。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的电机控制器。附图中：

图1为本申请的电机控制器的立体结构示意图一；

图2为本申请的电机控制器的俯视图(未显示集成电路板和屏蔽板)；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为本申请的电机控制器的冷却载体的结构示意图；

图5为本申请的电机控制器的输入模组集成的立体结构示意图一；

图6为本申请的电机控制器的输入模组集成的立体结构示意图二；

图7为本申请的电机控制器的功率模块的立体结构示意图；

图8为本申请的电机控制器的输出模组集成的立体结构示意图。

附图标记列表

10、冷却载体；101、第一凸出固定结构；102、第二凸出固定结构；103、水冷板；104、水嘴；

20、输入模组集成；201、第一壳体；202、支撑电容；203、高压取电线束；204、滤波组件；205、第一输入铜排；206、第二输入铜排；207、屏蔽板；208、接地铜排；

2021、第一端子；2022、第二端子；2023、电容芯包；2024、通孔；

2041、第一Y电容；2042、第二Y电容；2043、X电容；2044、滤波磁芯；

30、输出模组集成；301、第二壳体；302、交流输出铜排；303、电流传感器；

40、集成电路板；

50、功率模块；501、第三端子；502、第四端子；503、第三连接铜排；

60、压紧盖。

具体实施方式

下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。例如，虽然下面实施例是结合电动汽车进行描述的，但是，本发明的技术方案同样适用于其它类型的车辆，例如，油电混汽车等等，这种对应用对应的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

具体地，本发明的电动汽车包括电池包和电机，电机包括电机控制器。

下面结合图1至图8对本发明的电机控制器进行详细地介绍。

如图1至图8所示，本发明的电机控制器包括冷却载体10、输入模组集成20、输出模组集成30、集成电路板40和功率模块50。

其中，输入模组集成20、输出模组集成30、集成电路板40和功率模块50均安装在冷却载体10上，输入模组集成20、输出模组集成30和功率模块50位于冷却载体10与集成电路板40之间，并且，功率模块50位于输入模组集成20与输出模组集成30之间，功率模块50的两端分别与输入模组集成20和输出模组集成30电连接。

输入模组集成20和输出模组集成30均各自集成为一个零件，集成电路板40为一整块由控制板和驱动板集成的电路板。

本发明通过将输入模组集成20集成为一个零件，将输出模组集成30也集成为一个零件，还将控制板和驱动板集成为一个整块的集成电路板40，能够极大地简化电机控制器的装配步骤，此外，通过将多个零件集成为一个零件，还能够有效地降低集成后的零件的体积和重量。

需要说明的是，现有的电机控制器的控制板和驱动板为两个独立的电路板，两个电路板之间通过一根高压连接线束电连接，本发明通过将控制板和驱动板集成为一整块电路板，即将原来的控制板和驱动板的所有电器元件全部集成在一个整块的电路板上，既能够节省一根高压连接线束，还能够使电路板的面积降低10％左右，相应地成本也能够降低10％左右。

优选地，如图2、图5和图6所示，本发明的输入模组集成20包括第一壳体201以及集成在第一壳体201内的支撑电容202、高压取电线束203、滤波组件204、第一输入铜排205、第二输入铜排206和屏蔽板207。

其中，第一壳体201与冷却载体10固定连接，第一输入铜排205的第一端(从图2上看为第一输入铜排205的右端)和第二输入铜排206的第一端(从图5上看为第二输入铜排206的右端)均伸出第一壳体201分别用于与电池包的负极和正极电连接，第一输入铜排205的第二端(从图2上看为第一输入铜排205的左端)和第二输入铜排206的第二端(从图2上看为第二输入铜排206的左端)分别穿过滤波组件204并与支撑电容202电连接，支撑电容202与功率模块50的一端电连接。第一壳体201优选采用塑料制成。

高压取电线束203用于将集成电路板40与第一输入铜排205的第二端以及第二输入铜排206的第二端电连接。其中，高压取电线束203的数量为两个，其中一个与第一输入铜排205的第二端电连接，另一个与第二输入铜排206的第二端电连接。屏蔽板207与第一壳体201固定连接，并且位于第一壳体201远离冷却载体10的一侧。

示例性地，第一壳体201的底部通过螺钉与冷却载体10固定连接，屏蔽板207安装在第一壳体201的顶部，屏蔽板207能够将第一壳体201内的支撑电容202盖住，避免其工作时释放的电磁波影响集成电路板40。

优选地，如图2和图6所示，本发明的滤波组件204包括依次设置的第一电容组、滤波磁芯2044和第二电容组，其中，第一电容组包括两个第一Y电容2041以及位于两个第一Y电容2041之间的一个X电容2043，第二电容组包括两个第二Y电容2042，滤波磁芯2044上设置有第一贯穿口(图中未示出)和第二贯穿口(图中未示出)，第一输入铜排205的第二端和第二输入铜排206的第二端分别穿过第一贯穿口和第二贯穿口。

本发明通过将滤波组件204设置为“电容(两个Y电容+一个X电容)+电感+电容(两个Y电容)”的结构形式，使得滤波组件滤除高次谐波、预防串扰效果更好。

示例性地，如图2和图6所示，第一输入铜排205和第二输入铜排206分别位于对应的第一Y电容2041与X电容2043之间，两个第二Y电容2042分别位于第一输入铜排205与第二输入铜排206之间以及第一输入铜排205与支撑电容202之间。

优选地，如图2和图6所示，本发明的输入模组集成20还包括四个接地铜排208，四个接地铜排208中的两个接地铜排208的一端分别与对应的第一Y电容2041电连接，四个接地铜排208中的另外两个接地铜排208的一端分别与对应的第二Y电容2042电连接，四个接地铜排208的另一端均与冷却载体10电连接。

相比于现有技术中仅设置一个接地，本申请通过设置四个接地，能够降低阻抗、减少损耗。

优选地，如图1至图4所示，本申请在冷却载体10上设置有朝向集成电路板40延伸的凸出固定结构，集成电路板40直接与凸出固定结构固定连接。

相比于现有技术中将电路板固定至输入模组集成20的屏蔽板上，本申请在冷却载体10上设置朝向集成电路板40延伸的凸出固定结构，直接将集成电路板40与凸出固定结构固定连接，能够极大地提高集成电路板40的NVH(Noise、Vibration、Harshness)效果。

示例性地，冷却载体10位于最下方，集成电路板40位于最上方，输入模组集成20、输出模组集成30和功率模块50均位于冷却载体10与集成电路板40之间，在装配时，可以先通过螺钉分别将集成化的输入模组集成20、输出模组集成30和功率模块50固定至冷却载体10上，然后再通过螺钉将集成电路板40与冷却载体10上的凸出固定结构固定连接。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以将凸出固定结构设置在冷却载体10的边缘部位，或者，也可以将凸出固定结构靠近冷却载体10的中间区域设置，使凸出固定结构穿过输入模组集成20后与集成电路板40固定连接，等等，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

优选地，如图1至图4所示，凸出固定结构包括多个第一凸出固定结构101和多个第二凸出固定结构102，第一凸出固定结构101穿过输入模组集成20后直接与集成电路板40固定连接，多个第二凸出固定结构102围绕功率模块50分布且直接与集成电路板40固定连接。

示例性地，如图1至图4所示，第一凸出固定结构101的数量为7个，第二凸出固定结构102的数量也为7个，7个第二凸出固定结构102围绕功率模块50分布，冷却载体10上共计设置有14个凸出固定结构与集成电路板40固定连接。

优选地，如图1至图4所示，多个第一凸出固定结构101中至少有一个穿过输入模组集成20的支撑电容202后直接与集成电路板40固定连接。

示例性地，如图1至图5所示，第一凸出固定结构101的数量为7个，其中，有两个第一凸出固定结构101穿过支撑电容202后与集成电路板40固定连接，具体地，支撑电容202包括多个电容芯包2023，在相临的两个电容芯包2023之间设置有通孔2024，第一凸出固定结构101从该通孔2024伸出。

优选地，如图8所示，本发明的输出模组集成30包括第二壳体301以及集成在第二壳体301内的三个交流输出铜排302和三个电流传感器303。

其中，交流输出铜排302的第一端伸出第二壳体301与功率模块50电连接，三个电流传感器303分别用于检测对应的交流输出铜排302的电流。第二壳体301优选采用塑料制成。

功率模块50能够将直流变成交流，输入模组集成20的支撑电容202与输出模组集成30的交流输出铜排302之间通过功率模块50电连接。

具体地，如图2、图5至图8所示，功率模块50位于支撑电容202与交流输出铜排302之间，支撑电容202在靠近功率模块50的一侧设置有多个第一连接铜排(例如3个)，功率模块50在靠近支撑电容202的一侧设置有多个第二连接铜排(例如3个)，第一连接铜排与第二连接铜排一一对应并焊接在一起，优选采用激光焊接。

其中，第一连接铜排包括第一端子2021以及两个分别位于第一端子2021两侧的第二端子2022，第二连接铜排包括第三端子501以及两个分别位于第三端子501两侧的第四端子502，每个第一端子2021与对应的第三端子501电连接，每个第二端子2022与对应的第四端子502电连接。第一端子2021的极性和第三端子501的极性相同，且与第二端子2022的极性和第四端子502的极性相异。

其中，可以使第一端子2021的极性为正，使第一端子2021两侧的两个第二端子2022的极性均为负，或者，也可以使第一端子2021的极性为负，使第一端子2021两侧的第二端子2022的极性均为正，相比与传统的一正一负的设计，本申请采用“负正负”或者“正负正”的设计，使得回路中的等效串联电感更小。

进一步地，如图2、图7和图8所示，功率模块50在靠近交流输出铜排302的一侧设置有三个第三连接铜排503，第三连接铜排503与交流输出铜排302一一对应并焊接在一起，也优选采用激光焊接，交流输出铜排302的第二端与电机三相铜排连接。交流输出铜排302能够给电机提供交变正弦电流，保证电机按照指定功率和方向旋转，推动汽车运动。

如图2所示，功率模块50被压紧盖60与冷却载体10夹在中间，压紧盖60与冷却载体10通过螺钉固定连接。

如图1和图4所示，冷却载体10包括水冷板103以及与水冷板103连通的水嘴104，可以通过水嘴104向水冷板103内注入冷却水。输入模组集成20、功率模块50以及输出模组集成30均与水冷板103固定连接，第一凸出固定结构101和第二凸出固定结构102设置于水冷板103上。

需要说明的是，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，所述电机控制器包括冷却载体以及安装在所述冷却载体上且电连接的输入模组集成、功率模块、输出模组集成和集成电路板，所述输入模组集成、所述功率模块和所述输出模组集成位于所述冷却载体与所述集成电路板之间，所述输入模组集成和所述输出模组集成均各自集成为一个零件，所述集成电路板为一整块由控制板和驱动板集成的电路板，所述冷却载体上设置有朝向所述集成电路板延伸的凸出固定结构，所述集成电路板直接与所述凸出固定结构固定连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述凸出固定结构包括多个第一凸出固定结构和多个第二凸出固定结构，每个所述第一凸出固定结构穿过所述输入模组集成后直接与所述集成电路板固定连接，多个所述第二凸出固定结构围绕所述功率模块分布且直接与所述集成电路板固定连接。

3.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，多个所述第一凸出固定结构中至少有一个穿过所述输入模组集成的支撑电容后直接与所述集成电路板固定连接。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述输入模组集成包括第一壳体以及集成在所述第一壳体内的支撑电容、滤波组件、第一输入铜排、第二输入铜排、高压取电线束和屏蔽板，所述第一壳体与所述冷却载体固定连接，所述第一输入铜排的第一端和所述第二输入铜排的第一端均伸出所述第一壳体分别用于与电池包的负极和正极电连接，所述第一输入铜排的第二端和所述第二输入铜排的第二端均穿过所述滤波组件后与所述支撑电容电连接，所述支撑电容与所述功率模块的一端电连接，所述高压取电线束用于将所述集成电路板与所述第一输入铜排的第二端以及所述第二输入铜排的第二端电连接，所述屏蔽板与所述第一壳体固定连接且位于所述第一壳体远离所述冷却载体的一侧。

5.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述滤波组件包括依次设置的第一电容组、滤波磁芯和第二电容组，所述第一电容组包括两个第一Y电容以及位于两个所述第一Y电容之间的一个X电容，所述第二电容组包括两个第二Y电容，所述滤波磁芯上设置有第一贯穿口和第二贯穿口，所述第一输入铜排的第二端和所述第二输入铜排的第二端分别穿过所述第一贯穿口和所述第二贯穿口。

6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述支撑电容在靠近所述功率模块的一侧设置有多个第一连接铜排，所述第一连接铜排包括第一端子以及两个分别位于所述第一端子两侧的第二端子，所述功率模块在靠近所述支撑电容的一侧设置有多个第二连接铜排，所述第二连接铜排包括第三端子以及两个分别位于所述第三端子两侧的第四端子，每个所述第一端子与对应的所述第三端子电连接，每个所述第二端子与对应的所述第四端子电连接，所述第一端子的极性和所述第三端子的极性相同且与所述第二端子的极性和所述第四端子的极性相异。

7.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述输入模组集成还包括四个接地铜排，四个所述接地铜排中的两个所述接地铜排的一端分别与对应的所述第一Y电容电连接，四个所述接地铜排中的另外两个所述接地铜排的一端分别与对应的所述第二Y电容电连接，四个所述接地铜排的另一端均与所述冷却载体电连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机控制器，其特征在于，所述输出模组集成包括第二壳体以及集成在所述第二壳体内的三个交流输出铜排和三个电流传感器，所述第二壳体与所述冷却载体固定连接，所述交流输出铜排的第一端伸出所述第二壳体与所述功率模块的另一端电连接，三个所述电流传感器分别用于检测对应的所述交流输出铜排的电流。

9.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的电机控制器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的电机控制器。