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CN212231286U - 电机控制器和具有其的车辆 - Google Patents

电机控制器和具有其的车辆 Download PDF

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CN212231286U
CN212231286U CN202020926651.4U CN202020926651U CN212231286U CN 212231286 U CN212231286 U CN 212231286U CN 202020926651 U CN202020926651 U CN 202020926651U CN 212231286 U CN212231286 U CN 212231286U
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CN
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刘玉卓
陈万国
张星春
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BYD Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种电机控制器和具有其的车辆，所述电机控制器包括：箱体，所述箱体内限定有依次层叠的低压控制层、驱动层和功率层；低压控制单元，所述低压控制单元设于所述低压控制层；驱动单元，所述驱动单元设于所述驱动层；功率单元，所述功率单元设于所述功率层；其中，所述箱体的位于所述低压控制层和所述驱动层之间的部分为电磁屏蔽板。根据本实用新型实施例的电机控制器具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小等优点。

Description

电机控制器和具有其的车辆
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种电机控制器和具有其的车辆。
背景技术
相关技术中的车辆，其电机控制器为提高集成度，集成有双电机控制功能，该集成式电机控制器采用层叠结构，一定程度上减小了电机控制器的整体体积。但该种电机控制器的EMC(电磁兼容)不好、抗干扰能力差，同时对外辐射强度高，容易影响整车其它功能的效果。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机控制器，该电机控制器具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小等优点。
本实用新型还提出一种具有上述电机控制器的车辆。
为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面实施例提出一种电机控制器，所述电机控制器包括：箱体，所述箱体内限定有依次层叠的低压控制层、驱动层和功率层；低压控制单元，所述低压控制单元设于所述低压控制层；驱动单元，所述驱动单元设于所述驱动层；功率单元，所述功率单元设于所述功率层；其中，所述箱体的位于所述低压控制层和所述驱动层之间的部分为电磁屏蔽板。
根据本实用新型实施例的电机控制器具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小等优点。
根据本实用新型的一些实施例，所述箱体包括：第一箱体；第一盖板，所述第一盖板安装于所述第一箱体的一侧且与所述第一箱体共同限定出所述低压控制层；第二箱体，所述第二箱体安装于所述第一箱体的另一侧且与所述第一箱体共同限定出所述驱动层；第二盖板，所述第二盖板安装于所述第二箱体的背向所述第一箱体的一侧且与所述第二箱体共同限定出所述功率层；其中，所述电磁屏蔽板形成于所述第一箱体的朝向所述第二箱体的一侧。
根据本实用新型的一些实施例，所述低压控制单元包括：低压集成控制板，所述低压集成控制板设于所述第一箱体；泄放电阻，所述泄放电阻设于所述第一箱体；低压插接端子，所述低压插接端子设于所述低压集成控制板且从所述第一盖板露出。
根据本实用新型的一些实施例，所述驱动单元包括：第一IGBT模组和第二IGBT模组，所述第一IGBT模组和所述第二IGBT模组设于所述第二箱体；直流霍尔和交流霍尔，所述直流霍尔和所述交流霍尔设于所述第二箱体。
根据本实用新型的一些实施例，所述的电机控制器还包括：第一磁环，所述第一IGBT模组包括第一IGBT模块和第一驱动板，所述第一驱动板通过第一信号线与所述低压控制单元相连，所述第一磁环套设于所述第一信号线；第二磁环，所述第二IGBT模组包括第二IGBT模块和第二驱动板，所述第二驱动板通过第二信号线与所述低压控制单元相连，所述第二磁环套设于所述第二信号线。
根据本实用新型的一些实施例，所述功率单元包括：升压电路，所述升压电路设于所述第二箱体；直流连接器，所述直流连接器与所述升压电路相连且伸出所述第二箱体；配电连接器，所述配电连接与升压电路相连且伸出所述第二箱体。
根据本实用新型的一些实施例，所述升压电路包括电容和电感，所述电容中集成有第三磁环和/或Y电容。
根据本实用新型的一些实施例，所述箱体构造有冷却液道，所述冷却液道位于所述驱动层和所述功率层之间，用于对所述驱动单元和所述功率单元散热。
根据本实用新型的一些实施例，所述的电机控制器还包括：进液管，所述进液管与所述冷却液道的一端相连；出液管，所述出液管与所述冷却液道的另一端相连；其中，所述进液管和所述出液管分别设于所述箱体的相对两侧壁。
根据本实用新型的第二方面实施例提出一种车辆，所述车辆包括根据本实用新型的第一方面实施例的电机控制器。
根据本实用新型的第二方面实施例的车辆，通过根据本实用新型的第一方面实施例的电机控制器，具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小、空间利用率高等优点。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的电机控制器的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例的电机控制器的主视图。
图3是根据本实用新型实施例的电机控制器的爆炸图。
图4是根据本实用新型实施例的电机控制器的低压控制层的布局示意图。
图5是根据本实用新型实施例的电机控制器的驱动层的布局示意图。
图6是根据本实用新型实施例的电机控制器的第二箱体的俯视图。
图7是根据本实用新型实施例的电机控制器的功率层的布局示意图。
附图标记：
电机控制器1、
箱体100、低压控制层110、驱动层120、功率层130、第一箱体140、第二箱体150、第一盖板160、第二盖板170、
低压控制单元200、低压集成控制板210、泄放电阻220、低压插接端子230、第一信号线240、第二信号线250、
驱动单元300、第一IGBT模块310、第二IGBT模块320、第一驱动板330、第二驱动板340、直流霍尔350、交流霍尔360、第一磁环370、第二磁环380、
功率单元400、直流连接器410、配电连接器420、电容430、电感440、
冷却液道500、进液管510、出液管520、
活动支脚610、三相线注塑件620、定位销630、三相线盖640。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电机控制器1。
如图1-图7所示，根据本实用新型的的电机控制器1包括箱体100、低压控制单元200、驱动单元300和功率单元400。
箱体100内限定有依次层叠的低压控制层110、驱动层120和功率层130，低压控制单元200设于低压控制层110，驱动单元300设于驱动层120，功率单元400设于功率层130，其中，箱体100的位于低压控制层110和驱动层120之间的部分为电磁屏蔽板。
举例而言，低压控制单元200的工作电压为6V～12V，例如8V。功率单元400的工作功率为600uF～800uF。所述电磁屏蔽板可为金属材料制成。低压控制层110、驱动层120和功率层130沿箱体100的上下方向间隔设置，且驱动层120位于低压控制层110和功率层130之间，换言之，低压控制层110、驱动层120和功率层130沿上下方向依次排布。驱动单元300的工作电压远高于低压控制单元200的工作电压，功率单元400的工作功率高于驱动单元300的工作功率和低压控制单元200的工作功率。
根据本实用新型实施例的电机控制器1，通过将箱体100内限定有依次层叠的低压控制层110、驱动层120和功率层130，低压控制单元200设于低压控制层110，驱动单元300设于驱动层120，并且箱体100的位于低压控制层110和驱动层120之间的部分为电磁屏蔽板，由于驱动单元300的工作电压远高于低压控制单元200的工作电压，驱动单元300在工作中对低压控制层200有较强的电磁干扰，因此通过将低压控制单元200和驱动单元300分层设置，增加了低压控制单元200和驱动单元300之间的距离，改善了低压控制单元200和驱动单元300之间的电磁兼容(Electronicmagnetic Compatible，EMC)，并在低压控制单元200和驱动单元300设置有电磁屏蔽板，可以防止驱动单元300的辐射干扰,驱动单元300的干扰信号到达低压控制单元200之前被电磁屏蔽板衰减，这样进一步地改善了低压控制单元200和驱动单元300之间的电磁兼容，提高了抗干扰能力，并减小了对外辐射。
另外，功率单元400设于功率层130，可以理解的是，由于功率单元400的工作功率远高于低压控制单元200和驱动单元300，因此功率单元400的体积也远大于低压控制单元200和驱动单元300的体积，单独将功率单元400布置于箱体100的一层，可以将大体积的功率单元400统一放置，结合电机控制1的层叠结构，提高了电机控制器1的紧凑程度，可以极大地缩小电机控制器1的体积，有利于电机控制器1的小型化。
如此，根据本实用新型实施例的电机控制器1具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小等优点。
根据本实用新型的一些实施例，如图3所示，箱体100包括第一箱体140、第二箱体150、第一盖板160和第二盖板170。
第一盖板160安装于第一箱体140的一侧且与第一箱体140共同限定出低压控制层110，第二箱体150安装于第一箱体140的另一侧且与第一箱体140共同限定驱动层120，第二盖板170安装于第二箱体150的背向第一箱体140的一侧且与第二箱体150共同限定出功率层130，其中，所述电磁屏蔽板形成于第一箱体140的朝向第二箱体150的一侧。这样保证了电机控制器1的体积较小，且提高了电机控制器1整体的结构稳定性。
举例而言，第一盖板160安装于第一箱体140的上方，第二箱体150安装于第一箱体140的下方，第二盖板170安装于第二箱体150的下方，其中，所述电磁屏蔽板形成于第一箱体140的下方，并且第二盖板170设有多个镂空部，以减轻电机控制器1整体的重量，节省成本。
根据本实用新型的一些实施例，如图4所示，低压控制单元200包括低压集成控制板210、泄放电阻220和低压插接端子230。低压集成控制板210设于第一箱体140，泄放电阻220设于第一箱体140，低压插接端子230设于低压集成控制板210且从第一盖板160露出。
如图4所示，低压控制单元200低压插接端子230位于第一箱体140的后侧，低压插接端子230位于低压控制单元200的左后侧区域，低压插接端子230在低压控制单元200的上方且与低压控制单元200连接，泄放电阻220位于低压控制单元200的右前方。
举例而言，低压集成控制板210通过低压插接端子230和整车控制器(Vehiclecontrol unit,VCU)电连接，低压集成控制板210根据整车控制器的信号而控制车辆电机的运行，泄放电阻220用于在车辆停车等情况下消耗掉电机控制器1中电容元件中存储的能量，泄放电容元件中存储的能量需要2min～3min，这样防止用户拆卸电机控制器1时用户触电，提高了电机控制器1的可靠性。
根据本实用新型的一些实施例，如图7所示，功率单元400包括升压电路、直流连接器410和配电连接器420，所述升压电路设于第二箱体150，直流连接器410与所述升压电路相连且伸出第二箱体150，配电连接器420与升压电路相连且伸出第二箱体150。
进一步地，所述升压电路包括电容430和电感440，电容430中集成有第三磁环和/或Y电容。
如图7所示，电感440位于第二箱体150下表面的中心区域，电容430沿电感440的周向环绕电感440，直流连接器410位于第二箱体150下表面的右后侧区域，配电连接器420位于第二箱体150下表面的右前侧区域。
举例而言，电容430可以为薄膜电容，电容430中还集成有母线电容和升压电容，泄放电阻220主要用于消耗掉所述母线电容中的电能，所述升压电容和所述电感440组成所述升压电路，直流连接器410与车辆中的电源连接，所述升压电路分别与直流连接器410和配电连接器420相连，所述电源的电能经过直接连接器410后流向所述升压电路中，再经过升压电路提高电压后流向配电连接器420，配电连接器420可以为车辆的电器(例如，空调)供电。
另外，Y电容和第三磁环设置在电容430的直流入口处，可以理解的是直流电和交流电之间存在电磁干扰，Y电容可以抑制共模干扰，第三磁环可以提高电容430的抗干扰能力，这样进一步地改善了电机控制器1的电磁兼容。并且，直流连接器410和配电连接器420分别设置于电机控制器1的两端，也防止了直流连接器410中的电流和配电连接器420中的电流之间产生电磁干扰，进而改善电机控制器1的电磁兼容。
根据本实用新型的一些实施例，如图5所示，驱动单元300包括第一IGBT模组、第二IGBT模组、直流霍尔350和交流霍尔360，所述第一IGBT模组和所述第二IGBT模组设于第二箱体150，直流霍尔350和交流霍尔360设于第二箱体150。
进一步地，电机控制器1还包括第一磁环370和第二磁环380。所述第一IGBT模组包括第一IGBT模块310和第一驱动板330，第一驱动板330通过第一信号线240与低压控制单元200相连，第一磁环370套设于第一信号线240，所述第二IGBT模组包括第二IGBT模块320和第二驱动板340，第二驱动板340通过第二信号线250与低压控制单元200相连，第二磁环380套设于第二信号线250。
如图5所示，第一IGBT模组和第二IGBT模组沿前后方向间隔设置，第一信号线240安装于第一驱动板330且位于第一驱动板330的后侧区域，第二信号线250安装于第二驱动板340且位于第二驱动板340的后侧区域，第一IGBT模块310位于第一驱动板330的左侧，第二IGBT模块320位于第二驱动板340的左侧，第一磁环370套设于第一信号线240且位于第一驱动板330的上方，第二磁环380套设于第二信号线250且位于第二驱动板340的上方，交流霍尔360和直流霍尔350均位于所述第一IGBT模组和第二IGBT模组的左侧，交流霍尔360位于直流霍尔350的前方。并且，如图7所示，交流霍尔360的部分位于第二箱体150下表面，所述部分位于电感440的左侧且在前后方向上位于直流连接器410和配电连接器420之间。
举例而言，直流霍尔350采集电容430和两个IGBT模组之间的直流电信号，交流霍尔360采集两个IGBT模块的三相输出端和电容430之间的交流电信号，如图5所示，电容430的至少一部分伸入到驱动层120分别与两个IGBT模组相连。直流霍尔350和交流霍尔360将结构反馈给低压集成控制板210，低压集成控制板210可以根据反馈调整控制电机的参数，保证车辆正常运行。
第一信号线240和第二信号线250均可以为PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)线，由于磁环可以提高电路的抗干扰能力，且抑制噪声，因此第一磁环370和第二磁环380可以进一步地防止驱动单元300的高压干扰耦合到低压集成控制板210，进一步地改善了电机控制器1的EMC。
另外，电机控制器1还包括三相线注塑件620和三相线盖640，三相线注塑件620用于固定两个IGBT模块310的三相输出的铜排，三相线注塑件620为绝缘件，可以降低所述铜排的高压流向箱体100，既避免了电机控制器1的高压与车辆的其他器件连接，提高了电机控制器1的使用安全性，又降低了电机控制器1对外的辐射强度。如图1和图2所述，三相线盖640构成电机控制器1的三相插口，车辆的电机可以通过三相线盖640构成的所述三相插口与电机控制器1电连接。
根据本实用新型的一些实施例，如图6所示，箱体100构造有冷却液道500，冷却液道500位于驱动层120和功率层130之间，用于对驱动单元300和功率单元400散热。
在本实用新型的一些实施中，冷却液道500构造于第二箱体150，第二箱体150在生产制造时采用摩擦焊的方式构造有冷却液道500，冷却液道500与第二箱体150一体成型，相比于相关技术中的单独制造第二箱体150后再安装水道板限定出冷却水道，简化了组装流程，提高了生产效率，并且冷却液道500与第二箱体150之间的结构稳定性更高。
驱动单元300中的所述第一IGBT模组和第二IGBT模组在工作过程中会产生热量，冷却液道500中的冷却液(例如，水)可以提高所述第一IGBT模组和第二IGBT模组的散热效率，保证所述第一IGBT模组和第二IGBT模组的工作效率，防止所述第一IGBT模组和第二IGBT模组由于过热而损坏。并且，功率单元400中的电容430和电感440也会产生热量，冷却液道500中的冷却液(例如，水)可以提高电容430和电感440的散热效率，保证电容430和电感440的工作效率，防止电容430和电感440由于过热而损坏，这样提高了电机控制器1的可靠性。
如此，冷却液道500可以同时为两个IGBT模组、电容430和电感440四个器件散热，极大提高了电机控制器1的空间利用率，减少冷却液道500体积，提高了电机控制器1的集成度，从而有利于电机控制器1小型化。
根据本实用新型的一些实施例，如图6所示，电机控制器1还包括进液管510和出液管520，进液管510与冷却液道500的一端相连，出液管520与冷却液道500的另一端相连，其中，进液管510和出液管520分别设于箱体100的相对两侧壁。
举例而言，冷却液道500沿电机控制器1的长度方向延伸，两个IGBT模组沿冷却液道500的长度方向间隔设置，每个IGBT模组的长度方向均与冷却液道500的长度方向相同。通过进液管510和出液管520的设置，便于冷却液道500的冷却液及时不断地更换，保证冷却液道500的冷却效率。并且，进液管510和出液管520的位于冷却液道500的长度方向的两端，这样冷却液道500中冷却液的流动方向与两个IGBT模组的布置方向相同，所述冷却液充分流经两个IGBT模组，保证了所述冷却液和两个IGBT模组的接触面积，进一步地散热效果。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的车辆，所述车辆包括根据实用新型实施例的电机控制器1。
举例而言，如图1-图7所示，电机控制器1还包括活动支脚610和定位销630，活动支脚610可以从箱体100上拆卸，电机控制器1可以通过更换活动支脚610安装于不同类型的车辆，提高了电机控制器1的适用性。并且电机控制器1通过定位销630增加与车辆之间的连接的稳定性。
根据本实用新型实施例的车辆通过根据本实用新型实施例的电机控制器1，具有结构紧凑、电磁兼容性好、抗干扰能力强、对外辐射小、空间利用率高等优点。
根据本实用新型实施例的电机控制器1的其他构成例以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，包括：
箱体，所述箱体内限定有依次层叠的低压控制层、驱动层和功率层；
低压控制单元，所述低压控制单元设于所述低压控制层；
驱动单元，所述驱动单元设于所述驱动层；
功率单元，所述功率单元设于所述功率层；
其中，所述箱体的位于所述低压控制层和所述驱动层之间的部分为电磁屏蔽板。
2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述箱体包括：
第一箱体；
第一盖板，所述第一盖板安装于所述第一箱体的一侧且与所述第一箱体共同限定出所述低压控制层；
第二箱体，所述第二箱体安装于所述第一箱体的另一侧且与所述第一箱体共同限定出所述驱动层；
第二盖板，所述第二盖板安装于所述第二箱体的背向所述第一箱体的一侧且与所述第二箱体共同限定出所述功率层；
其中，所述电磁屏蔽板形成于所述第一箱体的朝向所述第二箱体的一侧。
3.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述低压控制单元包括：
低压集成控制板，所述低压集成控制板设于所述第一箱体；
泄放电阻，所述泄放电阻设于所述第一箱体；
低压插接端子，所述低压插接端子设于所述低压集成控制板且从所述第一盖板露出。
4.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动单元包括：
第一IGBT模组和第二IGBT模组，所述第一IGBT模组和所述第二IGBT模组设于所述第二箱体；
直流霍尔和交流霍尔，所述直流霍尔和所述交流霍尔设于所述第二箱体。
5.根据权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，还包括：
第一磁环，所述第一IGBT模组包括第一IGBT模块和第一驱动板，所述第一驱动板通过第一信号线与所述低压控制单元相连，所述第一磁环套设于所述第一信号线；
第二磁环，所述第二IGBT模组包括第二IGBT模块和第二驱动板，所述第二驱动板通过第二信号线与所述低压控制单元相连，所述第二磁环套设于所述第二信号线。
6.根据权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述功率单元包括：
升压电路，所述升压电路设于所述第二箱体；
直流连接器，所述直流连接器与所述升压电路相连且伸出所述第二箱体；
配电连接器，所述配电连接器与升压电路相连且伸出所述第二箱体。
7.根据权利要求6所述的电机控制器，其特征在于，所述升压电路包括电容和电感，所述电容中集成有第三磁环和/或Y电容。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电机控制器，其特征在于，所述箱体构造有冷却液道，所述冷却液道位于所述驱动层和所述功率层之间，用于对所述驱动单元和所述功率单元散热。
9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，还包括：
进液管，所述进液管与所述冷却液道的一端相连；
出液管，所述出液管与所述冷却液道的另一端相连；
其中，所述进液管和所述出液管分别设于所述箱体的相对两侧壁。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电机控制器。
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