CN114520617A - 一种电动汽车用六相电机驱动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车用六相电机驱动控制器，包括安装架，在安装架上方设有六相输出组件，在安装架下方设有输入电容和输入滤波器。六相输出组件为T型结构，第一功率装置和第二功率装置对称设置在T型结构中间杆的两侧并且和六相输出组件的输入端相连；输入滤波器包括下壳、磁环、上壳、正极板、负极板、接地片和共模电容，正极板和负极板叠层布置形成极板组件，磁环嵌套在极板组件的后端，并且磁环通过上壳固定在下壳上，共模电容灌封在下壳上，极板组件的前端电气连接共模电容的一端，输入电容的输入端连接极板组件的后端。与现有技术相比，本发明具有优化控制器结构，提高散热能力，增强抗电磁干扰能力，显著提高工作稳定性等优点。

Description

一种电动汽车用六相电机驱动控制器

技术领域

本发明涉及一种驱动控制器，尤其是涉及一种电动汽车用六相电机驱动控制器。

背景技术

随着传统新能源汽车的不断发展，电动汽车已经逐步从小功率租赁汽车逐步转向家用大功率SUV纯电动汽车发展。大的SUV电动汽车体积大、重量重，就要求驱动电机能够输出的功率和扭矩更大，这样也就要求驱动控制器本身输出的功率和电流更大才能满足驱动电机的工作要求。通常情况下，永磁同步电机只选用一个三相的大功率电机驱动来满足大功率电动汽车的需求，这样电机的每一相电流都非常大，同样驱动控制器的输出也只有三相，对应的交流侧输出电流也非常大，这对功率模块的散热和使用都提出来非常高的要求，甚至有些模块无法满足这么大的电流输出和散热要求，导致模块的损坏，而且三相电机使用过程中只要有一相出现问题，整个电机就会停转。

现有的解决方法是将三相输出转变成六相输出，同时使用两个功率装置来实现逆变输出，满足六相的输出。但是现有的六相输出控制器的结构热在管理和滤波设计上仍然存在问题：功率模块一般采用单面散热，散热能力有限，导致系统的热稳定较差；同时，现有结构的六相输出控制器经常存在电磁干扰的问题，从而影响到了功率模块的工作稳定性，甚至导致在极端情况下电机控制器的损毁，难以满足客户使用要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车用六相电机驱动控制器，优化控制器结构，提高散热能力，增强抗电磁干扰能力，显著提高电机驱动控制器的工作稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车用六相电机驱动控制器，包括安装架，在安装架上方设有第一功率装置、第二功率装置、六相输出组件和PCB板，在安装架下方设有输入电容，所述六相输出组件为T型结构，所述第一功率装置和第二功率装置对称设置在T型结构中间杆的两侧并且和六相输出组件的输入端相连；所述安装架下方还设有输入滤波器，该输入滤波器包括下壳、磁环、上壳、正极板、负极板、接地片和共模电容，所述接地片和下壳一起固定在安装架底面，所述正极板和负极板叠层布置形成极板组件，所述磁环嵌套在极板组件的后端，并且磁环通过上壳固定在下壳上，所述共模电容灌封在下壳上，所述极板组件的前端电气连接共模电容的一端，共模电容的另一端电气连接接地片，所述输入电容的输入端连接极板组件的后端。

进一步地，所述六相输出组件包括六相支座、六相铜排和电流检测器，所述六相铜排包括三对L型铜板条，每一对L型铜板条中的两根L型铜板条对称设置共同组成T字形，三对T字形的L型铜板条互相平行嵌套设置共同组成T型结构，所有L型铜板条均固定在六相支座上；所述L型铜板条的一端设有铜板条输入端，另一端设有铜板条输出端，所述电流检测器设置在T型结构的横杆侧，所述L型铜板条的输出端穿过电流检测器，所有L型铜板条输出端共同组成六相输出组件的输出端，所有L型铜板条输入端共同组成六相输出组件的输入端。

进一步地，三对T字形的L型铜板条中，位于最中央的一对L型铜板条T字形的中间杆最短，横杆最长，位于最外侧的一对L型铜板条T字形的中间杆最短，横杆最长。

进一步地，所述的输入滤波器具有多个磁环，每个磁环呈U型结构，每两个磁环上下扣合即组成一个完成的封闭电磁通道，用于穿过极板组件。

进一步地，所述的PCB板设置在第一功率装置和第二功率装置的上方，并且与第一功率装置和第二功率装置的信号针脚电气连接，所述输入电容倒装在安装架底面，输入电容的输出端穿过安装架电气连接第一功率装置和第二功率装置。

进一步地，所述第一功率装置和第二功率装置结构相同，所述第一功率装置包括下冷却通道、功率模块和上冷却通道，下冷却通道和上冷却通道叠装形成在缝隙，所述第一功率模块夹紧在缝隙中。

进一步地，所述下冷却通道底面为一平面，顶面两端各有一个上凸台，上凸台中设有贯穿顶面和底面的通孔，该通孔同时连通下冷却通道的内部；所述上冷却通道顶面为一平面，底面两端各有一个下凸台，下凸台中心有凹槽，凹槽中心设有一圆孔连通上冷却通道内部；下冷却通道和上冷却通道叠装时，上凸台嵌入下凸台中的圆形凹槽中。

进一步地，下冷却通道中间焊接有交错排列的散热翅片；上冷却通道中间焊接有交错排列的散热翅片。

进一步地，所述安装架上设有进液通道、第一进液口、凸台、穿过孔、第一出液口、第二进液口、第二出液口和出液通道，两个凸台并排设置在安装架上用于连接第一功率装置和第二功率装置，两个穿过孔分布设在两个凸台的两侧，一个凸台的两端设有第一进液口和第一出液口，另一个凸台的两端设有第二进液口和第二出液口，所述第一出液口连通第二进液口；所述进液通道连通第一进液口，所述出液通道连接第二出液口，所述第一出液口和第一进液口连通第一功率装置，所述第二进液口和第二出液口连通第二功率装置。

进一步地，所述进液通道和出液通道对称设置在安装架的两侧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的六相输出组件采用T型结构，并且两个功率装置在六相输出组件两侧的并排对称设计，实现驱动控制器的六相输出，使得产品设计对称性高，驱动控制器的整个功率输出的均流和均压效果更突出，可以很好地抑制电压尖峰和电流尖峰；同时，本发明在输入电容前增加设置了输入滤波器，输入滤波器集成有前端的共模电容进行第一道滤波，然后磁环对扣在正极板和负极板上面进行第二道滤波，高压电流经过两道滤波以后直接进入输入电容进行第三道稳压滤波，从而实现进一步地抑制电压尖峰并和辐射干扰；综上，本发明通过六相输出组件的结构和设置输入滤波器二段式抑制电磁干扰的问题，从而显著提高了驱动控制器的工作稳定性。

2、本发明的六相输出组件包括六相支座、六相铜排和电流检测器，其中，六相铜排包括三对L型铜板条，固定在六相支座中平行嵌套设置组成T型结构，结构的集成度高，有效减少了驱动控制器的零件数量，降低装配复杂程度，同时确保了功率输出的均流和均压。

3、本发明通过安装架的设计，实现在功率模块的上下两面同时设置冷却通道，可以同时实现对功率模块在两个方向的同步散热，提高了散热效率和速度，实现了对整个产品的高效热管理，更加有助于产品本身的热稳定性。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图。

图2为六相输出组件的结构示意图。

图3为输入滤波器的结构示意图。

图4为下壳的结构示意图。

图5为上壳的结构示意图。

图6为第一功率装置的结构示意图。

图7为上冷却通道的结构示意图。

图8为上冷却通道内部的结构示意图。

图9为安装架的结构示意图。

附图标记：1、安装架，2、第一功率装置，3、PCB板，4、六相输出组件，5、进液管，6、输入电容，7、输入滤波器，8、第二功率装置，9、出液管，11、进液通道，12、第一进液口，13、凸台，14、穿过孔，15、固定柱，16、第一出液口，17、第二进液口，18、第二出液口，19、出液通道，21、下冷却通道，211、上凸台，211a、通孔，22、功率模块，23、上冷却通道，231、下凸台，231a、圆孔，41、六相支座，42、六相铜排，421、L型铜板条，421a、铜板条输入端，421b、铜板条输出端，43、电流检测器，71、下壳，72、磁环，73上壳，74、正极板，75、负极板，76、接地片，77、共模电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种电动汽车用六相电机驱动控制器，包括安装架1以及设置在安装架上方的第一功率装置2、第二功率装置8、六相输出组件4、PCB板3，以及设置在安装架1下方的输入电容6和输入滤波器7，还有设置在安装架1两个侧面的进液管5和出液管9。

如图2所示，六相输出组件4为T型结构，第一功率装置2和第二功率装置8对称设置在T型结构中间杆的两侧并且和六相输出组件4的输入端相连。六相输出组件4具体包括六相支座41、六相铜排42和电流检测器43。六相支座41设置在安装架1中间并固定在安装架1上面，六相铜排42固定在六相支座41上。具体地说，六相铜排42包括三对L型铜板条421，每一对L型铜板条421中的两根L型铜板条421对称设置共同组成T字形，三对T字形的L型铜板条421互相平行嵌套设置共同组成T型结构，所有L型铜板条(421)均固定在六相支座(41)41上。同时，三对T字形的L型铜板条421中，T字形的中间杆和横杆长度均匀分布，位于最中央的一对L型铜板条421T字形的中间杆最短，横杆最长，位于最外侧的一对L型铜板条421T字形的中间杆最短，横杆最长。L型铜板条(421)的一端设有铜板条输入端421a，另一端设有铜板条输出端421b，铜板条输出端421b还压铆有螺母。电流检测器43设置在T型结构的横杆侧，L型铜板条421输出端421b穿过电流检测器43。所有L型铜板条421输出端421b共同组成六相输出组件4的输入端；所有L型铜板条421输入端421a共同组成六相输出组件4的输入端。六根L型铜板条421彼此间距为5mm。

如图3所示，安装架1下方还设有输入滤波器7。该输入滤波器7包括下壳71、磁环72、上壳73、正极板74、负极板75、接地片76和共模电容77。接地片76和下壳71一起固定在安装架1底面。正极板74和负极板75叠层布置形成极板组件。磁环72嵌套在极板组件的后端，并且磁环72通过上壳73固定在下壳71上。共模电容77灌封在下壳71上，极板组件的前端电气连接共模电容77的一端，共模电容77的另一端电气连接接地片76。输入电容6的输入端连接极板组件的后端。

每个磁环72都呈U型结构，磁环72共有四个，每两个U形磁环72上下扣合即组成一个完成的封闭电磁通道，用于穿过极板组件，来满足对输入电流的滤波和抑制，满足控制器EMC性能。

如图4和图5所示，下壳71左侧有两个小的长方形槽，用来灌封共模电容77，右侧有一个大的正方形槽用来放置下部两个磁环72。上壳73底部有一长方形槽，用来放置上部两个磁环72，槽底面有四个小的圆柱状凸起，用来压紧磁环72，确保上部磁环72和下部磁环72接触不分离。

如图6和图7所示，第一功率装置2和第二功率装置8完全相同，固定在安装架1上面。以第一功率装置2为示意，功率装置包括下冷却通道21、功率模块22和上冷却通道23。下冷却通道21和上冷却通道23叠装在一起将功率模块22夹紧在中间的缝隙里面。下冷却通道21底面为一平面，顶面两端各有一个上凸台211，上凸台211中设有贯穿顶面和底面的通孔211a，该通孔211a同时连通下冷却通道21的内部。冷却通道23顶面为一平面，底面两端各有一个下凸台231，下凸台231中心有凹槽，凹槽中心设有一圆孔231a连通上冷却通道23内部；下冷却通道21和上冷却通道23叠装时，上凸台211嵌入下凸台231中的圆形凹槽中，使得圆孔231a和通孔211a贯互相连通且保持密封。如图8所示，下冷却通道21中间焊接有交错排列的散热翅片；上冷却通道23中间同样焊接有交错排列的散热翅片。

如图9所示，安装架1上设有进液通道11、第一进液口12、凸台13、穿过孔14、固定柱15、第一出液口16、第二进液口17、第二出液口18和出液通道19。两个凸台13并排设置在安装架1上用于连接第一功率装置2和第二功率装置8。两个穿过孔14分布在两个凸台13的两侧。一个凸台13的两端设有第一进液口12和第一出液口16，另一个凸台13的两端设有第二进液口17和第二出液口18。第一出液口16连通第二进液口17。进液通道11连通第一进液口12，出液通道19连接第二出液口18。第一出液口16和第一进液口12连通第一功率装置2中下冷却通道21的通孔211a；第二进液口17和第二出液口18连通第二功率装置8中下冷却通道21的通孔211a。

实际工作过程中，冷却液首先从进液管5进入进液通道11，并从第一进液口12流入到第一功率装置2的上冷却通道23和下冷却通道21，分成两股平行并联的冷却液，实现对第一功率装置2中的功率模块22两个面的冷却散热。然后冷却液从末端汇流在一起进入第一出液口16，并通过一个连通的通道流入到第二进液口17。然后冷却液从第二进液口17进入第二冷却装置8的上冷却通道23和下冷却通道21，分成两股平行并联的冷却液，实现对第二功率装置8中的功率模块22两个面的冷却散热，然后冷却液从另一端汇流在一起进入第二出液口18，并流入出液通道19，并最终从出液管9流出，完成对整个六相电机驱动控制器的散热冷却。

PCB板3设置在第一功率装置2和第二功率装置8的上方，并且与第一功率装置2和第二功率装置8的信号针脚电气连接。输入电容6倒装在安装架1底面，输入电容6的输出端穿过安装架1电气连接第一功率装置2和第二功率装置8中的功率模块22。

本电机控制器的具体装配过程如下：

首先装配对应组件：

1、装配输入滤波器7：首先将共模电容77填放在下壳71体左边的长方形槽里面，并用胶灌封，然后将接地片76装在下壳71上，并将共模电容77的一端分别与接地片76夹紧焊接，再将正极板74和负极板75叠层放置并将四个磁环72两两扣合套在正极板74和负极板75上，然后填装在下壳71右边的正方形槽里，最后将上壳73压在上部磁环72上，并与下壳71固定，完成输入滤波器7的组装；

2、装配第一功率装置2和第二功率装置8：首先将下冷却通道21水平放置，并在其上方涂抹导热硅脂，然后将三个功率模块22并排放置在上面，然后再将上冷却通道23下面涂抹导热硅脂后压在功率模块22的上方，其与下冷却通道21之间采用O型圈进行密封，完成第一功率装置2装配，如此重复再装配第二功率装置8；

3、装配六相输出组件4：首先将六相支座41水平放置好，然后将六相铜排42放置在六相支座71的L型凹槽里面，然后再将电流检测器43套在六相铜排42的输出端上面，并穿过电流检测器43的中心孔。

接着完成驱动控制器装配：

首先将输入滤波器7反装在安装架1的底面，并用螺栓固定，然后再将输入电容6能够也反装在安装架1的底面，输入电容6的输出端穿过安装架1上面的穿过孔进入上面，将输入电容6的输入端与输入滤波器7的正极板74和负极板75的输出端电气连接并用螺栓一起固定在下壳71上；接着将六相输出组件4用螺栓固定在安装架1的上面，并用螺栓将电流检测器43固定在安装架1上面，然后再将第一功率装置2和第二功率装置8分别固定在安装架1上面的凸台13上，并将功率模块22的输入端用螺栓固定在输入电容6的输出端的压铆螺母上面，将功率模块22的六相输出端分别与六相铜排42的输入端电气连接后用螺栓固定在六相支座41上；然后将PCB板3用螺栓固定在安装架1的圆柱形固定柱15上，并且用锡焊工艺将功率模块22的信号针脚焊接固定在PCB板3上；最后再将进液管5和出液管9分别固定在安装架1两侧的进液通道11和出液通道19上，至此完成整个驱动控制器的装配。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，包括安装架(1)，在安装架(1)上方设有第一功率装置(2)、第二功率装置(8)、六相输出组件(4)和PCB板(3)，在安装架(1)下方设有输入电容(6)，其特征在于，所述六相输出组件(4)为T型结构，所述第一功率装置(2)和第二功率装置(8)对称设置在T型结构中间杆的两侧并且和六相输出组件(4)的输入端相连；所述安装架(1)下方还设有输入滤波器(7)，该输入滤波器(7)包括下壳(71)、磁环(72)、上壳(73)、正极板(74)、负极板(75)、接地片(76)和共模电容(77)，所述接地片(76)和下壳(71)一起固定在安装架(1)底面，所述正极板(74)和负极板(75)叠层布置形成极板组件，所述磁环(72)嵌套在极板组件的后端，并且磁环(72)通过上壳(73)固定在下壳(71)上，所述共模电容(77)灌封在下壳(71)上，所述极板组件的前端电气连接共模电容(77)的一端，共模电容(77)的另一端电气连接接地片(76)，所述输入电容(6)的输入端连接极板组件的后端。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述六相输出组件(4)包括六相支座(41)、六相铜排(42)和电流检测器(43)，所述六相铜排(42)包括三对L型铜板条(421)，每一对L型铜板条(421)中的两根L型铜板条(421)对称设置共同组成T字形，三对T字形的L型铜板条(421)互相平行嵌套设置共同组成T型结构，所有L型铜板条(421)均固定在六相支座(41)上；所述L型铜板条(421)的一端设有铜板条输入端(421a)，另一端设有铜板条输出端(421b)，所述电流检测器(43)设置在T型结构的横杆侧，所述L型铜板条(421)的输出端(421b)穿过电流检测器(43)，所有L型铜板条(421)输出端(421b)共同组成六相输出组件(4)的输出端，所有L型铜板条(421)输入端(421a)共同组成六相输出组件(4)的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，三对T字形的L型铜板条(421)中，位于最中央的一对L型铜板条(421)T字形的中间杆最短，横杆最长，位于最外侧的一对L型铜板条(421)T字形的中间杆最短，横杆最长。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述的输入滤波器(7)具有多个磁环(72)，每个磁环(72)呈U型结构，每两个磁环(72)上下扣合即组成一个完成的封闭电磁通道，用于穿过极板组件。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述的PCB板(3)设置在第一功率装置(2)和第二功率装置(8)的上方，并且与第一功率装置(2)和第二功率装置(8)的信号针脚电气连接，所述输入电容(6)倒装在安装架(1)底面，输入电容(6)的输出端穿过安装架(1)电气连接第一功率装置(2)和第二功率装置(8)。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述第一功率装置(2)和第二功率装置(8)结构相同，所述第一功率装置(2)包括下冷却通道(21)、功率模块(22)和上冷却通道(23)，下冷却通道(21)和上冷却通道(23)叠装形成在缝隙，所述第一功率模块(22)夹紧在缝隙中。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述下冷却通道(21)底面为一平面，顶面两端各有一个上凸台(211)，上凸台(211)中设有贯穿顶面和底面的通孔(211a)，该通孔(211a)同时连通下冷却通道(21)的内部；所述上冷却通道(23)顶面为一平面，底面两端各有一个下凸台(231)，下凸台(231)中心有凹槽，凹槽中心设有一圆孔(231a)连通上冷却通道(23)内部；下冷却通道(21)和上冷却通道(23)叠装时，上凸台(211)嵌入下凸台(231)中的圆形凹槽中。

8.根据权利要求6所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，下冷却通道(21)中间焊接有交错排列的散热翅片；上冷却通道(23)中间焊接有交错排列的散热翅片。

9.根据权利要求1所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述安装架(1)上设有进液通道(11)、第一进液口(12)、凸台(13)、穿过孔(14)、第一出液口(16)、第二进液口(17)、第二出液口(18)和出液通道(19)，两个凸台(13)并排设置在安装架(1)上用于连接第一功率装置(2)和第二功率装置(8)，两个穿过孔(14)分布设在两个凸台(13)的两侧，一个凸台(13)的两端设有第一进液口(12)和第一出液口(16)，另一个凸台(13)的两端设有第二进液口(17)和第二出液口(18)，所述第一出液口(16)连通第二进液口(17)；所述进液通道(11)连通第一进液口(12)，所述出液通道(19)连接第二出液口(18)，所述第一出液口(16)和第一进液口(12)连通第一功率装置(2)，所述第二进液口(17)和第二出液口(18)连通第二功率装置(8)。

10.根据权利要求9所述的一种电动汽车用六相电机驱动控制器，其特征在于，所述进液通道(11)和出液通道(19)对称设置在安装架(1)的两侧。

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