一种高集成电机控制器总成的制作方法

本实用新型涉及一种电机控制器总成，特别涉及一种新能源车用集成电机控制器总成。

背景技术：

即将到来的排放法规规定，2021年全部的销售车辆都必须满足二氧化碳排放标准下降到95g/km。目前，二氧化碳排放平均为130g/km，即排量需要减少约30％，这需要做出巨大的努力，特别是动力总成。纯电动、混合动力和插电式混合动力技术可以解决这一挑战，但需要几百伏的高压，目前来看电池成本相当昂贵，同时，这些技术需要对底盘架构做出重大变化。低压电机系统，如48V系统作为轻度混合动力技术被认为是现阶段性价比最好的节油方案，同时对汽车的加速助力也有贡献，因此，引起了国内外各汽车企业与零配件公司的广泛关注，并展开不同程度地研究开发。

低压电机系统一般采用电机与电机控制器集成的方案，安装位置一般在发动机附近，因此电机系统工作环境比较恶劣。电机控制器为降低成本一般会采用多功率器件并联方案来代替功率模块等，采用铝基板设计。如专利文献1(专利号：ZL201320462143.5)公开了一种电机控制器总成，其主要提出了一种可实现MOSFET并联可靠均流的布置结构，专利文献2(专利号：ZL201220688632.8)提供了一种开关磁阻电机控制器的主功率电路，其主要提出了一种基于传统PCB上并联MOSFET实现半桥功率模块的结构，这两个专利文献描述的都是一种多MOSFET并联布置在铝基板上形成功率变换主电路的电机控制器，该类电机控制器的铝基板单面布板，一般只布置功率器件，功率器件散热水道布置在铝基板反面侧，与其集成的电机本体水道呈垂直方向，一方面不利于功率器件的迅速散热，另一方面不利于电机控制器的集成度和紧凑性。

针对上述问题，新能源汽车迫切需要设计一种耐高温、耐强震动、高集成度、低成本的低压电机控制器系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于新能源车的高集成电机控制器总成，其可以实现新能源车电机控制器的结构紧凑化、集成化、耐高温、耐强震动，同时达到低成本化设计。

本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的实施例提供一种高集成电机控制器总成，包括：壳体、多个功率器件、第一电路板、母线电容、第二电路板、固定夹具，所述第一电路板上集成所述多个功率器件以构成功率变换回路，所述第二电路板上集成驱动电路与控制电路，所述第一电路板和所述第二电路板的中间位置开设有相互对齐并容纳所述母线电容的通孔，所述第一电路板设置在所述壳体的底部，所述第二电路板设置在所述第一电路板的上面并与所述第一电路板连接，所述母线电容的正负端子与所述第一电路板连接，所述壳体包括底部和与所述底部垂直连接的壁部，所述壁部上设置有冷却通道和固定孔，所述底部上设置有出线孔，所述第一电路板底部突出形成有支柱，所述支柱中容纳有三相输出和正负母线，每个功率器件的信号端子焊接在所述第一电路板上，所述固定夹具的一端固定在所述固定孔中，所述固定夹具的另一端将每个功率器件的上端无电器连接部分夹持在所述壁部上，以与所述壁部紧密接触。

可选地，所述功率器件为直插式器件。

可选地，所述功率器件与所述壁部之间设置有绝缘导热件。

可选地，所述第一电路板和所述第二电路板通过螺栓固定连接。

可选地，所述第一电路板上放置有第一处理电路，所述第二电路板上放置有第二处理电路，所述第一处理电路的放热量大于所述第二处理电路的放热量。

可选地，所述第一电路板为铝基板、厚铜PCB板或者铜排。

可选地，通过在所述冷却通道中通入冷却液或者将空气吹入所述冷却通道中来实现冷却功能。

可选地，所述固定夹具由弹性材料制成。

可选地，所述壳体为中间具有空腔部的圆柱形结构。

本实用新型的高集成电机控制器总成利用电机控制器壳体上的固定夹具实现了功率主回路的功率器件与电机控制器壳体壁的冷却系统紧密接触，优化了散热路径，方便更好的散热。同时，实现了将冷却水道由一般布置在横向改变成了纵向，由于电机的冷却水道设置在定子的轴向方向上，因此，当与电机嵌套结合使用时，可不改变电机本体本来的冷却水流向，实现二者共用冷却水，方便了电机控制器与电机的集成一体化，降低了电机系统的成本。固定夹具将每个功率器件紧密固定在电机控制器的壳壁上，保证了器件的良好接触和系统的耐震能力。功率器件直插布置，较一般的平面布置更节省空间，提高了结构的集成度，使得整个总成更加小型化，在整车布置的灵活性大幅提高。

附图说明

图1为本实用新型的高集成电机控制器的爆炸示意图。

图2为本实用新型的高集成电机控制器的壳体示意图。

图3为本实用新型的高集成电机控制器的布置结构示意图。

图4为图3中的A-A方向观看的示意图。

图5为图4中的B部分的放大示意图。

(附图说明)

1-壳体；2-冷却通道；3-第一电路板；4-冷却通道出口；5-螺栓；

6-冷却通道进口；7-功率器件；8-母线电容；9-第二电路板；

10-固定夹具；11-支柱；12-固定孔；13-出线孔。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本实用新型的高集成电机控制器的爆炸示意图。图2为本实用新型的高集成电机控制器的壳体示意图。图3为本实用新型的高集成电机控制器的布置结构示意图。图4为图3中的A-A方向观看的示意图。图5为图4中的B部分的放大示意图。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供的高集成电机控制器，整体呈圆柱形结构，用于实现功率变换功能，包括壳体1、多个功率器件7、第一电路板3、母线电容8、第二电路板9和固定夹具，壳体1中间形成有空腔部，包括底部和与底部垂直连接的壁部，空腔部用于放置第一电路板3、第二电路板9和母线电容8，具有与第一电路板3和第二电路板9相适配的形状，所述第一电路板3和所述第二电路板9的中间位置开设有相互对齐并容纳所述母线电容8的通孔，该通孔与母线电容8的形状相一致。这样，母线电容8可布置在第一电路板3和第二电路板9的中间通孔中从而设置在壳体中间位置，母线电容8的正负端子与第一电路板3连接，可通过焊接或者螺栓连接而与第一电路板3进行连接。其中，第一电路板3上集成多个功率器件7构成功率变换电路，设置在第一电路板3上的直流母线并接母线电容8实现纹波电流吸收和瞬时功率补充，第二电路板9上集成驱动电路与控制电路，用于实现控制算法，并完成控制算法对应的控制信号放大，实现控制电机运行。

如图2所示，在壳体1的壁部上设置有冷却通道2和多个固定孔12，在壳体1的底部上设置有多个出线孔13，固定孔12延垂直方向设置在靠近壳体1的空腔部的位置，即壳体1的内部边缘位置处，固定孔12为沿壁部的高度方向延伸一定深度的凹孔，这样固定孔12的底端封闭而上端开放，固定孔12的个数与功率器件7的个数相对应。冷却通道2为布置在壁部上的环形冷却流路，具有冷却通道进口6和冷却通道出口4，冷却通道2中可以流通冷却液或者通过外部设备如鼓风机吹入的空气进行冷却，即可以水冷或者风冷的方式进行冷却。进行功率处理的功率器件可为MOSFET、IGBT，每个功率器件7的信号端子通过第一电路板3上的过孔焊盘而焊接在所述第一电路板3上，每个功率器件的上端无电器连接部分可通过固定夹具10固定在壳体的壁部上，以与所述壳体1紧密接触，这样，一方面保证了电机控制器的耐震能力，另一方面保证功率器件7的良好的贴壳散热能力，即可以通过壳体上的冷却通道而进行散热。固定夹具10可整体为弯折结构，包括弯折部和自弯折部延伸的两端，弯折部压靠在固定孔12和壳体内壁共用的部分上，两端的一端压入固定孔12中，另一端将功率器件7夹持在壳体的壁部上，固定夹具10可由弹性材料制成，夹持功率器件7的一端可为弯折板簧结构，以便将功率器件7紧密夹持在壁部上，当然，固定夹具也设置成其他形状，而不局限于弯折板簧结构，只能能够确保功率器件与壳体1的紧密固定即可。固定夹具10可设置成为壳体1的一部分的结构，即固定夹具10的一端可通过焊接固定在固定孔12中，另一端活动，以夹持功率器件7，固定夹具10也可设置为独立可拆卸的结构，在功率器件7与壁部紧密贴合后，压入固定夹具10，使得固定夹具的一端贴合在固定孔12中的壁部上，另一端将功率器件紧紧的贴合在壁部上，固定孔12的结构可根据固定夹具10的结构来进行设置。功率器件7为直插式器件，从而可通过固定夹具10方便地固定在壳体1上。功率器件7与壳体1之间设置有绝缘导热件，如硅胶或硅脂，用于加强散热，同时防止功率器件的导电端与由金属制成的壳体连接。

如图3所示，第一电路板3设置在所述壳体1的底部，第二电路板9设置在所述第一电路板3的上面并与所述第一电路板连接，即第一电路板3布置在壳体的最底层，可通过螺栓固定在壳体的底部上，第二电路板9布置在壳体的第二层，即布置在第一电路板3上。第一电路板3在底部突出形成有多个支柱11，支柱11为中空状，容纳有三相输出和正负母线，容纳在支柱中的三相输出和正负母线的一端通过焊接等方式固定在第一电路板3的底部，另一端通过支柱与电机连接，从而实现电机控制器与电机的连接，第一电路板3可为铝基板、厚度为70um以上的厚铜PCB板、铜排等等，本实用新型对第一电路板3的制成材料没有特别限制，只要是能够将功率器件7焊接在一起并能通过大电流的任何大功率电路板都可以用于本实用新型中，本实用新型对第二电路板9的材料也没有特别限制，例如可采用常用的FR4材料。在第一电路板3上布置发热量较大的第一处理电路，如驱动芯片、驱动电阻和电源等等，具体布置多少个处理电路，需根据第一电路板3的面积来确定。在第二电路板9上布置发热量较小的第二处理电路以及第一电路板3布置不了的处理电路，例如最小系统、传感器信号处理电路、保护处理电路等。在一示例中，第一电路板3和第二电路板9可形成为六边形的板状，但并不具限于此，也可以设置成其他多边形状，只要能够实现功率器件的贴壳散热接口，第一电路板3和第二电路板9之间可通过螺栓5进行固定连接，为此，第一电路板3和第二电路板9上均开设有供螺栓5通过的通孔，例如可在六边形的相应位置布置4个通孔，以便将第一电路板3和第二电路板9稳定地固定在一起。在第一电路板和第二电路帮都为六边形的情况下，壳体1内部形成为与之对应的形状，可在六边形的每个边上各开始4个固定孔2，即一共具有24个固定孔，这样功率器件7可为24个。。

综上，本实用新型的高集成电机控制器总成利用电机控制器壳体上的固定夹具实现了功率主回路的功率器件与电机控制器壳体壁的冷却系统紧密接触，优化了散热路径，方便更好的散热。同时，实现了冷却水道方向由一般的横向改变成了纵向，即不改变电机本体本来的冷却水流向，实现二者共用冷却水，方便了电机控制器与电机的集成一体化，降低了电机系统的成本。固定夹具将每个功率器件紧密固定在电机控制器的壳壁上，保证了器件的良好接触和系统的耐震能力。功率器件直插布置，较一般的平面布置更节省空间，提高了结构的集成度，使得整个总成更加小型化，在整车布置的灵活性大幅提高。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。