一种新型高度集成轻量化设计驱动电机控制器的制作方法

本实用新型属于新能源汽车电子控制技术领域，具体涉及一种新型高度集成轻量化设计驱动电机控制器。

背景技术：

近年受环境因素考量，各国均开始大力扶持新能源汽车，其中电动汽车在我国目前是主流新能源方向。而随着各主机厂、零部件厂如雨后春笋般崛起，做为电动汽车核心之一的电机控制器也越发蓬勃发展。其整车性能的市场竞争角逐，控制器的轻量化、集成化成为趋势。

在已知的现有方案中以单独的电机控制器最多，其次有驱动控制器与DC/DC集成（比亚迪秦、唐，大众up，帝豪EV）、驱动控制器与OBC、DC/DC等4合一控制器（秦EV）；同时大多数方案中控制器仅限于其本身，与电机分离布置或者一体化不可单独拆卸。

中国公开专利号CN103872964A，公开日2014年6月18日，发明创造的名称为一种驱动电机控制器公开了一种驱动电机控制器，属于新能源汽车电子控制技术领域。它主要是解决现 有驱动电机控制器由于外壳内未设有屏蔽铁板， 因而使驱动线路板和 IPM 驱动模块直流对控制电 路板低压信号电路造成电磁干扰，严重影响驱动 电机控制器的正常工作的问题。它的主要特征是 ： 包括外壳和装于外壳内的控制线路板、IPM 驱动 模块、驱动线路板、电解电容、电流传感器和无感 滤波电容，其特征是 ：还包括装于外壳内中间的 屏蔽铁板 ；驱动线路板焊接在 IPM 驱动模块上，固 定在屏蔽铁板下方的外壳内 ；控制线路板固定在 屏蔽铁板上方的外壳内。本发明具有提高控制准 确度和输出效率的特点，主要用于纯电动驱动电 机控制器。

现有控制器方案中集成度较低，整车的高压部件包含：OBC、DC/DC、PDU、MCU、PTC、空调压缩机等部件，所有高压部件均由低压信号进行控制与交互；而高压部件在车辆中需要进行高压防护、电磁屏蔽，该需求导致分离部件需求独立的屏蔽金属壳体、连接通讯需要屏蔽线束等，不仅导致对整车的空间需求大，且重量高成本高，对于车辆成本与整车的动力经济性都会产生影响。

水道布局上下舱设计中现有的多数方案采用上下箱体合箱形式，由于是封闭式水道，设计决定了只能进行分箱制作后再合箱，制成中会增加生产工序。

现有的控制器与电机减速器一体化设计，其结构为焊接等连接方式，无法进行独立拆卸，控制器可维修性较差。

技术实现要素：

本实用新型是针对现有控制器方案中集成度较低设计了一种新型高度集成轻量化设计驱动电机控制器。

一种新型高度集成轻量化设计驱动电机控制器，包括：上箱体、下箱体以及外置电机，下箱体与上箱体可拆卸连接，上箱体顶部设置有上箱体冷却水道；下箱体底部设置有下箱体冷却水道；用于直流变换的DC/DC模块，设置在上箱体内，与PDU模块电连接，散热片与上箱体冷却水道贴合；MCU，设置在上箱体内，与PDU模块电连接；用于电源分配的PDU模块，与DC/DC模块、MCU以及IGBT模块电连接；IGBT模块，设置在箱体内，与PDU模块电连接，IGBT模块的上散热片与上箱体冷却水道贴合，IGBT模块的下散热版与下箱体冷却水道贴合；用于家用电源充电的OBC模块，设置于下箱体内，与PDU模块电连接，散热片与下箱体冷却水道切合；用于整车控制的VCU模块，与PDU模块电连接，与汽车其他模块电连接。

控制器水道设计利用OBC、DC/DC和IGBT本身的散热基板为水道挡板，对箱体水道进行开窗甚至镂空设计。在DC/DC部位进行上箱体开窗，箱体面水道仅做导流回路，其进水口为下箱体中OBC散热输出部位；而IGBT与OBC上下位置投影重叠，IGBT散热水道采用镂空，上盖板为IGBT散热基板，下盖板为OBC散热基板，可有效降低箱体重量。

作为优选，所述的上箱体，还包括：用于连接正温度系数电阻加热器的PTC交互口，设置在上箱体侧面，与PDU电连接；用于连接空调压缩机的CCM交互口，设置在上箱体侧面，与PDU电连接，与CCM电连接；用于控制电动汽车马达的母线交互口，设置在上箱体侧面，与PDU电连接，与外置电机电连接；用于充电站充电的快速充电器，设置在上箱体侧面，与PDU电连接；用于输出电动汽车马达所需电能的三相输出口，设置在上箱体顶部，通过高压过道与PDU电连接；若干个上箱体交互口，均与下箱体交互口连通。

作为优选，所述的下箱体，还包括：低压母线交互口，设置在下箱体侧面，与PDU通过下箱体交互口电连接；用于通过家用电力充电的OBC充电器，设置在下箱体侧面，与PDU通过下箱体交互口电连接；若干个下箱体交互口，均与上箱体交互口连通。

作为优选，所述的上箱体，还包括：金属屏蔽层，设置在IGBT模块与MCU贴合的水平面和竖直面；所述的金属屏蔽层下方还设置有DC-LINK电容，内置有叠层式母排，PDU模块与IGBT模块通过DC-LINK电容电连接。控制器中结构布局遵循高压安全规则、回路简单避免绕行，低压控制和采集信号独立成舱或者屏蔽隔离原则。以MCU布局为例，高压进仓后连接定制化DC-LINK电容（内置叠层式母排），然后供电驱动部分，在输入电机；控制板部分与驱动部分采用金属屏蔽板进行隔离。

作为优选，所述的上箱体，还包括预留舱盖，设置在上箱体顶部，内设有可固定和分离电机线束与控制器铜排，与MCU电连接，与外置电机可拆卸电连接。

作为优选，所述的PDU模块还包括设置在正极以及负极主线上的熔断器。PDU为高压分线设计，整车高压供电的空调压缩机与PTC由五合一控制器进行分流，节省单独的配电设计。在快充回路的连接中，一般是将继电器与保险串联形式连接与正极线连接，而布局中走线会导致线束绕行或者布局空间增大，而本方案中将继电器放在正极、保险放在负极线上。

作为优选，所述的上箱体冷却水道通过设置于上箱体冷却水道底部的若干水道交互口与下箱体冷却水道连接。

本实用新型的有益效果在于：结构的分层布局最大程度利用冷却循环系统，且为镂空的冷却水道设计提供基础。与电机连接三相线独立开盖设计，可以保证在一体化动力总成设计中控制器可独立拆卸装配，为后续调试维修提供简单易行的方案。

附图说明

图1 电路原理图。

图2 上箱体平面示意图。

图3 下箱体平面示意图。

图中：1、上箱体交互口，2、母线交互口，3、PTC交互口，4、PDU模块，5、CCM交互口， 7、DC/DC模块，8、DC-LINK电容，9、MCU，10、三相输出口，11、快速充电器，12、VCU模块，13、低压母线交互口，14、下箱体交互口，15、OBC模块，16、OBC充电器。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

如图1、图2和图3所示，所述的一种新型高度集成轻量化设计驱动电机控制器，包括：上箱体、下箱体以及外置电机，下箱体与上箱体可拆卸连接，上箱体顶部设置有上箱体冷却水道；下箱体底部设置有下箱体冷却水道；用于直流变换的DC/DC模块7，设置在上箱体内，与PDU模块4电连接，散热片与上箱体冷却水道贴合；MCU9，设置在上箱体内，与PDU模块4电连接；用于电源分配的PDU模块4，与DC/DC模块7、MCU9以及IGBT模块电连接；IGBT模块，设置在箱体内，与PDU模块4电连接，IGBT模块的上散热片与上箱体冷却水道贴合，IGBT模块的下散热版与下箱体冷却水道贴合；用于家用电源充电的OBC模块15，设置于下箱体内，与PDU模块4电连接，散热片与下箱体冷却水道切合；用于整车控制的VCU模块12，与PDU模块4电连接，与汽车其他模块电连接。

控制器水道设计利用OBC、DC/DC和IGBT本身的散热基板为水道挡板，对箱体水道进行开窗甚至镂空设计。在DC/DC部位进行上箱体开窗，箱体面水道仅做导流回路，其进水口为下箱体中OBC散热输出部位；而IGBT与OBC上下位置投影重叠，IGBT散热水道采用镂空，上盖板为IGBT散热基板，下盖板为OBC散热基板，可有效降低箱体重量。

上箱体，还包括：用于连接正温度系数电阻加热器的PTC交互口3，设置在上箱体侧面，与PDU电连接；用于连接空调压缩机的CCM交互口，设置在上箱体侧面，与PDU电连接，与CCM电连接；用于控制电动汽车马达的母线交互口2，设置在上箱体侧面，与PDU电连接，与外置电机电连接；用于充电站充电的快速充电器11，设置在上箱体侧面，与PDU电连接；用于输出电动汽车马达所需电能的三相输出口10，设置在上箱体顶部，通过高压过道与PDU电连接；若干个上箱体交互口1，均与下箱体交互口14连通。

下箱体，还包括：低压母线交互口132，设置在下箱体侧面，与PDU通过下箱体交互口14电连接；用于通过家用电力充电的OBC充电器16，设置在下箱体侧面，与PDU通过下箱体交互口14电连接；若干个下箱体交互口14，均与上箱体交互口1连通。

上箱体，还包括：金属屏蔽层，设置在IGBT模块与MCU9贴合的水平面和竖直面；金属屏蔽层下方还设置有DC-LINK电容8，内置有叠层式母排，PDU模块4与IGBT模块通过DC-LINK电容8电连接。控制器中结构布局遵循高压安全规则、回路简单避免绕行，低压控制和采集信号独立成舱或者屏蔽隔离原则。以MCU9布局为例，高压进仓后连接定制化DC-LINK电容8（内置叠层式母排），然后供电驱动部分，在输入电机；控制板部分与驱动部分采用金属屏蔽板进行隔离。

上箱体，还包括预留舱盖，设置在上箱体顶部，内设有可固定和分离电机线束与控制器铜排，与MCU9电连接，与外置电机可拆卸电连接。

PDU模块4还包括设置在正极以及负极主线上的熔断器。PDU为高压分线设计，整车高压供电的空调压缩机与PTC由五合一控制器进行分流，节省单独的配电设计。在快充回路的连接中，一般是将继电器与保险串联形式连接与正极线连接，而布局中走线会导致线束绕行或者布局空间增大，而本方案中将继电器放在正极、保险放在负极线上。

上箱体冷却水道通过设置于上箱体冷却水道底部的若干水道交互口与下箱体冷却水道连接。