一种电机控制器的制造方法
【专利摘要】本发明针对现有电动汽车中对自动机械变速箱和驱动电机进行控制的电路集成度差、抗干扰能力差等缺陷，提供一种能够克服上述问题的电机控制器，该电机控制器包括基板、第一功率电路、第二功率电路、公共功率电路和控制电路板，所述第一功率电路、第二功率电路和公共功率电路均布置在所述基板上，其中：所述第一功率电路用于提供对自动机械变速箱进行控制所需的电流；所述第二功率电路用于提供对驱动电机进行控制所述的电流；所述公共功率电路用于将所述第一功率电路和所述第二功率电路与外部电源进行连接；以及所述控制电路板用于对所述第一功率电路和所述第二功率电路所提供的电流进行控制。
【专利说明】一种电机控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电机控制器。
【背景技术】
[0002]在目前使用的电动汽车中，自动机械变速箱控制器和驱动电机控制器为两个独立的零部件，它们被分别设计、分别布置，并且彼此之间使用通讯总线进行通讯，这样，在车辆运行时，自动机械变速箱控 制器和驱动电机控制器就需要非常紧密的配合以进行工作，使得现有电动汽车存在着抗干扰能力差、集成度差、可靠性差等问题。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有电动汽车中存在的上述问题，提供一种能够克服上述问题的电机控制器。
[0004]本发明提供一种电机控制器，该电机控制器包括基板、第一功率电路、第二功率电路、公共功率电路和控制电路板，所述第一功率电路、第二功率电路和公共功率电路均布置在所述基板上，其中:
[0005]所述第一功率电路用于提供对自动机械变速箱进行控制所需的电流；
[0006]所述第二功率电路用于提供对驱动电机进行控制所述的电流；
[0007]所述公共功率电路用于将所述第一功率电路和所述第二功率电路与外部电源进行连接；以及
[0008]所述控制电路板用于对所述第一功率电路和所述第二功率电路所提供的电流进行控制。
[0009]由于根据本发明的电机控制器将用于提供对自动机械变速箱进行控制所需的电流的第一功率电路、用于提供对驱动电机进行控制所需的电流的第二功率电路和用于将所述第一功率电路和所述第二功率电路与外部电源进行连接的公共功率电路均布置在同一基板上，并用同一控制电路板对第一功率电路和第二功率电路所提供的电流进行控制，所以根据本发明的电机控制器不仅增加了集成度，而且提高了抗干扰能力并增强了可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0011]图1是根据本发明一种实施方式的电机控制器的示意性俯视框图；
[0012]图2是从图3的B-B线看到的根据本发明另一实施方式的电机控制器的俯视图；以及
[0013]图3是从图2的A-A线看到的根据本发明另一实施方式的电机控制器的剖面图。
[0014]附图标记说 明
[0015]I单层铝基电路板2母线电容[0016]3正极母线接线柱4正极导电柱
[0017]5正极母线铜排6功率器件
[0018]9驱动电机U相接线柱10负极母线接线柱
[0019]11负极导电柱12负极母线铜排
[0020]13驱动电机V相接线柱14控制电路板
[0021 ]15驱动电机W相铜排16驱动电机W相接线柱
[0022]19驱动电机U相铜排20驱动电机V相铜排
[0023]21接插件22热敏电阻
[0024]100第一功率电路200第二功率电路
[0025]300公共功率电路
[0026]7自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排
[0027]8自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱
[0028]17自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱
[0029]18自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0031]图1示出了根据本发明一种实施方式的电机控制器的示意性俯视图。如图1所示，该电机控制器包括基板1、第一功率电路100、第二功率电路200、公共功率电路300和控制电路板400，所述第一功率电路100、第二功率电路200和公共功率电路300均布置在所述基板I上，其中:所述第一功率电路100用于提供对自动机械变速箱进行控制所需的电流；所述第二功率电路200用于提供对驱动电机进行控制所述的电流；所述公共功率电路300用于将所述第一功率电路100和所述第二功率电路200与外部电源进行连接；以及所述控制电路板400用于对所述第一功率电路100和所述第二功率电路200所提供的电流进行控制。
[0032] 应当理解的是，第一功率电路100、第二功率电路200、公共功率电路300和控制电路板400的布局不受图1所示的限制，在实际应用中，可以根据电机控制器的性能要求来任意布置第一功率电路100、第二功率电路200、公共功率电路300和控制电路板400，而且控制电路板400可以布置在基板I上，当然也可以为了节省电机控制器体积的目的而将控制电路板400布置在第一功率电路100、第二功率电路200和公共功率电路300的上方。
[0033]另外，基板I可以是铝基板，还可以是铜基板，当然还可以是其他类型的基板。而且，基板I上优选预先布置有导线以实现第一功率电路100、第二功率电路200、公共功率电路300、控制电路板400等的连接，从而通过将第一功率电路100、第二功率电路200、公共功率电路300等焊接在基板I上即可实现它们之间的所需连接关系。
[0034]根据本发明的一种优选实施方式，所述第一功率电路100可以包括连接在一起作为一个整体的自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱、连接在一起作为一个整体的自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱、以及多个功率器件，作为整体的自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱以及作为整体的自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱分别通过相应的功率器件连接到所述公共功率电路300，并由所述控制电路板400控制所述多个功率器件的通断以实现对所述第一功率电路100所提供的电流的控制。
[0035]根据本发明的另一优选实施方式，所述第二功率电路200可以包括连接在一起作为一个整体的驱动电机U相铜排和驱动电机U相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机V相铜排和驱动电机V相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机W相铜排和驱动电机W相接线柱以及多个功率器件，而且连接在一起作为一个整体的驱动电机U相铜排和驱动电机U相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机V相铜排和驱动电机V相接线柱以及连接在一起作为一个整体的驱动电机W相铜排和驱动电机W相接线柱分别通过相应的功率器件连接到所述公共功率电路，并由所述控制电路板400控制所述多个功率器件的通断以实现对所述第二功率电路200所提供的电流的控制。
[0036]根据本发明的又一优选实施方式，第一功率电路100和第二功率电路200各自所包括的多个功率器件可以为M0SFET、可关断晶闸管(GT0)、绝缘栅双极三极管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(即场控晶闸管，SITH)和集成门极换流晶闸管(IGCT)中的至少一者。
[0037]根据本发明的又一优选实施方式，所述公共功率电路300可以包括连接在一起作为一个整体的正极母线接线柱、正极母线导电柱和正极母线铜排以及连接在一起作为一个整体的负极母线接线柱、负极母线导电柱和负极母线铜排。
[0038]根据本发明的又一优选实施方式，根据本发明的电机控制器还可以包括多个接插件，也即连接器，所述控制电路板400通过相应的接插件连接到所述第一功率电路100和所述第二功率电路200。
[0039]根据本发明的又一优选实施方式，根据本发明的电机控制器还可以包括分别位于所述第一功率电路100和所述第二功率电路200附近的至少一个温度监测部件，用于监测所述第一功率电路100和所述第二功率电路200的温度。其中，根据本发明的电机控制器可以仅包括一个温度监测部件，该温度监测部件位于第一功率电路100和第二功率电路200中间，以便能够同时对第一功率电路100和第二功率电路200的温度进行监测。当然，更优选地，根据本发明的电机控制器可以包括位于第一功率电路100附近的第一温度监测部件和位于第二功率电路200附近的第二温度监测部件，从而能够分别对第一功率电路100和第二功率电路200的温度进行监测，进一步提高了根据本发明的电机控制器的可靠性。
[0040]根据本发明的又一优选实施方式，所述温度监测部件可以为热敏电阻、温度传感器中的至少一者。
[0041]根据本发明的又一优选实施方式，所述控制电路板400可以包括控制部件和母线电容，所述控制部件用于控制分别由所述第一功率电路100和所述第二功率电路200所提供的电流，所述母线电容用于分别与所述第一功率电路100和所述第二功率电路200之间传递电流。优选地，所述控制电路板400位于所述第一功率电路100、所述第二功率电路200和所述公共功率电路300的上方，而且所述母线电容倒置地布置在所述控制电路板400的两侧上。
[0042]图2和图3示意性地示出了根据本发明的电机控制器中各个部件的示意性布局，其中图2是从图3的B-B线看到的根据本发明的电机控制器的俯视图以及图3是从图2的A-A线看到的根据本发明的电机控制器的剖面图。下面结合图2和图3进行详细描述。
[0043]首先，图2和图3中所示的电机控制器采用单层铝基电路板作为基板1，而且该单层铝基电路板上预先布置有导线以实现下述各个部件之间的连接关系。
[0044]在图2和图3中，单层铝基电路板1、正极母线接线柱3、正极导电柱4、正极母线铜排5、功率器件6、自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排7、自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱8、驱动电机U相接线柱9、负极母线接线柱10、负极导电柱11、负极母线铜排12、驱动电机V相接线柱13、驱动电机W相铜排15、驱动电机W相接线柱16、自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱17、自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排18、驱动电机U相铜排19、驱动电机V相铜排20、连接在控制电路板400与单层铝基电路板I之间的接插件21、热敏电阻22构成功率电路板层。其中，在图2中示出了 4个接插件21和8个热敏电阻22，但是本领域技术人员应当理解，根据实际布局和设计的需要，本领域技术人员可以任意增加或减小接插件21和热敏电阻22的数量。另外，功率器件6为M0SFET，而且根据电机控制器的功率大小不同，在整个电机控制器中可以使用数个到数十个甚至更多数量的功率器件6，例如第一功率电路100和第二功率电路200都可以根据所需功率大小而采用1-8个并联M0SFET，这些功率器件6可以采用回流焊的方式焊接在单层铝基电路板I的相应表面上。
[0045]另外，正极母线铜排5、负极母线铜排12、自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排7、自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排18、驱动电机U相铜排19、驱动电机V相铜排20、驱动电机W相铜排15分别与单层铝基电路板I上的相应布线连接在一起。其中，正极母线接线柱3、正极导电柱4和正极母线铜排5是连接在一起的并形成一个整体，正极导电柱4与正极母线铜排5连接在一起能够降低对母线电容2容量的要求；负极母线接线柱
10、负极导电柱11和负极母线铜排12是连接在一起的并形成一个整体，负极导电柱11与负极母线铜排12连接在一起也能够降低对母线电容2容量的要求；自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排7和自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱8是连接在一起的并形成一个整体；自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排18和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱17是连接在一起的并形成一个整体；驱动电机U相接线柱9和驱动电机U相铜排19是连接在一起的并形成一个整体；驱动电机V相接线柱13和驱动电机V相铜排20是连接在一起的并形成一个整体；驱动电机W相接线柱16和驱动电机W相铜排15是连接在一起的并形成一个整体。
[0046]具体地，自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排7、自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱8、自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱17、自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排18、部分功率器件6、部分接插件21、部分热敏电阻22构成对自动机械变速箱进行控制所需的第一功率电路100。其中，第一功率电路100中的H桥上桥臂的功率器件6的漏极通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与正极母线铜排5连接出桥上桥臂的功率器件6的源级分别与自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和H2路铜排连接；第一功率电路100的H桥下桥臂的功率器件6的源极通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与负极母线铜排12连接；H桥下桥臂的功率器件6的漏级分别与自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和H2路铜排连接。[0047]驱动电机U相接线柱9、驱动电机V相接线柱13、驱动电机W相铜排15、驱动电机W相接线柱16、驱动电机U相铜排19、驱动电机V相铜排20、部分功率器件6、部分接插件21、部分热敏电阻22构成对驱动电机进行控制所需的第二功率电路200。其中，第二功率电路200的三相桥U、V、W相的上桥臂的功率器件6的漏极通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与正极母线铜排5连接；第二功率电路200的三相桥U、V、W相的下桥臂的功率器件6的源极通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与负极母线铜排12连接。另外，第二功率电路200的三相桥U相的上桥臂的功率器件6的源级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机U相铜排19连接；三相桥U相的下桥臂的功率器件6的漏级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机U相铜排19连接；第二功率电路200的三相桥V相的上桥臂的功率器件6的源级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机V相铜排20连接；三相桥V相的下桥臂的功率器件6的漏级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机V相铜排20连接；第二功率电路200的三相桥W相的上桥臂的功率器件6的源级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机W相铜排15连接；三相桥W相的下桥臂的功率器件6的漏级通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与驱动电机W相铜排15连接。
[0048]另外，正极母线接线柱3、正极导电柱4、正极母线铜排5、负极母线接线柱10、负极导电柱11、负极母线铜排12构成对自动机械变速箱和驱动电机进行控制所需的公共功率电路300 ;母线电容2和控制部件14构成控制电路板400。
[0049]另外，如图2和图3所示的电机控制器还包括热敏电阻22，该热敏电阻22通过回流焊接的方式焊接在单层铝基电路板I的相应表面上，并且分别位于功率器件6之间以对功率器件6的温度进行监测，该热敏电阻22还通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与接插件21分别连接，从而热敏电阻22所监测到的温度信号通过接插件21传送给控制电路板400，以使得控制电路板400能够根据该温度信号对功率器件6的导通和关闭进行控制，以防止功率器件6的损坏。
[0050]接插件21则通过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线与热敏电阻22连接，还通过单层铝基电路板I上的相应布线与功率器件6的栅极连接，同时接插件21还与控制部件14连接，从而该接插件21起到传导信号的作用。
[0051]另外，母线电容2焊接在控制电路板400上，控制电路板400上的控制部件14与单层铝基电路板I的相应布线之间通过接插件21连接，用于传递信号；控制电路板400与单层铝基电路板I之间通过正极导电柱4连接，用于在母线电容2和功率器件6之间传递正极电流；控制电路板400与单层铝基电路板I之间通过负极导电柱11连接，用于在母线电容2和功率器件6之间传递负极电流。
[0052]另外，从图3可以看出，自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱8和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱17垂直穿过控制电路板400以及控制器外壳(未示出)，以便与外部自动机械变速箱相连接，从而实现对自动机械变速箱的控制。
[0053]另外，从图3可以看出，驱动电机U相接线柱9、V相接线柱13、W相接线柱16垂直穿过控制电路板400以及控制器外壳(未示出)，以便与外部的驱动电机相连接从而实现对驱动电机的控制。
[0054]另外，正极母线接线柱3和负极母线接线柱10垂直穿过控制电路400以及控制器外壳(未示出)，从而分别与外部电源的正母线和负母线相连接。[0055]当采用图2和图3所示的电机控制器对自动机械变速箱和驱动电机进行控制时，将外部电源的正极与正极母线接线柱3相连接以及将外部电源的负极与负极母线接线柱10相连接以向根据本发明的电机控制器提供电流，从而所提供的电流通过相连接的正极母线铜排5、负极母线铜排12以及单层铝基电路板I上蚀刻好的布线流入到功率器件6中，控制电路板400经由接插件21和单层铝基电路板I上蚀刻好的布线来控制功率器件6的导通和关断，从而形成控制自动机械变速箱和驱动电机所需的电流。一部分电流流过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线以及自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排7、自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排18、自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱8和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱17以用以控制自动机械变速箱。另外一部分电流流过单层铝基电路板I上蚀刻好的布线以及驱动电机U相铜排19、驱动电机V相铜排20、驱动电机W相铜排15、驱动电机U相接线柱9、驱动电机V相接线柱13、驱动电机W相接线柱16以用以控制驱动电机。由于对自动机械变速箱和驱动电机的控制都是由同一块控制电路板完成的，所以提高了根据本发明的电机控制器的抗干扰能力和可靠性。
[0056]从上面图2和图3中所示的根据本发明的电机控制器的优选布局能够看出，根据本发明的电机控制器是在单层铝基电路板I的表面上焊接功率器件6，而且用于控制自动机械变速箱和驱动电机的功率器件6采用了相同的布局且共用了相同的直流母线；另外，直流母线电容2安装在控制电路板400上，并分别倒置于控制电路板400的两侧上，以降低整个电机控制器的高度，同时母线电容2尽可能地靠近主回路导电柱，以达到减少回路电阻和电感的目的；进一步地，在控制电路板400与单层铝基电路板I之间使用多个导电柱，以降低直流母线电容2和功率器件6之间的回路电阻和电感，达到提高根据本发明的电机控制器的可靠性的目的；此外，正负极母线接线柱、自动机械变速箱控制电机输出接线柱和驱动电机三相接线柱与控制电路板400垂直布置，达到降低电磁干扰的目的；采用同一块控制电路板400对自动机械变速箱和三相驱动电机进行控制，达到提高系统集成性和抗干扰能力的目的。
[0057]虽然本发明已通过上述实施例所公开，然而上述实施例并非用以限定本发明，任何本发明所属【技术领域】中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以作各种的变动与修改。因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种电机控制器,该电机控制器包括基板、第一功率电路、第二功率电路、公共功率电路和控制电路板，所述第一功率电路、第二功率电路和公共功率电路均布置在所述基板上，其中: 所述第一功率电路用于提供对自动机械变速箱进行控制所需的电流； 所述第二功率电路用于提供对驱动电机进行控制所需的电流； 所述公共功率电路用于将所述第一功率电路和所述第二功率电路与外部电源进行连接；以及 所述控制电路板用于对所述第一功率电路和所述第二功率电路所提供的电流进行控制。
2.根据权利要求1所述的电机控制器，其中，所述第一功率电路包括连接在一起作为一个整体的自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱、连接在一起作为一个整体的自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排和自动机械变速箱控制电机输 出H2路接线铜柱以及多个功率器件，作为整体的自动机械变速箱控制电机输出Hl路铜排和自动机械变速箱控制电机输出Hl路接线铜柱以及作为整体的自动机械变速箱控制电机输出H2路铜排和自动机械变速箱控制电机输出H2路接线铜柱分别通过相应的功率器件连接到所述公共功率电路，并由所述控制电路板控制所述多个功率器件的通断以实现对所述第一功率电路所提供的电流的控制。
3.根据权利要求1所述的电机控制器，其中，所述第二功率电路包括连接在一起作为一个整体的驱动电机U相铜排和驱动电机U相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机V相铜排和驱动电机V相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机W相铜排和驱动电机W相接线柱以及多个功率器件，而且连接在一起作为一个整体的驱动电机U相铜排和驱动电机U相接线柱、连接在一起作为一个整体的驱动电机V相铜排和驱动电机V相接线柱以及连接在一起作为一个整体的驱动电机W相铜排和驱动电机W相接线柱分别通过相应的功率器件连接到所述公共功率电路，并由所述控制电路板控制所述多个功率器件的通断以实现对所述第二功率电路所提供的电流的控制。
4.根据权利要求2或3所述的电机控制器，其中，所述功率器件为MOSFET、可关断晶闸管、绝缘栅双极三极管、MOS控制晶闸管、静电感应晶体管、静电感应晶闸管和集成门极换流晶闸管中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的电机控制器，其中，所述公共功率电路包括连接在一起作为一个整体的正极母线接线柱、正极母线导电柱和正极母线铜排以及连接在一起作为一个整体的负极母线接线柱、负极母线导电柱和负极母线铜排。
6.根据权利要求1所述的电机控制器，该电机控制器还包括多个接插件，所述控制电路板通过相应的接插件连接到所述第一功率电路和所述第二功率电路。
7.根据权利要求1所述的电机控制器，该电机控制器还包括分别位于所述第一功率电路和所述第二功率电路附近的至少一个温度监测部件，用于监测所述第一功率电路和所述第二功率电路的温度。
8.根据权利要求7所述的电机控制器，其中，所述温度监测部件为热敏电阻、温度传感器中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的电机控制器，其中，所述控制电路板包括控制部件和母线电容，所述控制部件用于控制分别由所述第一功率电路和所述第二功率电路所提供的电流，所述母线电容用于分别与所述第一功率电路和所述第二功率电路之间传递电流。
10.根据权利要求9所述的电机控制器，其中，所述控制电路板位于所述第一功率电路、所述第二功率电路和所述公共功率电路的上方，而且所述母线电容倒置地布置在所述控制电路板的 两侧上。
【文档编号】H05K1/02GK103916067SQ201310004788
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】高建华, 吴旭生 申请人:高建华, 吴旭生