电机控制器的制作方法

本发明涉及电机控制的技术领域，具体说是一种用于电动汽车的电机控制器。

背景技术：

作为电动汽车的三大核心部件之一，电机控制器的设计技术对整个电动车的运行性能起着决定性作用。目前，市场上的电机控制器产品很多，其中不乏汽车级的电机控制器，但普遍存在以下问题：

1、结构设计不合理，所占空间较大，功率密度较低；

2、控制器内部各部件在结构上的模块化程度低，在装配工艺上比较复杂，不利于问题研究或者维护维修。

技术实现要素：

本发明的目的针对市场上主要产品的不足，设计一款电机控制器，以解决现有技术中的结构紧凑性差、模块化程度低、装配工艺复杂的问题。

本发明的技术方案如下：

一种电机控制器，包括控制模块、电流转换模块和外壳。

所述的控制模块包括控制板和屏蔽板；

所述控制板用于对外部系统信号进行处理并对电机控制器进行工作控制，控制板固定在屏蔽板背对电流转换模块的一面；

所述的屏蔽板用于防止控制板收到电磁干扰，特别是来自于电流转换模块的电磁干扰，屏蔽板可以和外壳，也可以和电流转换模块相固定；

所述的电流转换模块包括驱动板、功率半导体模块、冷却模块和电容；

驱动板用于对功率半导体模块进行驱动控制，驱动板固定在功率半导体模块上；

冷却模块用于对功率半导体模块进行冷却，功率半导体模块和电容分别固定在冷却模块的两侧；

控制板和驱动板之间信号连接，驱动板和功率半导体模块之间信号连接，功率半导体模块和电容之间电连接；

冷却模块和外壳之间有相配合的固定结构，整个电流转换模块通过冷却模块和外壳相固定。

针对常规电动汽车的应用，其驱动电机为三相交流电机，其电源为直流电池组，对应的：

外壳上设有三相交流输出端口并和三相交流电机相连接，功率半导体模块通过三相连接铜排和三相交流输出端口相连接；

外壳上设有直流输入端口并和直流电池组相连接，电容通过正负连接铜排和直流输入端口相连接。

此外，外壳上还设有信号交换端口，信号交换端口分别和控制板及外部系统信号连接，用于电机控制器内外信号的接收、解调、调制和发送 。

针对本发明，我们可以采用如下技术方案进行优化：

功率半导体模块采用IGBT模块或MOFSET模块。

三相交流输出端口或三相连接铜排上设有传感器，传感器和控制板信号连接，并受控制板控制，传感器用于对输出电流情况进行监控。

直流输入端口或正负连接铜排上设有互锁电路，所述的互锁电路和控制板信号连接，并受控制板控制。

冷却模块为液冷结构，冷却模块上设有进液口和出液口，外壳上对应设有冷却液交换端口，外壳内侧的冷却液交换端口分别和进液口与出液口相连通，外壳外侧的冷却液交换端口和外部冷却液循环系统连通。

冷却模块内部设有冷却流道和送液流道，冷却流道设在面向功率半导体模块的一侧，送液流道设在冷却模块面向电容的一侧且和冷却流道串联连通。

进液口和出液口设置在冷却模块面向电容的一面。

冷却流道和出液口相连通，送液流道和进液口相连通。

所述的电容上设有“L”型连接铜排，针对不同类型的功率半导体模块，“L”型连接铜排可以有一排，也可以有多排，“L”型连接铜排的一端和电容一体成型，另一端和功率半导体模块相连接，功率半导体模块和电容之间通过“L”型连接铜排实现电连接。

冷却模块上设有工艺柱，用于和装配工装固定，工艺柱可以是可拆卸的，也可以是不可拆卸的。

外壳包括壳体和壳盖，所述的控制模块和电流转换模块均固定在壳体内侧，壳盖和壳体密封固定。

本发明创造的一个优点是装配工艺简单，因此，就本发明所涉及的电机控制器，我们给出了一种装配方法：

第一步、完成冷却模块的组装；

第二步、将功率半导体模块和冷却模块密封固定，密封方式可以采用功率半导体模块和冷却模块之间加装密封圈，同时，完成功率半导体模块上的线路引出；

第三步、将电容固定在冷却模块底部，同时，将电容上的”L”型连接铜排和功率半导体模块相固定；

第四步、完成传感器、互锁电路的布线和线路引出；

第五步、完成电流转换模块的装配，并将电流转换模块放入壳体内固定，完成三相交流输出端口和三相连接铜排之间的固定，完成直流输入端口和正负连接铜排之间的固定；

第六步、将控制板固定在屏蔽板上，将屏蔽板和壳体相固定；

第七步、将第二步和第四步中引出的线路和控制板相连接，完成控制板和外壳上的信号交换端口的连接；

第八步、完成转配，进行调试。

有益效果：

本发明采用了层级式的设计结构，在满足散热要求的前提下，尽可能地对空间进行了利用，相比于现有技术缩小了非必要空间，特别是缩小了电机控制器在水平方向的面积，提升了电机控制器整体的功率密度。

此外，本发明还采用了结构模块化设计，从而将整个结构组装工作进行了有序分解，在流水线作业时，各作业点按照模块进行装配，在最后对各模块进行组装即可，在规模生产上有明显的优势。

附图说明

图1是本发明电机控制器的整体结构示意图。

图2是本发明电机控制器的切面示意图。

图3是本发明电机控制器的控制模块示意图。

图4是本发明电机控制器的电流转换模块示意图。

图5是本发明电机控制器的冷却模块的切面示意图。

附图标号：

1、壳体；2、壳盖；

3、控制板；4、屏蔽板；

5、驱动板；6、功率半导体模块；7、冷却模块；8、电容；

9、散热齿；

10、冷却槽；11、冷却流道；12、送液流道；13、进液口；14、出液口；15、引流通道；16、进液端口；17、出液端口；

18、“L”型连接铜排；

19、三相交流输出端口；20、三相连接铜排；21、直流输入端口；22、正负连接铜排；

23、信号交换端口；

24、工艺柱。

具体实施方式

为了便于描述，我们将外壳设有壳盖2的一面所对方向设为上，将外壳设有直流输入端口21的一面所对方向设为正方向，其它方向以此类推。

如附图所示：

电机控制器，包括控制模块、电流转换模块和外壳。

外壳包括壳体1和壳盖2，所述的控制模块和电流转换模块均固定在壳体1内侧，壳盖2和壳体1密封配合并固定在壳体1上。

控制模块包括控制板3和屏蔽板4，控制板3由印刷电路板及设在印刷电路板上各电子元件构成，用于对电流转换模块及控制器内的其它部件进行控制；屏蔽板4用于防止电流转换模块对控制板3造成的电磁干扰，所述的控制板3固定在屏蔽板4得上方，屏蔽板4和外壳相固定。

电流转换模块包括驱动板5、功率半导体模块6、冷却模块7和电容8。控制板3和驱动板5信号连接，控制驱动板5工作；驱动板5固定在功率半导体模块6上部并和功率半导体模块6信号连接，驱动板5控制功率半导体模块6工作，本实施例中的功率半导体模块6采用的是IGBT模块；功率半导体模块6的底部设有散热齿9，冷却模块7的上部对应设有冷却槽10，冷却槽10的槽口开在冷却模块7面向功率半导体模块6的一面，功率半导体模块6固定在冷却模块7的上方，电容8固定在冷却模块7的下方。

所述的冷却模块7为液冷结构，其内部上下分层地设有冷却流道11和送液流道12，冷却流道11和功率半导体模块6相对应，送液流道12和电容8相对应，散热齿9穿过冷却槽10的槽口从而设置在冷却流道11的内部；冷却模块7底部设有进液口13和出液口14，进液口13和外壳上的进液端口16对应连通，送液流道12和进液口13相连通，冷却流道11和送液流道12在左端串联连通，冷却流道11和引流通道15连通，引流通道15穿过送液流道12并和出液口14连通，出液口14和外壳上的出液端口17对应连通。本实施例中，为了保证冷却液在冷却流道11的均匀，引流通道15在冷却流道11的开口设在冷却流道11的中轴线上，而进液端口16和出液端口17共同构成发明内容中所述的冷却液交换端口。特别的，进出液口14的功能可以对调。

电容8上设有”L”型连接铜排18，”L”型连接铜排18的一端和电容8一体成型，另一端和功率半导体模块6相连接，功率半导体模块6和电容8之间通过”L”型连接铜排18实现电连接。

外壳上设有三相交流输出端口19，功率半导体模块6通过三相连接铜排20和三相交流输出端口相连接，三相交流输出端口内设有传感器，传感器和控制板3信号连接，并受控制板3控制。

外壳上设有直流输入端口21，电容8通过正负连接铜排22和直流输入端口21相连接，直流输入端口21内设有互锁电路，所述的互锁电路和控制板3信号连接，并受控制板3控制。

外壳上设有信号交换端口23，控制板3和信号交换端口23信号连接，信号交换端口23和整车控制系统（ECS）。

为了便于将电流转换模块放入壳体1内，冷却模块7上设有工艺柱24，用于和装配工装固定，装配工装将电流转换模块放入壳体1内后从工艺柱24上卸下。

实际工作时，在控制方向上：

整车控制系统（ECS）向电机控制器发出信号，信号交换端口23收到信号并转发给控制板3，控制板3根据信号的需求设定电流控制命令，并将命令发给驱动板5，驱动板5根据命令对功率半导体模块6进行控制，从而使功率半导体模块6输出所需电流。同时，控制板3还根据互锁电路和传感器传回的信号进行监控，发现异常，可根据预设对策选择控制方式。

实际工作时，在电力传输方向：

车载电池组输出双相（正负）电流，到达直流输入端口21，并通过正负连接铜排22到达电容8，电容8将滤波处理后的电流通过”L”型连接铜排18传输给功率半导体模块6，功率半导体模块6根据控制命令对电流进行调整，并输出相应的三相电流，三相电流通过三相连接铜排20到达三相交流输出端口，进而输出至三相电机从而实现对电机的控制。

实际工作时，在装配顺序上：

第一步、完成冷却模块的组装；

第二步、将功率半导体模块和冷却模块密封固定，密封方式可以采用功率半导体模块和冷却模块之间加装密封圈，同时，完成功率半导体模块上的线路引出；

第三步、将电容固定在冷却模块底部，同时，将电容上的”L”型连接铜排和功率半导体模块相固定；

第四步、完成传感器、互锁电路的布线和线路引出；

从这里，我们可以看出，相比于传统的装配工艺，我们将绝大部分的连线、细小安装结构都通过模块化设计，在电机控制器的外壳外面完成，这样极大地降低了装配的难度，减少了装配上的失误；

第五步、完成电流转换模块的装配，并将电流转换模块放入壳体内固定，完成三相交流输出端口和三相连接铜排之间的固定，完成直流输入端口和正负连接铜排之间的固定；

第六步、将控制板固定在屏蔽板上，将屏蔽板和壳体相固定；

第七步、将第二步和第四步中引出的线路和控制板相连接，完成控制板和外壳上的信号交换端口的连接；

从这里，我们可以看出，在最后的壳体操作阶段，装配人员需要做的只有简单的模块放置、并将已引出的连线插在控制板的对应元件上，操作简单、便捷。

第八步、完成转配，进行调试。

需要说明的是，本发明的设计初衷虽然是围绕汽车级电机控制的需求进行设计，但设计完成的方案不仅仅适用于汽车级电机，也不仅仅限定于电机控制器，对于其它类似的系统、装备或部件均适用。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明创造设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。