一种电机控制器的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体地涉及一种电机控制器。

背景技术：

电机控制器是电动汽车的核心部件之一，其集电子技术、电力电子技术、热力学、现代控制理论、电磁兼容技术等于一身。电机控制器是通过集成电路来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间等进行工作的。电机控制器使得电机的应用范围更为广泛，输出效率更高，噪音更小。因此，电机控制器与电机组成一个完善的电机控制系统，可广泛应用于各种控制的自动化领域。

现如今，随着电动汽车的高速发展，汽车内大量地使用了各类电子产品，从而导致车内电磁兼容环境日趋恶化。其中，电机控制器是整车主要辐射源之一，同时电机控制器也会受到车内其他电子产品的电磁干扰，从而影响整车的安全性和可靠性。因此提高电机控制器的EMC性能，对提高整车的安全性和可靠性至关重要，尤其是电机控制器不但要求其内部结构紧凑，功率密度高，同时对控制器的其他性能也提出了更高的要求。

现有技术中的电机控制器存在许多问题。例如，常规的电机控制器只能驱动一台电机，而电动汽车整车中往往有数个电机，如果使用常规的电机控制器，则需要装配数台控制器。这样不但占据车内空间，增加了整车重量，还增加了汽车的制造成本。另外，在一些极端环境如高海拔环境下，由于气压降低容易使空气电离而降低介电强度，导致空气的绝缘强度降低，同时也增加了电子器件的最小电气间隙和爬电距离，从而使常规电机控制器内部紧凑的布局存在被高压电击穿的风险。

CN201611259990.6公开了一种电机控制器，其包括控制模块、电流转换模块和外壳。具体地说，该电机控制器采用层级式的设计结构，将水冷板安装在电机控制器的中部，电容和功率半导体器件分别安装在水冷板的两侧。这种结构设计虽然缩小了电机控制器在水平方向的面积，在一定程度上提升了电机控制器整体的功率密度，但是增加了电机控制器的高度，仍然占据车内的空间。

CN201621034438.X公开了一种电机控制器及电动汽车。该方案中的电机控制器将高压系统与低压系统分开布局，高压对称出入，避免了大电流环天线效应。该方案虽然在一定程度上提高了电机控制器的EMC性能，但是该专利的电机控制器外部只有一组交流连接器，只能连接一台电机，而整车内通常有多个电机，这就要用到多个电机控制器，从而增加了车内占据的空间和控制器的成本。

技术实现要素：

针对至少一些如上所述的技术问题，本实用新型旨在提供一种电机控制器。该电机控制器通过合理的结构设计，提升了电机控制器的集成度和EMC性能，同时具备了在一些极端环境如高海拔环境下正常工作的能力。另外，该电机控制器可用于控制至少两台电机。

为此，根据本实用新型，提供了一种电机控制器。包括：壳体，所述壳体的底面和顶面分别固定有水冷板和盒盖，所述壳体的侧壁上安装有电流连接器和信号连接器；安装在所述水冷板上的功率半导体器件；设置在所述功率半导体器件上的复合母排，所述复合母排的一端与所述功率半导体器件相连，另一端与所述电流连接器相连；布置在所述复合母排上方且固定于所述壳体的侧壁上的第一屏蔽板，在所述第一屏蔽板上安装有用于驱动所述功率半导体器件的驱动板；安装在所述驱动板上方的第二屏蔽板，在所述第二屏蔽板上安装有主控板和电源板；其中，所述主控板通过导线与所述信号连接器相连，所述电源板通过导线与所述主控板和所述驱动板相连。

在一个优选的实施例中，所述功率半导体器件构造为IGBT模块。

在一个优选的实施例中，在所述水冷板上安装有电容，所述电容周围安装有固定在所述水冷板上的电容支架，所述电容支架上包裹有绝缘套管。

在一个优选的实施例中，所述IGBT模块与所述电容通过所述复合母排形成电连接。

在一个优选的实施例中，在所述复合母排上设有直流母排，在所述IGBT模块上设有交流母排。

在一个优选的实施例中，在所述交流母排和所述直流母排上或所述电流连接器上安装有电流传感器。

在一个优选的实施例中，所述第二屏蔽板上安装有电压传感器，在所述电压传感器的下面布置有环氧布板，所述电压传感器通过导线与主控板相连。

在一个优选的实施例中，在所述壳体的相对的侧壁上对称布置有防水透气阀，所述防水透气阀的内部设有透气膜。

在一个优选的实施例中，在所述壳体的相对的侧壁外侧安装有水嘴，所述水嘴固定在水冷板上。

附图说明

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。

图1显示了根据本实用新型的电机控制器的立体结构。

图2显示了根据本实用新型的电机控制器的结构分解图。

图3显示了根据本实用新型的电机控制器的内部组件的立体结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。

图1显示了根据本实用新型的电机控制器100的立体图。如图1所示，电机控制器100呈长方体结构，包括壳体1。在壳体1的底面固定有水冷板18，在水冷板18上安装有水嘴17，水嘴17布置在壳体1的侧壁外侧。在在壳体1的顶端固定有盒盖2，从而形成了封闭的具有长方体结构的电机控制器100。

在电机控制器100的第一侧壁101的外侧安装有若干个交流连接器9。优选的是，在图1所示的实施例中，在电机控制器100的第一侧壁101的外侧安装有三个交流连接器9。在电机控制器100的与第一侧壁相对的侧壁外侧安装有若干个交流连接器9和若干个直流连接器11，且交流连接器9在直流连接器11的上方。优选的是，在图示实施例中，在电机控制器100的与第一侧壁相对的侧壁外侧安装有三个交流连接器9和两个直流连接器11。同时，在电机控制器100的与第一侧壁相邻的侧壁上部安装有若干个信号连接器25，在图1所示实施例中，优选安装了四个信号连接器25。

在一个实施例中，交流连接器9、四个直流连接器11和信号连接器25均采用面板安装式连接器，具体地说，上述连接器均设有方形法兰，在方形法兰上周向均匀开有通孔，在电机控制器100的壳体1的外壁的相应位置开有通孔。交流连接器9、直流连接器11和信号连接器25均通过螺栓和螺母固定连接在电机控制器100的侧壁上，其防护牢靠且安全性能高。

图2显示了根据本实用新型的电机控制器100的结构分解图。如图2所示，在电机控制器100的底面的水冷板18上安装有IGBT模块4。在IGBT模块4的四个拐角处均设有检测板21，用于电机控制器100的信号检测与状态监控。图3详细显示了电机控制器100的IGBT模块4与交流连接器9、直流连接器11相互连接的立体结构。如图3所示，在IGBT模块4的上方中部位置设置有复合母排6，复合母排6通过螺栓固定安装在IGBT模块4上。在复合母排6上通过螺栓连接有若干直流母排10，而在IGBT模块4上连接有若干交流母排7。例如在图实施例中，在复合母排6上优选安装了两个直流母排10，而在IGBT模块4上连接了六个交流母排7。交流母排7的一端从IGBT模块4引出，另一端与对应安装在电机控制器100的侧壁上的交流连机器9相连。直流母排10的一端从复合母排6引出，另一端与对应安装在电机控制器100的侧壁上的直流连接器11相连。

根据本实用新型，在部分或全部的交流母排7和直流母排10上安装有电流传感器8，在本实施例中优选在其中四根交流母排7上安装电流传感器8。在一个未示出的实施例中，电流传感器8也可以直接安装到部分或全部的交流母排7和直流母排10上，同样能够起到检测电流信号的功能。

此外，在水冷板18上还安装有电容5，电容5与IGBT模块4通过复合母排6形成电连接关系。在电容5的周围安装有电容支架23，电容支架23通过螺栓固定在水冷板18上，且处于紧靠IGBT模块4的位置，电容5安装在电容支架上，其结构牢靠稳定。同时电容支架上包裹有绝缘套管(未示出)，绝缘套管由热缩性材料制成，其有效地提升了电机控制器100的绝缘性能。

在一个未示出的实施例中，在水冷板18上还装有放电电阻器与温度继电器，分别用于实现对电容5的放电功能与对电机控制器100的温度保护功能。

在复合母排6的上方设有第一屏蔽板13，第一屏蔽板13通过固定组件如螺栓、挡块等固定于壳体1的侧壁上。在第一屏蔽板13上安装有用于驱动IGBT模块4的驱动板12，在图1所示实施例中，在第一屏蔽板13上安装有两块驱动板12。第一屏蔽板13为驱动板12提供支撑，且方便绑线，同时能够降低底部高压电路对驱动板12的电磁干扰。驱动板12不仅用于驱动IGBT模块4，同时对IGBT模块4起到一定的保护作用。

在驱动板12的上方设有第二屏蔽板15和16，第二屏蔽板15、16通过螺栓组件固定于壳体1的侧壁上。在第二屏蔽板15上安装有主控板14，主控板14通过导线与对应安装在电机控制器100的侧壁上的信号连机器11相连。其中，主控板14具有电机控制器100的逻辑控制、数据分析、IGBT脉冲信号生成、状态监测、故障保护、对外通讯等功能。

同时，在第二屏蔽板16上安装有电源板20和电压传感器19。电源板20通过导线与主控板14和驱动板12相连，能够转换外部输入控制电源，为控制电路与驱动板12供电。电压传感器19通过导线与主控板14相连，用于测量直流电压。在第二屏蔽板16上还安装有环氧布板22，环氧布板22布置在电压传感器19的下方，其增加了部件的电气间隙，提升了电机控制器100的绝缘性能。

在第二屏蔽板的上方安装有盒盖2，盒盖2通过螺栓安装在壳体1的顶端。在壳体1和盒盖2的接触面上布置有导电橡胶密封条3，其用于实现内部电磁对外部不干扰。在一个未示出的实施例中，电机控制器100的整体结构采用沟槽的形式实现密封，密封装置采用O型密封圈，外部接口连接器采用橡胶垫密封，从而实现整个电机控制器100的内部密封，避免内部电磁对外部的干扰。

另外，在电机控制器100的侧壁上安装有防水透气阀24。防水透气阀24通过螺母固定在电机控制器100的壳体1的外壁上，在图2所示实施例中，优选安装了两个防水透气阀24，且成对安装，对称布置。防水透气阀24的内部设有透气膜体，其利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差，仅允许气体分子通过的原理，当温度降低时，腔体内水蒸气的相对湿度增加，将促使其向腔体外移动，从而防止凝露现象的发生。同时腔体内部和外部的气压基本平衡，可解决内外压力变化可能导致的结构件变形、密封圈老化、失效等问题。

根据本实用新型的电机控制器100的内部结构采用叠层布置，在水冷板18上安装IGBT模块4，在IGBT模块4的上方，自下而上地依次布置复合母排6、驱动板12、主控板14、电压传感器19及电源板20，且每层之间布置有屏蔽板。同时，控制系统接线远离主电路电缆或母排，并与之垂直布置。这种结构提升了电机控制器100的EMC性能，同时使电机控制器100内部结构更加紧凑，进一步提高电机控制器100的功率密度和集成度，不仅节省了车内安装空间，还降低了成本。本实用新型提供的电机控制器100通过布置环氧布板22，在未增加额外尺寸的情况下，增加了高压器件的最小电气间隙和爬电距离，提高了电机控制器在高海拔环境下的环境适应性。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。