一种大功率高性能输出电机控制器的制作方法

本发明涉及电机控制器，尤其是涉及一种大功率高性能输出电机控制器。

背景技术：

1、随着新能源汽车技术的快速发展，新能源汽车的市场认可度也在不断提高。相对于传统的大功率燃油车，新能源汽车中的高端乘用车，对电驱系统的动力性能也提出了更高的需求。驱动电机控制器，作为新能源汽车的核心部件，其电功率的输出能力，直接决定了整车驱动功率的大小。

2、目前市场上，新能源汽车电机控制器，通常采用单独封装igbt模块，单个模块模块的功率通常使用功率在60～120kw。极少数模块如英飞凌hp-drive、hp2的模块，通过提高模块的峰值电流，最大功率可以达到160kw。若继续提升单个模块的功率，过大的电流将会带来模块热失效的风险。为解决模块功率的瓶颈和整车大功率的需求，主流新能源汽车厂商提出了两种解决方案，一是如特斯拉等，采用了单管模块并联的方式，来实现控制器输出功率的提升；二是，诸如小鹏、长城等，通过在整车上布置两套驱动电机和双电机控制器，从而实现整车动力性能的提升。

3、然而，对于方案一中，单管并联的方式，不可避免地会产生单个模块的均流均压效果差，模块的工艺一致性不稳定等一系列问题；方案二中，双电机控制器，本质仍是传统的控制器简单叠加。这就导致控制器体积增大，整体控制器的功率密度反而下降，且其内部零件繁多，结构也相对较为复杂，既增加了控制器的物料采购成本，也提升了控制器的制造难度，更不利于控制器高度集成化的设计。

4、为此，急需开发一种大功率高性能输出电机控制器，同时需要实现控制器结构简洁，装配方便。一方面，减少控制器内部的零件数量，降低控制器的物料成本；另一方面，也要实现控制器便于装配的制造需求。

5、现有技术方案一：公开号为cn213214174u的实用新型公开了一种功率模块并联式电机控制器，将两块功率模块通过铜排并联作为一相交流端，共使用了6块功率模块，从而组成了3相交流输出。该方案通过将两块模块并联，实现了单相交流输出功率的翻倍。不难发现，该方案存在对的缺陷是：模块布局复杂，通过铜排将模块两两并联后，电流传感器再监测并联后的铜排载流大小。这种方案，不但结构复杂，生产制造工艺难度大，且不能监测单独模块的输出能力，很难保证每个模块负载输出的一致性。尤其，并联中的一个模块失效后，会加大另一模块的承载负担，从而导致整个控制器的失效。

6、现有技术方案二：公开号为cn214102121u的实用新型公开了一种双电控集成方案，在单一集成的控制器箱体内部，设立了两块独立的igbt模块，相对应的也设置了两块独立的驱动控制电路板，从而实现一台控制器对两台驱动电机的控制。该方案的本质是将传统电机控制器的内部元器件，集成在一个控制器箱体内，从而实现单个控制器的功率输出能力翻倍。但相对于传统控制器，该方案将两个控制器的箱体合二为一，未能实现从技术角度大幅提高控制器输出功率密度的大幅提升，其内部结构和功率器件与传统控制器仍一致。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大功率高性能输出电机控制器，设计一种功率组件，将支撑电容器、散热板、功率模块叠层布局。支撑电容器通过散热板下断面冷却，三个大功率模块并排布置在散热板上方的散热池中。从而，保证了支撑电容器和大功率模块的温升可控。该方案，通过三块模块分别控制u、v、w三相交流输出，也成功地规避了现有技术方案一中的模块并联导致电流不均衡的问题；同时，也取代了现有技术方案二，不再是简单地将两个控制器安装在一个箱体内。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种大功率高性能输出电机控制器，包括大功率组件、输出电磁平整器、ac输出组件、箱体组件和箱盖，所述大功率组件、输出电磁平整器和ac输出组件均安装在所述箱体组件和箱盖之间，所述输出电磁平整器的输入端电气连接所述箱体组件的高压插件，输出端电气连接所述大功率组件；所述ac输出组件的一端电气连接大功率组件，另一端穿过所述箱体组件，用于电气连接驱动电机动力端子。

4、进一步地，所述大功率组件包括pcba板、大功率碳化硅模块、散热板、支撑电容器、转接支架组件和电流检测组件，所述大功率碳化硅模块固定在散热板上，所述pcba板电气连接所述大功率碳化硅模块的驱动pin针；所述转接支架组件的dc转接busbar接口的一端电气连接所述大功率碳化硅模块的模块直流端子，另一端电气连接所述支撑电容器的电容输出端子；所述支撑电容器的电容输入端子连接所述输出电磁平整器的平整器输出端子；所述电流检测组件的ac转接busbar接口的一端连接所述大功率碳化硅模块的模块交流端子，另一端连接所述ac输出组件。

5、进一步地，所述pcba板和散热板分别位于所述大功率碳化硅模块的顶部和底部，所述转接支架组件和电流检测组件均固定在散热板上，所述转接支架组件和电流检测组件分别位于所述大功率碳化硅模块的两侧，所述支撑电容器固定在散热板底部。

6、进一步地，所述大功率碳化硅模块的数量为三个，所述转接支架组件和电流检测组件均设有三个用于连接所述大功率碳化硅模块的端子，所述散热板设有三个模块散热池，所述模块散热池与大功率碳化硅模块一一对应。

7、进一步地，所述散热板的上表面设有模块散热池，下表面设有进水槽和出水槽；所述进水槽和出水槽均与所述模块散热池相贯通，所述散热板的下表面还设有水道盖板，该水道盖板位于所述进水槽和出水槽的外侧，并与所述散热板的下表面密封连接，所述水道盖板设有进水孔和出水孔，所述进水孔与进水槽的位置相对应，所述出水孔与出水槽的位置相对应。

8、进一步地，所述输出电磁平整器包括母排、一级滤波电容、一级磁芯、二级滤波电容、二级磁芯和固定整个输出电磁平整器的底座，所述一级磁芯和二级磁芯均为环状结构，围绕在母排的外侧；所述一级滤波电容和二级滤波电容均电气连接母排，所述母排的两端分别设有平整器输入端子和平整器输出端子，所述平整器输入端子、一级滤波电容、一级磁芯、二级滤波电容和二级磁芯依次分布，所述平整器输入端子电气连接所述箱体组件的高压插件，所述平整器输出端子电气连接所述支撑电容器的电容输入端子。

9、进一步地，所述ac输出组件包括ac输出支座、ac稳流磁芯和ac转接铜排，所述ac稳流磁芯和ac转接铜排均安装在所述ac输出支座上，所述ac稳流磁芯为环形结构，围绕在所述ac转接铜排外侧；所述ac转接铜排贯通所述ac输出支座，所述ac转接铜排的一端连接所述大功率组件，另一端穿过所述箱体组件，用于电气连接驱动电机动力端子。

10、进一步地，所述ac输出支座的上表面设有磁芯槽，以及位于磁芯槽内侧的ac动力孔，所述ac输出支座的下表面设有支座密封面，所述ac稳流磁芯灌封在磁芯槽内，所述ac转接铜排穿过所述ac动力孔，所述ac输出支座的支座密封面安装在箱体组件上。

11、进一步地，所述箱体组件为壳体结构，所述箱体组件的内侧设有电容槽和ac输出端口，所述大功率组件安装在所述电容槽内，所述ac输出端口为孔状结构，所述ac输出组件安装在ac输出端口上，并通过ac输出端口电气连接驱动电机动力端子。

12、进一步地，所述箱体组件的内侧还设有进水转接孔和出水转接孔，所述箱体组件的外侧设有进水管和出水管，所述进水管贯通连接进水转接孔，所述出水管贯通连接出水转接孔，所述进水转接孔和出水转接孔均连接所述大功率组件的散热板。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、(1)本发明的一种大功率高性能输出电机控制器，内部集成了一体叠层式大功率组件，整流逆变的igbt模块选用直接水冷的大功率碳化硅模块，并将支撑电容器、散热板、大功率碳化硅模块叠层布置为一种大功率组件，大幅地提高了支撑电容器和模块的功率输出能力，同时也实现了对支撑电容器和模块的热管控。

15、(2)本发明的一种大功率高性能输出电机控制器的内部结构，主要分为三个组件，分别为大功率组件、输入电磁平整器、ac输出组件，三个组件彼此间相互独立，控制器整机装配时，可独立安装拆卸；可以有效精简控制器内部的零件数量，有助于产品的批量化生产。

16、(3)本发明的一种大功率高性能输出电机控制器，内部集成了集成了电磁平整器和含有滤波磁环的ac输出组件，有效地提高了控制器的抗电磁干扰能力，也抑制了输出端尖峰电压对驱动电机的冲击。