一种油冷电驱动系统用大功率控制器的制作方法

本发明涉及大功率控制器，尤其是涉及一种油冷电驱动系统用大功率控制器。

背景技术：

1、常规的驱动电机一般都是采用冷却液冷却，受限于散热的效率，驱动电机功率输出很难达到200kw以上，而采用油冷技术搭配扁线工艺的驱动电机，不仅散热效率得到提高，带有更高槽满率的扁线工艺也使得驱动电机系统的功率密度大幅提升。现有技术仍存在以下不足：1、目前匹配油冷电机的控制器常常使用高频的碳化硅功率模块，在高频的工况下，控制器的核心逆变器件要承受极高的尖峰电压反复冲击，需要重点考虑对逆变器件的保护设计；2、以往采用水冷圆线设计的二合一或三合一驱动系统，电机和控制器常共用一个水道系统，不需要考虑三相处油气密封，但对于油冷电机系统来说，电机内部的冷却油脂常常汽化并通过三相连接处扩散到控制器内部，控制器的防油密封性设计必须需要重点考虑的；3、以往常规的电驱系统对控制器电磁兼容要求最多是满足带载class 3，控制器中只需设置3阶或4阶滤波组件就可达到要求，但对于大功率的油冷电驱系统，由于应用的电压等级和频率更高，电磁干扰更为突出，则要求控制器能够满足带载class 5电磁兼容的要求，更高的电磁兼容等级也有助于解决驱动电机轴电流腐蚀问题，而当前开发的滤波组件仅仅通过y电容和磁环前后搭配组成，不能满足整车对控制器电磁兼容的要求。

2、因此，急需开发一款油冷电驱动系统用大功率控制器，对控制器存在的电磁兼容、可靠性和防油密封性问题进行规避和优化，从而使得整个控制器具有高滤波能力、高可靠性和高防油密封性等优点。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种油冷电驱动系统用大功率控制器。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种油冷电驱动系统用大功率控制器，包括安装壳、防护盖，以及设于安装壳内的前端抗干扰组件、输入接头、储能器、功率逆变组件、输出装置和散热模块，所述输入接头、前端抗干扰组件、储能器、功率逆变组件和输出装置依次连接；

4、所述前端抗干扰组件包括安装载体、整流板组件、第一磁芯、第二磁芯、金属扣板、正极铜钣金、负极铜钣金、第一组y安规电容和第二组y安规电容，所述安装载体包括塑料本体，以及设于塑料本体上的第一磁芯安装槽和第二磁芯安装槽，所述整流板组件设于安装载体上并与第一磁芯安装槽和第二磁芯安装槽依次布置，所述第二组y安规电容设于第一磁芯安装槽和第二磁芯安装槽之间，所述第一组y安规电容整流板组件第一磁芯安装槽之间，所述第一磁芯安装槽顶部开口，朝向整流板组件和第二磁芯安装槽的侧面上用于正极铜钣金和负极铜钣金通过的条形孔，所述金属扣板与第一磁芯安装槽配合以封闭顶部开口，所述第一磁芯包括上u型磁芯和下u型磁芯，所述正极铜钣金和负极铜钣金设于上u型磁芯和下u型磁芯之间，

5、所述输出装置包括u相铜钣金、v相铜钣金、w相铜钣金、上盖板、交流端磁芯和下承载座，所述交流端磁芯安装于下承载座内并由上盖板固定，所述u相铜钣金、v相铜钣金、w相铜钣金穿过交流端磁芯设置。

6、所述安装载体上设有一号槽和二号槽，所述一号槽位于整流板组件和第一磁芯安装槽之间，所述第一组y安规电容设置于一号槽中，所述第二组y安规电容设置于二号槽中，且所述一号槽和二号槽的顶部与第一磁芯安装槽的顶部齐平。

7、所述整流板组件包括覆铜导流板，以及设于覆铜导流板上的板载y安规电容、板载x安规电容和金属弹片，所述板载y安规电容、板载x安规电容位于覆铜导流板的第一面上，所述金属弹片位于覆铜导流板的第二面上。

8、所述下承载座内设有的磁芯安装槽，所述交流端磁芯置于所述磁芯安装槽中后通过环氧胶灌封固定。

9、所述输出装置还包括旋变线束，所述旋变线束固定于承载座上，旋变线束内有橡胶密封块，所述的橡胶密封块四周设有用于径向密封的条状筋条，相邻两条筋条构成用于u型成真空负压的唇形结构。

10、所述控制器还包括用于吸收高频工况下功率逆变组件中半导体器件的开关噪声和尖峰电压的吸收电容组件，所述吸收电容组件连接于储能器与功率逆变组件之间，所述吸收电容组件包括吸收板、吸收电容和金属弹片，所述吸收电容设有多个，设于吸收板的第一面上，所述金属弹片设于吸收板的第二面上。

11、所述前端抗干扰组件、储能器、吸收电容组件、功率逆变组件依次布置于安装壳内。

12、所述安装壳内设有密封腔和密封槽，所述下承载座与密封槽配合形成平面密封，所述橡胶密封块安装在密封腔内形成径向密封。

13、所述散热模块包括进水管、出水管和设于进水管、出水管之间的冷却管路，所述进水管和出水管固定在安装壳的两侧。

14、所述第二磁芯为跑道型磁芯。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1、发明的控制器具有优异的滤波性能：随着整车对emc等级的提高，仅靠4阶滤波可能无法完全过滤掉某些特定频率段的电磁信号干扰，因此，在前端增加了集成度很高的整流板组件，该整流板组件内部集成了六个y安规电容和2个x安规电容，能够同时过滤差模干扰和共模干扰；与后边4阶(电容-电感-电容-电感)组合成前端抗干扰组件，极大的提高了整个滤波组件对不同频率段的滤波效果；同时，在三相输出部分增加纳米晶材质的交流端磁芯用于过滤交流端的高频的共模电磁干扰，有利于抑制电机轴电流的产生。通过上述这样组合的滤波结构设计能够满足整车对控制器带载class 5的电磁兼容要求。

17、2、具有很高的可靠性：在储能器与半导体器件之间加入吸收电容组件，该组件上有6个y安规电容用于吸收半导体器件在高频开关下所产生的开关噪声，这样的设计可以有效规避掉半导体器件在高频工况下对储能器的纹波电压造成波动的情况，防止储能器出现热失效现象；同时，也能减少对母线电压产生震荡，避免对电池端造成损伤。

18、3、具有优异防油密封性，本发明是为扁线油冷驱动电机适配的大功率控制器，驱动电机在恶劣的高温工况下，其内部冷却油脂常常汽化并通过三相连接处扩散到控制器内部，本申请将控制器的安装壳三相区域设置密封槽结构并与下承载座底面配合形成平面密封；旋变线束采用定制化的橡胶密封块实现与安装壳的密封腔径向密封，确保驱动机控制器防油密封的有效性。

技术特征：

1.一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，包括安装壳(10)、防护盖(1)，以及设于安装壳(10)内的前端抗干扰组件(2)、输入接头(3)、储能器(4)、功率逆变组件(8)、输出装置(9)和散热模块，所述输入接头(3)、前端抗干扰组件(2)、储能器(4)、功率逆变组件(8)和输出装置(9)依次连接；

2.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述安装载体(2-7)上设有一号槽(2-7-2)和二号槽(2-7-4)，所述一号槽(2-7-2)位于整流板组件(2-1)和第一磁芯安装槽(2-7-3)之间，所述第一组y安规电容(2-10)设置于一号槽(2-7-2)中，所述第二组y安规电容(2-8)设置于二号槽(2-7-4)中，且所述一号槽(2-7-2)和二号槽(2-7-4)的顶部与第一磁芯安装槽(2-7-3)的顶部齐平。

3.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述整流板组件(2-1)包括覆铜导流板(2-1-4)，以及设于覆铜导流板(2-1-4)上的板载y安规电容(2-1-1)、板载x安规电容(2-1-2)和金属弹片(2-1-3)，所述板载y安规电容(2-1-1)、板载x安规电容(2-1-2)位于覆铜导流板(2-1-4)的第一面上，所述金属弹片(2-1-3)位于覆铜导流板(2-1-4)的第二面上。

4.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述下承载座(9-6)内设有的磁芯安装槽(9-6-1)，所述交流端磁芯(9-5)置于所述磁芯安装槽(9-6-1)中后通过环氧胶灌封固定。

5.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述输出装置(9)还包括旋变线束(9-7)，所述旋变线束(9-7)固定于承载座(9-6)上，旋变线束(9-7)内有橡胶密封块(9-7-1)，所述的橡胶密封块(9-7-1)四周设有用于径向密封的条状筋条，相邻两条筋条构成用于u型成真空负压的唇形结构。

6.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述控制器还包括用于吸收高频工况下功率逆变组件(8)中半导体器件(8-1)的开关噪声和尖峰电压的吸收电容组件(6)，所述吸收电容组件(6)连接于储能器(4)与功率逆变组件(8)之间，所述吸收电容组件(6)包括吸收板(6-2)、吸收电容(6-1)和金属弹片(6-3)，所述吸收电容(6-1)设有多个，设于吸收板(6-2)的第一面上，所述金属弹片(6-3)设于吸收板(6-2)的第二面上。

7.根据权利要求6所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述前端抗干扰组件(2)、储能器(4)、吸收电容组件(6)、功率逆变组件(8)依次布置于安装壳(10)内。

8.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述安装壳(10)内设有密封腔(10-1)和密封槽(10-2)，所述下承载座(9-6)与密封槽(10-2)配合形成平面密封，所述橡胶密封块(9-7-1)安装在密封腔(10-1)内形成径向密封。

9.根据权利要求8所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述散热模块包括进水管(7)、出水管(11)和设于进水管(7)、出水管(11)之间的冷却管路，所述进水管(7)和出水管(11)固定在安装壳(10)的两侧。

10.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动系统用大功率控制器，其特征在于，所述第二磁芯(2-6)为跑道型磁芯。

技术总结
本发明涉及一种油冷电驱动系统用大功率控制器，包括安装壳、防护盖，以及设于安装壳内的前端抗干扰组件、输入接头、储能器、功率逆变组件、输出装置和散热模块，所述输入接头、前端抗干扰组件、储能器、功率逆变组件和输出装置依次连接；在前端增加了集成度很高的整流板组件，该整流板组件内部集成了多个电容，能够同时过滤差模干扰和共模干扰；与后边4阶组合成前端抗干扰组件，极大的提高了整个滤波组件对不同频率段的滤波效果；同时，在三相输出部分增加交流端磁芯用于过滤交流端的高频的共模电磁干扰，有利于抑制电机轴电流的产生。与现有技术相比，本发明提供能够满足整车对控制器带载CLASS 5的电磁兼容要求的同时提高结构紧凑度。

技术研发人员：陈登峰,位超群,叶茂,刘家博
受保护的技术使用者：上海汽车电驱动有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12