一种电动车及其功率模组、电机控制器、动力总成的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车领域，特别涉及一种电动车及其功率模组、电机控制器、动力总成。


背景技术：

2.现有的电动车设有一个交流电机控制器，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。
3.电机控制器内的功率单元接收蓄电池输出的直流电，并将直流电逆变转换成交流电向电机输出，因此每一个功率模块对应于三相电机的一相，用于向电机输出u、v、w三相电源中的一相电源。每一功率模块设有两个接收直流电源的端子，分别用于接收正极电源及负极电源，并设有一个电流输出端子，向电机的一相输出电流信号。并且，两个直流电源端子与电流输出端子之间需要设置可控开关器件如功率管和电容，功率管可为晶闸管或igbt等，用于对直流电进行控制，在工作时功率管会产生废热，故一般需要对功率管进行散热处理。
4.但现有的电机控制器主要着眼于功率元件的散热，对于用于安装各种元件的pcb板，如驱动板、控制板的散热效果不佳。


技术实现要素：

5.本实用新型的第一个目的在于提供一种功率模组布局方案，在保证对功率元件散热的同时，改善对其具有的pcb板的散热效果。
6.本实用新型的第二目的在于提供一种基于上述功率模组的电机控制器、动力总成以及电动车。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种功率模组，包括控制板、散热器、驱动板以及功率管组件，所述控制板、所述散热器以及所述驱动板依次层叠布置，所述控制板与所述驱动板电气连接，所述功率管组件焊接于所述驱动板，且所述控制板、所述驱动板以及所述功率管组件分别与所述散热器导热接触。
9.优选地，所述功率管组件包括多个功率管，各个所述功率管通过固定结构平铺固定于所述散热器朝向所述驱动板的一侧表面上。
10.优选地，所述散热器上设置有穿透其厚度方向的避让过孔，所述驱动板与所述控制板中的一个上的排针穿过所述避让过孔与所述驱动板与所述控制板中的另一个上的排母插接配合。
11.优选地，所述避让过孔将所述散热器内腔分隔为至少两条并联的流道，所述流道至少经过所述散热器上用于设置所述功率管组件的位置。
12.优选地，所述控制板与所述散热器之间以及所述驱动板与所述散热器之间分别设置有导热层。
13.一种电机控制器，包括：
14.控制器箱体；
15.如上任意一项所述的功率模组，所述功率模组设置于所述控制器箱体内。
16.优选地，所述功率模组的散热器的进出水口分别与所述控制器箱体上的进出水口密封对接。
17.优选地，所述功率模组的驱动板与所述控制器箱体的内壁之间填充有导热胶层。
18.一种动力总成，包括电机、变速箱以及如上任意一项所述的电机控制器，所述电机控制器与所述电机连接，所述电机与所述变速箱相连。
19.优选地，所述变速箱与所述电机构成l形结构，所述电机控制器设置于所述变速箱与所述电机的间隙中。
20.优选地，所述电机控制器的控制器箱体上的进出水口接入所述动力总成的冷却循环系统。
21.一种电动车，所述电动车包括如上任意一项所述的动力总成。
22.由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种功率模组，该功率模组包括控制板、散热器、驱动板以及功率管组件，其中，控制板、散热器以及驱动板依次层叠布置，即控制板与驱动板分别设置于散热器的两侧，控制板与驱动板电气连接，控制板与驱动板之间的电气连接可以绕过散热器实现，也可以直接穿过散热器实现，功率管组件焊接于驱动板，且控制板、驱动板以及功率管组件分别与散热器导热接触，散热器的制冷面与控制板、驱动板或功率管组件的发热面之间可以为直接接触，也可以在散热器的制冷面与控制板、驱动板或功率管组件的发热面之间设置导热板或导热材料涂层，导热板包括但不限于陶瓷导热板、铜板，导热材料涂层包括但不限于导热硅脂，需要说明的是，驱动板上除了功率管组件外还包括其他的元件，如铜排、电容组件、排针等等；上述功率模组不仅将功率管组件与散热器导热接触，还通过将控制板以及驱动板分别设置于散热器两侧并使控制板以及驱动板分别与散热器导热接触，实现散热器同时对控制板以及驱动板进行散热，实现散热器对功率模组整体的良好散热。
23.本实用新型还提供了一种电机控制器、动力总成以及电动车，由于该电机控制器、动力总成以及电动车均采用了上述功率模组，该功率模组由于其良好的散热效果有助于提高电机控制器、动力总成和电动车的运行稳定性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的功率模组的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的功率模组的爆炸图；
27.图3为本实用新型实施例提供的功率模组的剖视图；
28.图4为本实用新型实施例提供的驱动板的结构示意图；
29.图5为本实用新型一种实施例提供的装配有功率管组件的散热器的结构示意图；
30.图6为图5的爆炸图；
31.图7为本实用新型另一种实施例提供的装配有功率管组件的散热器的结构示意图；
32.图8为本实用新型提供的散热器的内部结构示意图；
33.图9为本实用新型提供的散热器的上盖板的结构示意图；
34.图10为本实用新型提供的散热器的上盖板的仰视图；
35.图11为本实用新型提供的散热器的下盖板的结构示意图；
36.图12为本实用新型实施例提供的电机控制器的爆炸图；
37.图13为本实用新型实施例提供的电机控制器的内部结构俯视图；
38.图14为本实用新型实施例提供的电机控制器的内部结构的剖视图；
39.图15为本实用新型实施例提供的动力总成的结构示意图。
40.其中：
41.100为功率模组；110为控制板；120为散热器；121为上盖板；122为下盖板；123为散热器的出水口；124为散热器的进水口；125为第一螺孔柱；126为第二螺孔柱；127为陶瓷导热板；128为固定孔；129为菱形齿；1210为第一过孔；1211为第二过孔；130为驱动板；131为三相交流铜排；132为膜电容；133为直流输出铜排；134为驱动排针；135为功率管；136为滤波电容；140为u形弹片；150为交流接线座；200为电机控制器；210为大盖；211为小盖；220为箱体；230为水嘴；240为信号端子；250为直流正负极端子；260为直流接线座；270为紧固件。
具体实施方式
42.本实用新型的核心之一是提供一种功率模组布局方案，以保证对功率元件散热的同时，改善对其具有的pcb板的散热效果。
43.本实用新型的另一核心是提供一种基于上述功率模组的电机控制器、动力总成以及电动车。
44.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
45.请参阅图1-图3，图1为本实用新型实施例提供的功率模组的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的功率模组的爆炸图，图3为本实用新型实施例提供的功率模组的剖视图。
46.本实用新型实施例中公开了一种功率模组100，用于电动车的动力总成，该功率模组100包括控制板110、散热器120、驱动板130以及功率管组件。
47.其中，控制板110、散热器120以及驱动板130依次层叠布置，即控制板110与驱动板130分别设置于散热器120的两侧，控制板110与驱动板130电气连接，控制板110与驱动板130之间的电气连接可以绕过散热器120实现，也可以直接穿过散热器120实现，功率管组件焊接于驱动板130，需要说明的是，除功率管组件外，驱动板130上还焊接有其他元器件，比如，驱动板130上还设置有三相交流铜排131、电容组件(膜电容132、滤波电容136)、直流输出铜排133、驱动排针134等元件，如图4所示；控制板110、驱动板130以及功率管组件分别与
散热器120导热接触，散热器120的制冷面与控制板110、驱动板130或功率管组件的发热面之间可以为直接接触，也可以在散热器120的制冷面与控制板110、驱动板130或功率管组件的发热面之间设置导热板或导热材料涂层，导热板包括但不限于陶瓷导热板127、铜板，导热材料涂层包括但不限于导热硅脂。
48.综上所述，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的功率模组100不仅将功率管组件与散热器120导热接触，还通过将控制板110以及驱动板130分别设置于散热器120两侧并使控制板110以及驱动板130分别与散热器120导热接触，实现散热器120同时对控制板110以及驱动板130进行散热，实现散热器120对功率模组100整体的良好散热。
49.如图3所示，控制板110与散热器120之间形成有间隙x1,驱动板130与散热器120之间分别形成有间隙x2，间隙x1与间隙x2内设置有导热层，具体地，该导热层为导热胶层或者其他任意能够填充间隙x1与间隙x2的导热材料层，这种结构一方面可以增加散热器120对控制板110以及驱动板130的散热效果，另一方面可以是功率模组100形成一个更加稳固的整体。
50.现有设计中，功率管组件多采用立式并联结构，导致功率模组100的发热量较为集中，不利于散热，为此在本实用新型实施例中，功率管模组采用了平铺式设计，如图5和图6所示，功率管组件包括多个功率管135，功率管135可采用igbt等常规功率器件或开关器件，各个功率管135通过固定结构平铺固定于散热器120朝向驱动板130的一侧表面上，各个功率管135可直接与散热器120相接触，也可以在散热器120上设置导热结构，该导热结构包括陶瓷导热板127、或其他材质的导热板、或导热硅脂、或导热板与导热硅脂相结合的结构，然后将功率管135置于上述导热结构上以增加两者之间的热传递效率。
51.通过上述功率管模组的平铺式设计以及散热器120中置，控制板110与驱动板130分设于两侧的布局结构，能够起到降低整机高度，进而降低动力总成高度的作用，便于动力总成在整车上的布置，增加动力总成的使用范围。
52.在图5和图6提供的实施例中，为了实现散热器120与功率管135的紧密接触，固定结构为u形弹片140，u形弹片140将功率管135夹持于散热器120上。
53.当然也可以采用其他方式实现功率管135与散热器120的紧密接触，如图7所示，在该实施例中，功率管135通过粘胶层紧密贴附在散热器120表面，在其他实施例中，还可以将上述两种方式结合使用，即先通过粘胶层将功率管135粘附于散热器120，然后再通过u形弹片140夹紧，实现对功率板的双重固定。
54.作为优选地，散热器120上设置有穿透其厚度方向的避让过孔，驱动板130与控制板110中的一个上的排针穿过避让过孔与驱动板130与控制板110中的另一个上的排母插接配合，这种结构不仅避让驱动排针134以方便驱动板130与控制板110的连接，还利用驱动板130与控制板110之间的连接结构对散热器120进行了限位，便于后续的装配。
55.具体地，如图8所示，散热器120由上盖板121以及下盖板122构成，上盖板121与下盖板122密封配合围成供冷却液流过的腔体，上盖板121上设置有第一过孔1210，下盖板122上设置有第二过孔1211，第一过孔1210在腔体内的一端开口的周围设置有环形凸台，该环形凸台与下盖板122密封配合并包围下盖板122上的第二过孔1211从而形成上述的避让过孔。
56.如图9和图11所示，上盖板121上设置有用于与控制板110连接的第一螺孔柱125，
下盖板122上设置有用于与驱动板130连接的第二螺孔柱126，下盖板122上在四角处以及中心处分别设置有第二螺孔柱126，为了避让中心处的第二螺孔柱126，下盖板122上的第二过孔1211由三个孔构成，三个孔中相邻的两个之间设置有第二螺孔柱126。
57.进一步地，为提高散热器120的散热效率，散热器120的内壁上还设置有散热翅片、散热齿、散热凸台等增加散热器120与冷却水接触面积的结构，以增加换热效率。
58.如图8和图10所示，散热器120的上盖板121的内壁上设置有多个阵列排布的向下盖板122方向延伸的菱形齿129以增加上盖板121与冷却水的接触面积，进而提升对设置于散热器120的上盖板121上的功率管135的散热效果。
59.如图5-图9所示，上盖板121长度方向上的两端设置有与腔体连通的进水口124以及出水口123，散热器120可通过该进水口124与出水口123接入动力总成的冷却循环系统，实现对功率管135的散热。
60.进一步优化上述技术方案，避让过孔将散热器120内腔分隔为至少两条并联的流道，各个流道并联于散热器120进水口124与出水口123之间，流道至少经过散热器120上用于设置功率管组件的位置。
61.基于上述功率模组100，本实用新型实施例还提供了一种电机控制器200，请参阅图12，该电机控制器200包括控制器箱体以及如上述实施例所述的功率模组100，功率模组100设置于控制器箱体内。
62.具体地，如图12所示，控制器箱体包括箱盖以及箱体220，箱盖与箱体220围成容纳功率模组100的空间，其中，箱盖包括大盖210以及小盖211，大盖210上设置有接线孔，小盖211可开启地设置于大盖210上，以实现对接线孔的封闭和打开，在应用时，可以拆掉小盖211进行直流线束接线操作；箱体220内除上述的功率模组100外，还容纳有交流接线座150以及直流接线座260，交流接线座150与功率模组100上的三相交流铜排131连接，且交流接线座150的端子从箱体220上的开口深处至控制器箱体外，箱体220的外壁上设置有信号端子240以及直流正负极端子250，直流正负极端子250与直流接线座260连接。
63.箱体220内设置有用于与散热器120的进水口密封对接的控制盒进水口以及用于与散热器120的出水口密封对接的控制盒出水口，控制盒进水口在箱体220外的一端压接有水嘴230，控制盒出水口在箱体220外的一端与电机的进水口密封插接。
64.如图12和图13所示，箱体220内对应散热器120两端的位置上还分别设置有第三螺孔柱，散热器120两端设置有贯穿散热器120厚度方向的固定孔128，固定孔128，紧固件270穿过固定孔128与第三螺孔柱配合将散热器120固定在箱体220内。
65.进一步优化上述技术方案，如图14所示，功率模组100的驱动板130与控制器箱体的内壁之间形成有间隙x3，间隙x3中填充有导热胶层，这样在驱动板130的两侧均设置有导热胶层，能够实现对驱动板130的更有效散热，有助于降低功率模组100的整体温度。
66.基于上述功率模组100以及电机控制器200，本实用新型实施例还提供了一种动力总成，如图15所示，该动力总成包括电机、变速箱以及如上述实施例所述的电机控制器200，电机控制器200与电机连接，电机与变速箱相连，由于该动力总成采用了如上所述的电机控制器200，因此动力总成的有益效果请参考上述实施例。
67.进一步优化上述技术方案，如图15所示，变速箱与电机构成l形结构，电机控制器200设置于变速箱与电机的间隙中，这种布置结构体积紧凑，整体高度低，解决动力总成适
用小型车及高度空间不足的车型应用问题。
68.作为优选地，电机控制器200的控制盒上的进出水口接入电机的冷却循环系统，实现冷却液由电机控制器200的水嘴230进入经过功率模组100中的散热器120，然后流出到电机对电机进行散热。
69.基于上述动力总成，本实用新型实施例还提供了一种电动车，该电动车采用上述实施例中的动力总成，因此该电动车的有益效果请参考上述实施例。
70.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
71.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。