电机控制器及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电机控制器领域，尤其是涉及一种电机控制器及车辆。


背景技术：

2.相关技术中，针对低端电动车或者小功率电机控制器，电机需求低功率，高功率密度，体积要求小型化，成本要求要低，安全性同时也要保证。电机控制器核心零部件功率器件在体积小型化的要求下散热需求加强，当前行业普遍采用强制风冷，此方案散热能力提升，但是会导致整车成本增加；另一种方案采用自然风冷，该方案成本低，但是控制器体积需要增加，同时在低速启动阶段，由于风速小，可能存在功率芯片过温导致动力受限的状态，由于该控制器本来功率就比较小，动力受限严重影响用户体验。因此，现阶段电机控制器的散热效果均不理想，进行对电机控制器的温度控制研究极为重要。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机控制器，该电机控制器在车辆启动或电机控制器大负载的情况下避免了短时间内的热量过高，同时集成度高，密封性好，工艺的难度低，不易发生短路风险。
4.根据本实用新型的电机控制器包括：控制器壳体，所述壳体内形成有第一容纳部；功率器件，所述功率器件设置于所述第一容纳部内；第一散热件，所述第一散热件内部储存有相变介质且适于通过所述相变介质相变吸收所述功率器件的热量；第二散热件，所述第二散热件设置有传热面，所述传热面与所述功率器件和/或所述第一散热件抵接，所述第二散热件适于与冷却介质接触以降低所述功率器件和/或所述第一散热件的温度。
5.根据本实用新型的电机控制器，通过设置第一散热件利用内部存储的相变介质解决了短时间内的热量过高，并且相变介质收容于第一散热件内部没有泄露的风险，提高了电机控制器的可实施性，减少电机控制器发生短路风险；同时，电机控制器设置有第二散热件，第二散热件利用散热介质进行散热，提高了电机控制器的散热能力，丰富了电机控制器的散热路径，保证了电机控制器在使用过程中的可靠性。
6.根据本实用新型的一个实施例。所述第一散热件设置于所述功率模块与所述第二散热件之间且所述第一散热件具有第一导热面和第二导热面，所述第一导热面与所述功率器件贴合设置，所述第二导热面与所述传热面设置。
7.根据本实用新型的一个实施例。所述第一散热件包括：导热壳体，所述导热壳体内形成一端敞开的相变介质容纳腔；密封盖，所述密封盖设置与所述壳体上且封闭所述一端，所述密封盖背离所述相变介质容纳腔的一侧形成有所述第一导热面。
8.根据本实用新型的一个实施例。所述导热壳体厚度方向上的另一端形成有适于与所述第二散热件贴合的第二导热面。
9.根据本实用新型的一个实施例。所述第一散热件构造为环形散热件，所述环形散
热件的内周形成有环形散热面，所述第二散热件形成有凸起部，所述凸起部的自由端形成适于与所述功率器件贴合的第一传热面，所述凸起部的外周形成有与所述环形散热面接触的第二传热面。
10.根据本实用新型的一个实施例。所述第一容纳部的底壁形成有在厚度方向贯通的贯通槽，所述第一散热件的至少部分嵌设于所述贯通槽。
11.根据本实用新型的一个实施例。所述第二散热件包括：散热壳体，所述散热壳体形成有适于容纳至少部分第一散热件的散热腔，所述散热腔的底壁与所述第一散热件的第二导热面贴合设置；散热翅片，所述散热翅片设置于所述壳体背离所述散热腔的外表面。
12.根据本实用新型的一个实施例。电机控制器还包括：母线电容，所述控制器壳体内形成有适于容纳所述母线电容的第二容纳部。
13.根据本实用新型的一个实施例。所述第二容纳部朝向所述散热壳体的一侧与所述散热腔的底壁贴合设置。
14.下面简单描述根据本实用新型的车辆。
15.根据本实用新型的车辆中设置有上述实施例中任意一项那个所述的电机控制器，由于根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中的电机控制器，因此该车辆在启动或电机控制器大负载的情况下避免了短时间内的热量过高，同时集成度高，密封性好，工艺的难度低，不易发生短路风险。
16.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是根据本实用新型实施例的电机控制器的结构示意图；
19.图2是根据本实用新型实施例的电机控制器的爆炸图；
20.图3是根据本实用新型实施例的电机控制器的另一个方向的爆炸图；
21.图4是根据本实用新型实施例的第一散热件的剖视图；
22.图5是根据本实用新型另一个实施例的第一散热件与第二散热件的配合示意图。
23.附图标记：
24.控制器壳体10，密封槽11
25.第二容纳部20
26.第二散热件30，散热翅片31，散热腔32，凸起部33
27.功率器件40
28.母线电容50
29.第一散热件60，螺栓61，密封盖62，相变介质63，导热壳体64
30.贯通槽70。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.相关技术中，将相变材料置于电机控制器的壳体内部，需要保证密封性，工艺难度大，工艺效果不好会导致相变材料在相变时发生挥发，材料挥发到控制器内部，可能导致控制器失效。
33.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的一种电机控制器。
34.根据本实用新型的电机控制器包括控制器壳体，功率器件40、第一散热件60和第二散热件30，壳体内形成有第一容纳部，功率器件设置于第一容纳部内，第一散热件60内储存有相变介质且适于通过相变介质相变吸收功率器件40的热量，第二散热件30设置有传热面，传热面与功率器件40和/或第一散热件60抵接，第二散热件30适于与冷却介质接触以降低功率器件40和/或第一散热件60的温度。
35.本实用新型为了避免功率器件40发生短路等风险，通过设置第一散热件60，并在第一散热件60的内部存储有相变介质，以适于在短时间且大负载的情况下，将功率器件40所产生的大量热量在第一散热件60内的相变介质相变的过程中吸收，从而避免电机控制器在短时间内的热量过高，提高了电机控制器的可靠性。
36.此外，本实用新型中还设置有第二散热件30，第二散热件30可以用于对第一散热件60和/或功率期间进行散热，以满足第一散热件60的散热需求以及功率器件40在正常工况下的散热需求，第二散热件30可以通过与外界的冷却介质接触将热量传导，从而将功率器件40所产生的热量导出。
37.这里需要说明的是，用于对第二散热件30进行冷却的冷却介质可以是液体或气体，可以理解为第二散热件30为风冷散热或是液冷散热。
38.根据本实用新型的电机控制器，通过设置第一散热件60利用内部存储的相变介质解决了短时间内的热量过高，并且相变介质收容于第一散热件60内部没有泄露的风险，提高了电机控制器的可实施性，减少电机控制器发生短路风险；同时，电机控制器设置有第二散热件30，第二散热件30利用散热介质进行散热，提高了电机控制器的散热能力，丰富了电机控制器的散热路径，保证了电机控制器在使用过程中的可靠性。
39.本技术的电机控制器集成了相变散热和风冷散热，在散热效果相同的条件下，降低了工艺的难度，可实施性更高，同时相变介质可以根据需求进行更换，选择不同熔点、沸点的相变介质，以满足相应工况下的需求。
40.根据本实用新型的一个实施例，第一散热件60设置于功率模块与第二散热件30之间第一散热件60具有第一导热面和第二导热面，第一导热面与功率器件40贴合设置，第二导热面与传热面贴合设置，第一散热件60位于功率模块与第二散热件30之间，这里所说的之间是指传热路径上的之间，功率模块所产生的热量首先传导至第一散热件60，第一散热件60通过第一传热件吸收来自功率模块所产生的热量，第一散热件60再将所吸收的热量传导至第二散热件30中，利用第二导热面与传热面的贴合，实现热量的传递，最终由第二散热件30将功率模块所产生的热量传递至外界的冷却介质中。
41.根据本实用新型的一个实施例，第一散热件60包括导热壳体64和密封盖62，导热壳体64内形成有一段敞开的相变介质容纳腔，相变介质容纳于相变介质容纳腔内，密封盖
62设置在壳体上并封闭导热壳体64的一端，密封盖62背离相变介质容纳腔的一侧形成有用于与功率器件40贴合的第一导热面，密封盖62可拆卸的设置，使相变介质容纳腔内的相变介质可以进行更换和补充，使第一散热件60模块化，可以随时进行更换，根据不同类型的功率器件40对第一散热件60内的相变介质进行替换，灵活性好适应广泛。
42.根据本实用新型的一个实施例，导热壳体64厚度方向上的另一端形成有适于与第二散热件30贴合的第二导热面，第二导热面用于与第二散热件30接触进行传热，第二导热面的面积大于或等于第一导热面的面积，从而提高了第一散热件60与第二散热件30之间的接触面积，提高了第一散热件60与第二散热件30之间的传热速度，加快了电机控制器的散热效率。
43.根据本实用新型的一个实施例，第一散热件60构造为环形散热件，环形散热件的内周形成有环形散热面，第二散热件30形成有凸起部33，凸起部33的自由端形成有适于与功率器件40贴合的第一传热面，凸起部33的外周形成有与环形散热面接触的第二传热面。第一散热件60构造为环形，第一散热件60的端面与功率器件40接触，从而通过内部相变介质的相变吸收短时间内的大热量。环形散热件上形成有用于容纳至少部分第二散热件30的连接通道，而第二散热件30上所设置的凸起部33穿设了连接通道，在凸起部33的端部形成第一传热面以用于与功率器件40接触，利用第二散热件30对功率器件40进行散热，同时凸起部33的外周与连接通道的内周壁接触，以令第二散热件30通过凸起部33进行散热，使第二散热件30的热量通过第一散热件60进行传导。
44.根据本实用新型的一个实施例，第一容纳部的底壁形成有在厚度方向贯通的贯通槽70，第一散热件60的至少部分嵌设于贯通槽70，贯通槽70避让第一散热件60以便将第一散热件60安装于第一容纳部内，可减少电机控制器的体积。
45.在本实用新型的一些实施例中，电机控制器还包括控制器壳体10，控制器壳体10内形成有用于容纳功率器件40的第一容纳部，第一散热件60的第一传导面构造为第一容纳部的至少部分内壁，可以理解为，第一散热件60嵌设在控制器壳体10上，或是在控制器壳体10上设置有开口，而第一散热件60的至少部分位于开口内，而第一散热件60的第一传导面形成了第一容纳部内壁的一部分，并与功率器件40贴合。通过将第一散热件60的第一传导面构造为第一容纳部内壁的一部分可以提高电机控制器的集成度，减少电机控制器的体积。
46.根据本实用新型的一个实施例，第二散热件30包括散热壳体和散热翅片31，散热壳体形成有适于容纳至少部分第一散热件60的散热腔32，散热腔32的底壁与第一散热件60的第二导热面贴合设置。散热壳体的端面与控制器壳体10的底壁之间通过紧固连接，散热壳体内形成的散热腔32可以用于容纳第一散热件60，提高电机控制器整体的集成度，同时防止第一散热件60内部的相变介质泄露，还可以实现对于电机控制器底部的密封。
47.散热翅片31设置于散热壳体的底部，电机控制器可以安装于车辆上，而在车辆行驶过程中，气流经过散热翅片31以将热量带走，当然，散热翅片31可以收容于冷却水道中，通过液体冷却介质对第二散热件30进行散热。散热翅片31的设置提高了第二散热件30与冷却介质的接触面积，提高了散热效果。
48.根据本实用新型的一个实施例，电机控制器还包括母线电容50，控制器壳体10上设置有适于容纳母线电容50的第二容纳部20，所述第二容纳部20朝向所述散热壳体的一侧
与所述散热腔32的底壁贴合设置。第二容纳部20内部形成有用于容纳母线电容50的电容容纳腔，而第二容纳部20的底壁与电容容纳腔正对，并且第二容纳部20与散热腔32的底壁贴合，从而利用第二散热件30将母线电容50所产生的热量导出。
49.下面简单描述根据本实用新型的车辆。
50.根据本实用新型的车辆中设置有上述实施例中任意一项那个所述的电机控制器，由于根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中的电机控制器，因此该车辆在启动或电机控制器大负载的情况下避免了短时间内的热量过高，同时集成度高，密封性好，工艺的难度低，不易发生短路风险。
51.下面根据本实用新型的一个具体实施例描述根据本实用新型的电机控制器。
52.电机控制器包括控制器壳体10，功率器件40，母线电容50，第一散热件60及第二散热件30。
53.在本实用新型中，第一散热件60内部装有一种相变材料，可以是固固相变；本实用新型针对电动车在刚启动、车速低、发热严重且散热风量严重不足的情况下，利用相变材料相变时吸收大量潜热特性，快速降低功率芯片温度，达到快速降温的目的，不影响用户在启动阶段的驾驶感受。
54.与常规散热型有很大的不同，由于相变材料只发生物理状态的转变、无运动部件且不消耗能量、可靠性高，膨胀收缩性小，导热性好,原料廉价易得，不靠温差散热，不受外界环境温度变化的影响，使元件或设备始终稳定在需要的温度上，可用于振动、冲击、加速度等恶劣的力学条件下工作。
55.在本实用新型中，功率器件40固定在控制器壳体10，第一散热件60紧贴功率器件40，且同时固定在控制器壳体10，电动车起步时，功率器件40发热，热量被第一散热件60快速吸收存储起来，保证功率器件40工作在合适的温度；同时第一散热件60将热量通过第二散热件30将热量慢慢传导到空气中。
56.与现有技术方案对比，本实用新型采用第一散热件60利用相变介质进行吸热，在整车加速或者启动时，利用相变材料在形变时吸收大量潜热，存储在第一散热件内，然后通过第二散热件30的壳体与散热针翅片将热量慢慢传导出去。
57.本实用新型采用一种集成相变材料及风冷散热的电机控制器，在电动车在刚启动、车速低、发热严重且散热风量严重不足的情况下，利用相变材料相变时吸收大量潜热特性，快速降低功率芯片温度，达到快速降温的目的，不影响用户在启动阶段的驾驶感受，同时降低整车成本。
58.进一步地，控制器壳体10内部形成有第一容纳部，第一容纳部提供各个零部件安装和固定位置，起到防尘防水的作用；母线电容50，吸收高压母线上的杂波；功率器件40，被驱动板控制，将高压直流电转换为三相交流电，控制电机驱动；第一散热件60，集成相变材料，吸收功率器件50工作产生的热量；第二散热件30，将第一散热件60中的热量传导到空气中。
59.如图1及图2所示，功率器件40固定安装在控制器壳体10上；母线电容50固定内嵌在控制器壳体10上的第二容纳部20内部；第一散热件60从控制器壳体10底部固定，相变材料嵌入控制器壳体10内部，与功率器件40底部紧密贴合，所含缝隙采用导热胶等进行黏合。第二散热件30安装在电机控制器下方位置，第二散热件30从外部包围第一散热件60及第二
容纳部20下方凸出台阶面；第二散热件30内部空腔底面与第一散热件60及第二容纳部20下表面贴合进行散热，可采用导热胶实现连接。在本实施例中，第二散热件30可实现给功率器件40散热的同时，满足母线电容50的散热需求。
60.如图3所示，第二散热件30表面附有散热翅片31，散热翅片31的散热方向可以根据实际电动车辆安装位置调整，满足最大散热效率即可；第一散热件60与控制器壳体10采用螺栓61连接固定，在控制器壳体10与第一散热件60的安装面上设计有密封槽11，可在密封槽11中加入密封圈解决第一散热件60与控制器壳体10之间的密封问题。
61.如图4所示，本实用新型提供一种第一散热件60，所述包含导热壳体64、相变材料63及密封盖62；导热壳体64可为任何导热率高的金属，在具体实施例中，本实用新型使用铝材或铜材；相变材料63在相变时吸收大量潜热，降低功率芯片的温度，在具体实施例中，本实用新型使用基于碳基的固固相变材料，相变温度为70℃，导热系数为5w/m.k，该物质相变温度处于功率器件限制功率的前端，发生相变时形变量小，有利于散热板结构设计，状态稳定；作为拓展方案，在具体实施例中，本实用新型也可使用其他形态的相变材料；
62.密封盖62：在导热壳体64中装入相变材料63后，可加入密封盖62；密封盖62可采用直接焊接的形式与导热壳体64进行焊接密封，可以采用螺栓连接，加入密封圈的形式实现密封效果。
63.从上述方案可以看出，在电机控制器中使用相变材料制成的第一散热件，利用相变材料相变时大量吸收热量的特性，能够快速降低温度，在具体实施例中，电机控制器工作时，温度达到70℃时，相变材料发生形变，此时快速吸收热量，将温度稳定在70℃，保证器件不会限功率，保证用户体验，提高了器件寿命；同时通过壳体与散热器将温度慢慢传导到空气中，当温度低于70℃时，此时相变材料将存储的热量慢慢释放，恢复到相变之前的形态，第一散热件60中的相变材料63可以进行更换。
64.如图5，第一散热件60可被替换为环形的第一散热件65结构；控制器壳体32内部空腔中伸出吸热体33与功率模块40贴合，实现风冷直接散热。在此方案中，风冷散热、金属导热为主要散热方式，在功率模块40出现大电流冲击时，环形的第一散热件65即可吸收从功率模块传至吸热块33上的热量，实现辅助降低温度的目的。当温度趋于平缓后，相变材料将热量直接通过第二散热件散热，而不会对功率模块40有影响。
65.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
66.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
68.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。