集成电容、电机控制器及车辆

文档序号:365239 发布日期:2021-12-07 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 集成电容、电机控制器及车辆 (Integrated capacitor, motor controller and vehicle ) 是由 方林霞 陈万国 王浩宇 张星春 于 2020-06-04 设计创作,主要内容包括:本公开涉及一种集成电容、电机控制器及车辆,该集成电容包括极性相反且相对设置的第一电容母排和第二电容母排,所述第一电容母排上设置有第一容纳槽,所述第二电容母排上设置有与所述第一容纳槽相对设置的第二容纳槽,所述第一容纳槽和所述第二容纳槽共同形成用于容纳电机控制器中的元器件的容纳空间。通过将电机控制器中的元器件设置于集成电容上形成的容纳空间中,能够有效地利用两个电容母排之间的空间,提高空间利用率,使得整体结构更加紧凑。而且,将元器件设置于由电容母排形成的容纳空间中,便于通过电容母排来固定元器件,减小了固定件或支架的设置,也能够利用电容母排实现元器件之间的电连接,简化了线路的布置。(The utility model relates to an integrated electric capacity, machine controller and vehicle, this integrated electric capacity includes that polarity is opposite and relative first electric capacity that sets up arranges female arranging with the second electric capacity, be provided with first holding tank on female arranging of first electric capacity, female arranging of second electric capacity be provided with the relative second holding tank that sets up of first holding tank, first holding tank with the second holding tank forms the accommodation space that is used for holding the components and parts among the machine controller jointly. The components in the motor controller are arranged in the accommodating space formed in the integrated capacitor, so that the space between the two capacitor busbars can be effectively utilized, the space utilization rate is improved, and the overall structure is more compact. And set up components and parts in arranging the accommodation space that forms by the female row of electric capacity, be convenient for fix components and parts through the female row of electric capacity, reduced the setting of mounting or support, also can utilize the female electric connection that realizes between the components and parts of arranging of electric capacity, simplified the arranging of circuit.)

集成电容、电机控制器及车辆

技术领域

本公开涉及集成电容技术领域,具体地,涉及一种集成电容、电机控制 器及车辆。

背景技术

电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、 响应时间进行工作的集成电路。在电动车辆中,电机控制器的功能是根据档 位、油门、刹车等指令,将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电 能,来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态,或者将 帮助电动车辆刹车,并将部分刹车能量存储到动力电池中。它是电动车辆的 关键零部件之一。而电容组件是电机控制器中的核心组件之一,电容组件不 仅需要为两路逆变电路的逆变过程起到储能、滤波作用,还需要给外部配电 供电输出功能。能够同时满足这些功能的电容组件体积较为庞大,不仅增加 整个电机控制器的空间,还增加中间装配、开模等成本。

发明内容

本公开的目的是提供一种集成电容,结构紧凑,体积小,能够节省电机 控制器的空间。

为了实现上述目的,本公开提供一种集成电容、电机控制器及车辆,该 集成电容包括极性相反且相对设置的第一电容母排和第二电容母排,所述第 一电容母排上设置有第一容纳槽,所述第二电容母排上设置有与所述第一容 纳槽相对设置的第二容纳槽,所述第一容纳槽和所述第二容纳槽共同形成用 于容纳电机控制器中的元器件的容纳空间。

可选地,所述第一电容母排构造成第一凹字型结构,所述第一凹字型结 构的凹陷部形成为相应的所述第一容纳槽;所述第二电容母排构造成第二凹 字型结构,所述第二凹字型结构的凹陷部形成为相应的所述第二容纳槽。

可选地,所述第一电容母排包括间隔设置的第一母排和第二母排,所述 第一母排与所述第二电容母排的第一部分之间设置第一电容,所述第二母排 和所述第二电容母排的第二部分之间设置第二电容。

可选地,所述集成电容的一端设置有用于与电源正极连接的正极输入连 接件和用于与电源负极连接的负极输入连接件,所述集成电容还包括磁环、 第一Y电容和第二Y电容,所述正极输入连接件穿过所述磁环与所述第一 母排连接,所述负极输入连接件穿过所述磁环与所述第二电容母排连接,所 述第一Y电容、所述第二Y电容的两端分别与所述正极输入连接件和所述 负极输入连接件电连接,沿所述磁环的轴线方向所述第一Y电容和所述第二 Y电容分别设置于所述磁环的两侧,或,所述第一Y电容和所述第二Y电 容穿设于所述磁环。

根据本公开的另一方面还提供了一种电机控制器,该电机控制器包括上 述的集成电容和集成电感,所述集成电感与所述集成电容连接,且所述集成 电感设置于所述容纳空间中。

可选地,所述电机控制器还包括并联的第一功率模块和第二功率模块, 所述第一功率模块和所述第二功率模块并排连接于所述容纳空间的开口处, 且并排设置的所述第一功率模块和所述第二功率模块与所述集成电感背对 设置。

可选地,所述集成电容还包括第一连接件,所述第一连接件包括第一输 入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端,所述第一输入端、所述第二 输入端均与所述集成电感连接,所述第一输出端、所述第二输出端均与所述 第一功率模块连接。

可选地,所述集成电感包括第一电感和第二电感,所述第一电感的第一 端和所述第二电感的第一端共接于所述集成电容的第二母排连接;所述第一 电感的第二端与所述第一连接件的所述第一输入端连接,所述第二电感的第 二端与所述第一连接件的所述第二输入端连接。

可选地,所述第一功率模块包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第一 桥臂变换器,所述第一连接件的第一输出端与所述第一相桥臂电连接,所述 第一连接件的第二输出端与所述第二相桥臂电连接;

所述第一相桥臂、所述第二相桥臂和所述第一桥臂变换器的第一端均与 所述集成电容的第一母排连接;

所述第一相桥臂、所述第二相桥臂和所述第一桥臂变换器的第二端均与 所述集成电容的第二电容母排连接;

所述第二功率模块包括第二桥臂变换器,所述第二桥臂变换器的第一端 均与所述集成电容的第一母排连接;

所述第二桥臂变换器的第二端均与所述集成电容的第二电容母排连接。

根据本公开的另一方面,还提供了一种车辆,该车辆包括第一电机、第 二电机和上述的电机控制器,所述第一电机与所述电机控制器的第一功率模 块上设置的输出端连接,所述第二电机与所述电机控制器的第二功率模块上 设置的输出端连接,所述电机控制器用于控制所述第一电机和/或所述第二电 机。

通过上述的技术方案,通过将电机控制器中的元器件设置于集成电容上 形成的容纳空间中,能够有效地利用两个电容母排之间的空间,减小用于容 纳元器件而额外增加的空间,使得整体结构更加紧凑。而且,将元器件设置 于由电容母排形成的容纳空间中,便于通过电容母排来固定元器件,减小了 固定件或支架的设置,便于进一步地缩小整体结构的体积,节约生产成本, 与此同时,也能够利用电容母排实现元器件之间的电连接,简化了线路的布 置,进一步地精简了结构。

本公开的其他特征和优点将在随后的

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与 下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。

图1是本公开一种实施方式的集成电容的立体结构示意图;

图2是本公开一种实施方式的集成电容的立体结构示意图,其中示出了 电容;

图3是本公开一种实施方式的安装有壳体的集成电容的立体结构示意图;

图4是本公开一种实施方式的电机控制器的集成电感的立体结构示意图;

图5是本公开一种实施方式的电机控制器的后视示意图;

图6是本公开一种实施方式的电机控制器的拓扑示意图。

附图标记说明

100-集成电容;10-第一电容母排;11-第一母排;12-第二母排;13-第一 容纳槽;20-第二电容母排;21-第二容纳槽;25-第一电容;26-第二电容; 15-容纳空间;31-正极输入连接件;32-负极输入连接件;33-磁环;34-第二 连接件;35-第一连接件;351-第一输入端;352-第二输入端;353-第一输出 端;354-第二输出端;361-第一Y电容;362-第二Y电容;41-第一功率模块; 411-第一相桥臂;412-第二相桥臂;413-第一桥臂变换器;42-第二功率模块; 421-第二桥臂变换器;50-集成电感;51-第一电感;52-第二电感;60-正负极 引脚;71-高压采样负极端子;72-高压采样正极端子;73-共负极铜排;74- 共正极铜排;75-功率模块三相输出端子;200-电机控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是, 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。

在本公开中,在未作相反说明的情况下,“内、外”是指腔体的内部为 “内”,腔体以外为“外”。此外,本公开实施例中使用的术语“第一”、“第 二”等是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。

为了在满足电机控制器200的需求的同时,缩小集成电容100的体积, 在本公开中,如图1-5所示,提供了一种集成电容100,该集成电容100包 括极性相反且相对设置的第一电容母排10和第二电容母排20。第一电容母 排10上设置有第一容纳槽13,第二电容母排20上设置有与第一容纳槽13 相对设置的第二容纳槽21。第一容纳槽13和第二容纳槽21共同形成用于容 纳电机控制器200中的元器件的容纳空间15。该电机控制器200中的元器件包括集成电感50以及用于逆变和升压的功率模块。

通过将电机控制器200中的元器件设置于集成电容100上形成的容纳空 间15中,能够有效地利用两个电容母排之间的空间,减小用于容纳元器件 而额外增加的空间,使得整体结构更加紧凑。而且,将元器件设置于由电容 母排形成的容纳空间15中,便于通过电容母排来固定元器件,减小了固定 件或支架的设置,便于进一步地缩小整体结构的体积,节约生产成本,与此 同时,也能够利用电容母排实现元器件之间的电连接,简化了线路的布置, 进一步地精简了结构。

在本公开中对电容母排上容纳槽的开设位置不作限制,例如,电容母排 的端部设置容纳槽。可选地,在本公开一种实施方式中,如图1-3所示,第 一电容母排10构造成第一凹字型结构,第一凹字型结构的凹陷部形成为相 应的第一容纳槽13;第二电容母排20构造成第二凹字型结构,第二凹字型 结构的凹陷部形成为相应的第二容纳槽21。

通过使得将第一电容母排10和第二电容母排20构造成凹字型结构,使 得电容母排能够围绕容纳空间15设置,进而使得电容母排能够围绕该容纳 空间15中的元器件设置,从而便于通过电容母排为位于容纳空间15中元器 件供电,减少了线路的布置,也便于通过电容母排来固定位于容纳空间15 中的元器件,减少了固定件和支架的设置,便于简化并缩小整体结构。另外, 也通过电容母排能够围绕该容纳空间15中的元器件来对该元器件进行了一 定的防护。

为了对设置于集成电容100中的集成电感50和功能模块等元器件提供 电容,在本公开的一种实施方式中,如图1所示,第一电容母排10包括间 隔设置的第一母排11和第二母排12。第二母排12包括第一部分和第二部分。 第一母排11与第二电容母排20的第一部分之间设置第一电容25,第二母排 12和第二电容母排20的第二部分之间设置第二电容26。

因此,第一电容母排10和第二电容母排20构成两个电容,第一电容25 可用于升压功率模块的储能和滤波,第二电容26可用于逆变功率模块的储 能和滤波,从而能够满足具有升压功能的电机控制器200的需求。

为了能够提高抗干扰能力,在本公开的一种实施方式中,如图1-2所示, 集成电容100的一端设置有用于与电源正极连接的正极输入连接件31和用 于与电源负极连接的负极输入连接件32。集成电容100还包括磁环33、第 一Y电容361和第二Y电容362。正极输入连接件31穿过磁环33与第一母 排11连接。负极输入连接件32穿过磁环33与第二电容母排20连接。第一 Y电容361、第二Y电容362的两端分别与正极输入连接件31和负极输入 连接件32电连接。沿磁环33的轴线方向第一Y电容361和第二Y电容362 分别设置于磁环33的两侧,或,第一Y电容361和第二Y电容362穿设于 磁环33。

相对于常规技术中将EMC(电磁兼容)调整组件外置,会额外增加装 置的体积,在本公开中,通过将磁环33和第一Y电容361和第二Y电容362 集成在集成电容100的直流输入端上,能够调节整个装置的EMC,与此同 时也简化了元器件的布置和线路的连接,使得整体结构更加紧凑,便于缩小 装置的体积。

在本公开的另一方面,还提供了一种电机控制器200,该电机控制器200 包括上述的集成电容100和集成电感50,集成电感50与集成电容100连接, 且集成电感50设置于容纳空间15中。

该电机控制器200通过利用上述的集成电容100,将集成电感50设置于 集成电容100上形成的容纳空间15中,能够有效地利用两个电容母排之间 的空间,提高了空间利用率,使得整体结构更加紧凑。而且,将集成电感50 设置于由电容母排形成的容纳空间15中,便于通过电容母排来固定集成电 感50,减小了固定件或支架的设置,便于进一步地缩小电机控制器200的整 体结构的体积。与此同时,也便于利用电容母排对集成电感50供电以及实 现集成电感50与其他元器件之间的电连接,简化了线路的布置,进一步地 精简了电机控制的结构。而且将集成电感50与集成电容100紧靠布置不仅 能够减少铜排的使用,而且能够减少寄生电感。将集成电容100与集成电感 50组合使用,使该组合件具有在升压过程的储能功能得到保障。

在本公开的一种实施方式中,如图5和图6所示,电机控制器200还包 括并联的第一功率模块41和第二功率模块42,第一功率模块41和第二功率 模块42并排连接于容纳空间15的开口处,且并排设置的第一功率模块41 和第二功率模块42与集成电感50背对设置。可选地,第一功率模块41和 第二功率模块42构造成板状结构,且并排连接,并排连接的第一功率模块 41和第二功率模块42搭接在容纳空间15的开口上。换言之,第一功率模块 41和第二功率模块42层叠在电容母排上。能够利用电容母排为第一功率模 块41和第二功率模块42供电的同时实现了对功率模块的固定,也便于功率 模块与其他元器件的电连接。

将集成电感50设置于容纳空间15中,并将第一功率模块41和第二功 率模块42并排连接于容纳空间15的开口处,能够有效利用容纳空间15容 纳集成电感50后所剩余的空间,提高空间利用率,使得电机控制器200整 体结构更加紧凑,并能够通过第一功率模块41和第二功率模块42封堵容纳 空间15的开口,对集成电容100起到了一定的防护作用。

上述的集成电容100中的第一电容25与第一功率模块41和集成电感50 并联,第二电容26并联于第二功率模块42。第一功率模块41和集成电感 50用于调整电压,第二功率模块42用于逆变。第一电容25用于第一功率模 块41的储能和滤波,第二电容26用于第二功率模块42的储能和滤波。

在常规的技术中,动力电池的输出端直接与逆变电路连接,因此,动力 电池输出的电池电压要严格满足逆变电路需求,从而,需要对动力电池的输 出电压进行控制,进而需要在动力电池与电容组件之间增设电压调整组件, 以致既提升了成本,也由于存在电压调整组件、动力电池以及电容组件的装 配难度大的问题,进而也提升了装配成本。

而在本申请中,通过设置能够调节电压的第一功率模块41和集成电感 50,将电压进行调整后提供给第二功率模块42进行逆变,因此即使在直流 母线输入电压较低时不满足逆变电路的直流母线电压输入时,也能够完成逆 变过程。而且,相比于在动力电池与电容组件之间增设电压调整组件,将调 整电压组件集成在集成电容100上,能够在实现调节电压的功能的同时,尽 量减小对结构体积的增大,直接将功率模块固定在电容母排上,装配简单, 不会额外增加过多的装配成本。

在本公开中对如何实现集成电感50与功率模块之间的电连接不作限制, 例如可通过电线连接。可选地,在一种实施方式中,如图1-3所示,集成电 容100还包括第一连接件35,第一连接件35包括第一输入端351、第二输 入端352、第一输出端353和第二输出端354,第一输入端351、第二输入端 352均与集成电感50连接,第一输出端353、第二输出端354均与第一功率 模块41连接。可选地,第一连接件35沿第一电容母排10或第二电容母排 20的轮廓走线,且第一连接件35的第二端延伸至集成电感50的背面以与第 一功率模块41电连接。通过设置第一连接件35来实现集成电感50与功率 模块之间的电连接,连接点更加牢固,电流传输更加稳定,也便于后续的灌 胶操作。

可选地,在本公开一种实施方式中,如图4和图6所示,集成电感50 包括第一电感51和第二电感52。第一电感51的第一端和第二电感52的第 一端共接于集成电容100的第二母排12连接,可选地,集成电容100还设 置有第二连接件34,第二连接件34的一端与第二母排12连接,另一端与第 一电感51的第一端和第二电感52的第一端连接;第一电感51的第二端与 第一连接件35的第一输入端351连接,第二电感52的第二端与第一连接件 35的第二输入端352连接。

一个电感和一相桥臂能够构造成一个电压调整模组,通过设置第一电感 51和第二电感52,能够与两相桥臂构造成两个电压调整模组,在对电压进 行调整时,通过交替控制两个电压调整模组,能够提高对电压的调整效率。

在本公开中对电压调整组件的具体构成不作限制,只要调节电压即可, 如图6所示,第一功率模块41包括第一相桥臂411、第二相桥臂412和用于 逆变的第一桥臂变换器413,集成电容100的第一连接件35的第一输出端 353与第一相桥臂411电连接,可选地,第一输出端353连接于第一相桥臂 411的中间位置。

集成电容100的第一连接件35的第二输出端354与第二相桥臂412电 连接,可选地,第一输出端353连接于第一相桥臂411的中间位置。

第一相桥臂411、第二相桥臂412和第一桥臂变换器413的第一端均与 集成电容100的第一母排11连接。第一相桥臂411、第二相桥臂412和第一 桥臂变换器413的第二端均与集成电容100的第二电容母排20连接。

第二功率模块42包括第二桥臂变换器421,第二桥臂变换器421的第一 端均与集成电容100的第一母排11连接。第二桥臂变换器421的第二端均 与集成电容100的第二电容母排20连接。

第一相桥臂411与第一电感51共同构成用于调节电压的第一电压调节 模组,第二相桥臂412与第二电感52共同构成用于调节电压的第二电压调 节模组。因此,通过第一功率模块41和集成电感50能够调节电压。第一功 率模块41和第二功率模块42中的桥臂变换器均可用于逆变。而且通过第一 电容母排10和第二电容母排20实现第一相桥臂411、第二相桥臂412和第 一桥臂变换器413的并联,而且能够利用第一电容母排10和第二电容母排20为第一功率模块41和第二功率模块42供电以及实现功率模块与其他元器 件的电连接,减少了线路的布置。

可选地,经过第一功率模块41升压后的各个负极端子通过共负极铜排 73在集成电容100内部共连;经过第一功率模块41升压后的各个正极端子 通过共正极铜排74在集成电容100内部共连,如此设置能够减少铜排的使 用,方便线路的布置。

可选地,第一电容母排10和第二电容母排20的其中一者连接有多个正 极引脚,另一者连接有多个负极引脚,正极引脚和负极引脚均朝向容纳空间 15延伸,一个正极引脚和一个负极引脚构成一对正负极引脚60,其中一部 分正负极引脚60与第一功率模块41连接,另一部分正负极引脚60与第二 功率模块42连接。

可选地,上述的电机控制器200还包括第一驱动板,第一驱动板与第一 功率模块41连接,第一驱动板用于驱动第一功率模块41。第二驱动板,第 二驱动板与第二功率模块42连接,第二驱动板用于驱动第二功率模块42。 控制板,控制板分别与第一驱动板、第二驱动板连接,控制板通过第一驱动 板驱动第一功率模块41,和/或通过第二驱动板驱动第二功率模块42。

可选地,集成电容100上还设置有高压采样负极端子71和高压采样正 极端子72,升压后的直流电通过该高压采样负极端子71和高压采样正极端 子72与控制板上的采样端子连接进行采样、监控、并处理。

为了进一步增加电机控制器200的可靠性,在一种实施方式中,将各个 元器件固定于集成电容100上后,对整个装置进行灌胶,通过灌胶固定不仅 能够减少模块的固定、安装、零件成本,而且灌胶能够增加安规的可靠性。 再者,通过对集成电容100灌胶能够解决短距离的安规不够的问题及铜排散 热问题。

该电机控制器200的原理大致如下:参考图6,外部电源的高压直流电 通过集成电容100上设置的正极输入连接件31和负极输入连接件32输入至 集成电容100上,通过集成电容100上设置的磁环33、第一Y电容361和 第二Y电容362来改善EMC,然后通过第二连接件34将高压直流电输入至 集成电感50中,高压直流电通过集成电感50中的第一电感51和第二电感 52储能后,通过第一连接件35输出至第一功率模块41,通过第一功率模块 41的电压调整部分和集成电感50进行升压,在此升压过程中第一电容25 对该升压过程起到储能和滤波的作用,然后,升压后的直流电被第一功率模 块41中的逆变部分和第二功率模块42进行逆变,将直流电逆变成交流电, 在此逆变过程中第二电容26对该逆变过程起到储能和滤波的作用,最后由 第一功率模块41和第二功率模块42设置的功率模块三相输出端子75输出 交流电供电机负载使用。

根据本公开的另一方面还提供了一种车辆,该车辆包括第一电机、第二 电机和上述的电机控制器200,第一电机与电机控制器200的第一功率模块 41上设置的输出端连接,第二电机与电机控制器200的第二功率模块42上 设置的输出端连接,电机控制器200用于控制第一电机和/或第二电机。因此 可通过电机控制器200分别控制第一电机和第二电机。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限 于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开 的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征, 在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的 重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其 不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。

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