专利名称：混合动力轿车用交流电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于混合动力车辆的动力装置，特别涉及混合动力轿车交流电机控制器的改进。
背景技术：
交流驱动正在逐步取代直流驱动而应用于风机、水泵的恒速拖动以及电力机车、电动汽车(简称电动车)的调速驱动系统之中。而交流电机、三相异步电机以及开关磁阻电机是应用最为广泛的三种交流电机，其中，交流电机无转子损耗，效率较高、功率密度高、结构简单，基于以上优点，所以交流电机广泛应用于伺服驱动系统、中小功率机床主轴驱动、机器人系统应用等，较大容量也应用于太阳能泵以及风能利用系统等，而在混合动力轿车系统中，更是得到了广泛的应用。在混合动力轿车中，由于空间位置的限制，如何使控制器在同等功率的条件下，既使控制器的体积达到最小，同时又安装调试方便，控制器又能很好满足对电动车驱动性能的要求是研制开发者要解决的关键技术问题之一。
在混合动力轿车领域中，电机控制器将作为一种产品走向产业化。结构合理紧凑、安装快捷、调试方便、安全性能高是未来电机控制器所应具备的最基本条件，也是最重要的特点。在同等功率的条件下，既能使控制器的结构合理，又能使控制器满足整车驱动性能的要求，已成为大家共同关心的研制开发要解决的问题。
图3和图4所示为已有技术一种典型的混合动力轿车交流电机控制器的侧面剖视图和正面剖视图。其中包括箱体300，主控板304，屏蔽板305，电解电容上支架306，电解电容411、412、413，电解电容下支架308，安普接插件414、415，功率及其驱动模块310、313，水冷却底板311，DC-DC模块312，箱盖303，直流母线极板409、410，正相直流母线401、负相直流母线402，U相403、V相404、W相405，A相406、B相407、C相408的接线端口。
各元器件的布置如图3、图4所示DC-DC模块312安装在机箱的底部，水冷却底板311安装在DC-DC模块312的上方，功率及其驱动模块310、313安装在水冷却底板311上，电解电容411、412、413由电解电容下支架308固定于箱体300中，并通过直流母线极板409、410连接。主控制板304通过屏蔽板305安装于电解电容上支架306上，并固定在箱体300上，位于控制器的最上方；正相401、负相402，U相403、V相404、W相405，A相406、B相407、C相408的接线端口及安普接插件414、415分别位于箱体300的两个侧面上。
从以上控制器元器件安装布置中，现有混合动力轿车交流电机控制器的结构比较复杂，并且存在以下缺点①水冷却底板现有系统中，水冷却底板311和箱体300分离，位于箱体300的中下部，致使安装复杂，抗震性能较差，同时体积较大。②出线方式没有单独的出线盒，安装不便，其中401、402为直流母线接线端口；403、404、405和406、407、408分别为主电机和ISG电机的三相电缆接线端口；实践证明该种接线方式电磁干扰较重，从而严重影响了系统的稳定性。③安装和调试复杂由于主控板位于控制器的最上方，而且控制器仅有一个上端盖303，因此箱体300的高度太高，致使调试和更换其它部件时，首先要将主控板304和屏蔽板305拆掉。这样就增加了拆装步骤，也增大了主控板非正常损坏的可能性，因而给系统带来了安全隐患，并导致效率低下。④DC-DC模块312安装于控制器的底部，不利于该模块的散热，而且不方便调试。⑤集成度低，抗震性能差，导致系统不稳定，同时成本较高。⑥箱体300和箱盖303采用钣金结构，致使控制器受力时容易变形，从而使控制器内主控板304以及其它部件随之受力变形，并严重影响了系统的稳定性和使用寿命。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种混合动力轿车交流电机控制器，在吸取其它同类型控制器体积庞大、安装调试复杂，导致效率低下的经验教训的基础上，改进了主回路的安装结构，改进了两电机三相电缆U相、V相、W相，A相、B相、C相的接线结构，将控制器机箱分成DC-DC和主电路两大模块，这两大模块既独立又统一，将箱体和水冷却底板铸为一体，直流母线极板直接联接，使其电感及电压尖峰、控制器的体积都明显减小。
本实用新型控制器，其主要构成元器件包括箱体、上端盖，主控板及其屏蔽板，功率及其驱动模块，电解电容，电解电容上支架，电解电容下支架，直流母线电流传感器，直流母线极板，连接极板，正相、负相，U相、V相、W相，A相、B相、C相，出线盒；DC-DC模块，下端盖。
其中水冷却底板与控制器底座铸为一体；主控板位于机箱的最上部，其下面通过屏蔽板进行屏蔽；功率及其驱动模块固定于机箱水冷却底板上；直流母线电流传感器固定于直流母线正连接极板上；电解电容通过电容下支架平放于功率及其驱动模块的上方；C型吸收回路紧贴于电解电容上。电解电容通过直流母线正负极板连接，然后又由连接极板连接至出线盒内，两个电机的三相交流电缆U相、V相、W相，A相、B相、C相，均通过连接极板连接于出线盒内，其中四个相电流传感器均安装于出线盒内。DC-DC模块安装于机箱底部屏蔽盒内。
本实用新型具有以下效果和优点①集成度高本实用新型将混合动力轿车中两个交流电机的驱动控制模块集成到一个控制器中，实现了由一个控制器控制两台电机，提高了系统的集成度，从而有效解决了控制器体积庞大的难题，同时使系统各模块的资源得到了合理的应用，节约了成本，最大限度地提高了系统的性价比。
②将控制器的箱体、箱盖合而为一，而且上端盖从机箱的中上部打开，这样打开上端盖以后，使其高度降低了将近1/2，这样控制器内部所有器件的安装都可以在四周敞开的环境下进行，最后在内部安装完成的基础上再加上端盖；需要调试和更换内部部件时，只需要将上端盖打开，控制器内部就能完全敞开，操作人员可以很方便地安装、拆卸、调试以及更换内部部件，给安装和调试带来了极大的方便。
③出线盒本实用新型创造性地采用了出线盒的叠层接线方式，正相、负相、A相、B相、C相、U相、V相、W相均由出线盒引出，并采用叠层结构正相和负相直流母线通过极板和连接极板并行分布于控制器的内侧边沿，中间由绝缘板进行绝缘；A相、B相、C相和U相、V相、W相分别并行出线，中间由绝缘板进行绝缘，这样，根据右手螺旋定则，能使各个小环路的电磁感应干扰相互抵消；即使正相和负相之间的电磁干扰互相抵消；A相、B相、C相之间的电磁干扰互相抵消；U相、V相、W相之间的电磁干扰互相抵消。这样既节约了空间，又很好地抑制了电磁干扰。
④本控制器机箱采用铸铝结构并将水冷却底板融于箱体之中，处于箱体的中下部，从而将上下两部分的模块都可以很好地进行冷却；这样较之现有系统，提高了系统的冷却效率，增强了系统的稳定度和抗震性能，简化了安装程序。
⑤DC-DC模块本实用新型增加了下端盖，从而使DC-DC模块成为一个相对独立的系统。安装和调试时，只需将控制器倒置并打开下端盖，操作人员就可以方便地安装和调试DC-DC模块，同时提高了该模块的冷却效率，又可以很好地抑制电磁干扰。
⑥在同等的功率条件下，本实用新型控制器体积较之现有系统小，同时又能满足整车对驱动系统的需求。
总之，本实用新型归纳起来主要以下特点1.采用了二合一(控制两台电机)的结构方式；2.采用了出线盒的接线方式；3.主电机和ISG电机的U、V、W和A、B、C三相交流电缆出线采用了叠层结构，大大抑制了电磁干扰；4.采用铸造技术，将水冷却底板融于箱体中，提高了冷却效率。这种结构大大减小了系统的体积，改善了系统的性能，同时使得安装调试方便，为批量生产时提高效率，节约成本提供了方便。通过改变控制器的结构，使控制器的结构合理紧凑、安装快捷、调试方便，并且增强了控制器内部主控板的屏蔽效能。
图1为本实用新型混合动力轿车交流电机控制器的侧面剖视图。
图2为本实用新型混合动力轿车交流电机控制器的正面剖视图(图1之A-A剖视)。
图3为现有混合动力轿车交流电机控制器的侧面剖视图。
图4为现有混合动力轿车交流电机控制器的正面剖视图(图3之B-B剖视)。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本实用新型。
本实用新型混合动力轿车交流电机控制器如图1和图2所示。
其中主要包括上端盖104，箱体106，主控板103，屏蔽板114，电解电容上支架100，电解电容202、203、204，电解电容下支架112，安普接插件222、223，功率及其驱动模块108、109，DC-DC模块110，下端盖111，直流母线正负极板200、201，直流母线接线柱208、209，直流母线电流传感器205，连接极板206、207，U相213、V相211、W相212，A相216、B相215、C相214，出线盒210。
其中水冷却底板107与控制器箱体106铸为一体；功率及其驱动模块108、109紧贴于箱体106的水冷却底板107上；电解电容202、203、204通过电解电容下支架112平放于功率及其驱动模块108、109的上方；C型吸收回路紧贴于电解电容202、203、204上。主控板103位于控制器的最上部，其下通过电解电容上支架100进行固定，并通过屏蔽板114进行屏蔽；直流母线电流传感器205固定于直流母线正连接极板207上；电解电容通过直流母线正负极板200、201连接，然后又由连接极板206、207连接至出线盒210内，两个电机的三相交流电缆U相213、V相211、W相212，A相216、B相215、C相214，均通过连接极板连接于出线盒210内，其中四个相电流传感器均安装于出线盒210内。DC-DC模块110安装于机箱底部屏蔽盒内。
按本实用新型技术方案制造的一台功率为10/28Kw(ISG电机/主电机)混合动力交流电机控制器，其外型尺寸为长343mm×宽288mm×高238mm。而已有技术控制器的结构，其外型尺寸为长374mm×宽214mm×高239mm。
权利要求1.混合动力轿车用交流电机控制器，包括上端盖(104)，箱体(106)，主控板(103)，屏蔽板(114)，电解电容上支架(100)，电解电容(202)、(203)、(204)，电解电容下支架(112)，安普接插件(222)、(223)，功率及其驱动模块(108)、(109)，DC-DC模块(110)，下端盖(111)，直流母线正负极板(200)、(201)，直流母线接线柱(208)、(209)，直流母线电流传感器(205)，连接极板(206)、(207)，U相(213)、V相(211)、W相(212)，A相(216)、B相(215)、C相(214)，出线盒(210)，其特征在于水冷却底板(107)与控制器箱体(106)铸为一体；功率及其驱动模块(108)、(109)紧贴于箱体(106)的水冷却底板(107)上；电解电容(202)、(203)、(204)通过电解电容下支架(112)平放于功率及其驱动模块(108)、(109)的上方；C型吸收回路紧贴于电解电容(202)、(203)、(204)上；主控板(103)位于控制器的最上部，其下通过电解电容上支架(100)进行固定，并通过屏蔽板(114)进行屏蔽；直流母线电流传感器(205)固定于直流母线正连接极板(207)上；电解电容通过直流母线正负极板(200)、(201)连接，然后又由连接极板(206)、(207)连接至出线盒(210)内，两个电机的三相交流电缆U相(213)、V相(211)、W相(212)，A相(216)、B相(215)、C相(214)，均通过连接极板连接于出线盒(210)内，其中四个相电流传感器均安装于出线盒(210)内。
2.按照权利要求1所述的混合动力轿车用交流电机控制器，其特征在于①控制器的箱体及水冷却底板采用铸铝结构；②正相、负相、A相、B相、C相、U相、V相、W相均由出线盒引出，并采用叠层结构；③机箱设有上端盖和下端盖两个端盖开口方式。
3.按照权利要求1或2所述的混合动力轿车用交流电机控制器，其特征在于DC-DC模块(110)安装在独立的屏蔽盒内，屏蔽盒位于机箱的下部。
专利摘要一种混合动力轿车用交流电机控制器，涉及混合动力车辆的动力装置。其特征是将其箱体、水冷却底板合而为一，并采用铸铝结构，提高了系统的冷却效率；改变了控制器的出线方式，采用了出线盒方式和叠层出线方式；改进了DC－DC模块的安装位置，使该模块安装在一完全独立的屏蔽盒内。此控制器的结构合理紧凑、安装快捷、调试方便，并增强了控制器的稳定性。
文档编号H02P27/00GK2776747SQ20042000927
公开日2006年5月3日 申请日期2004年8月27日 优先权日2004年8月27日
发明者徐志捷, 杨振河, 韩利, 范磊, 宁保涛 申请人:中国科学院电工研究所, 北京中科易能新技术有限公司