專利名稱：一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動汽車的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器。
背景技術(shù)：
電機驅(qū)動器是電動汽車的關(guān)鍵零部件之一，成本、自主知識產(chǎn)權(quán)和高新科技含量等問題是關(guān)系到能否實現(xiàn)電機驅(qū)動器產(chǎn)業(yè)化(和國產(chǎn)化)的主要因素，采用雙單元絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或智能功率模塊(IPM)作為功率器件的電機驅(qū)動器，無論是國產(chǎn)化能力，還是驅(qū)動器成本，均有很大優(yōu)勢。與通用逆變器不同的是，適用于電動汽車用電機驅(qū)動器要求具有功率等級高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點。目前，關(guān)于電動汽車電機驅(qū)動器的電磁兼容性與一體化的結(jié)構(gòu)布置方面，國內(nèi)外尚無相關(guān)專利的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，它具有功率等級高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，它主要包括濾波儲能電路、功率元件和吸收部件，其特征在于濾波儲能電路的一端分別與功率元件和吸收部件的一端相連接，濾波儲能電路的另一端分別與功率元件和吸收部件的另一端相連接。
本電機驅(qū)動器結(jié)構(gòu)是一種符合電動汽車空間限制和功率密度要求，并能很好地滿足電動汽車的電磁兼容性要求的優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置。設(shè)計中應(yīng)用了功率變換部件的三合一結(jié)構(gòu)布置技術(shù)和三層式疊層功率母線技術(shù)，具有功率等級高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點。本實用新型對電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有很強的適用性，電機驅(qū)動器與外部接口即緊湊可靠，又具有可變性，易于整車布置。可適用于燃料電池轎車、純電動轎車及混合動力轎車等領(lǐng)域電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括異步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)和永磁無刷直流電機或永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)。


圖1為本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的吸收部件電路圖圖3為本實用新型的三層母線示意圖圖4為本實用新型一實施例的裝配連接示意圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
本實用新型主要包括濾波儲能電路1、功率元件2和吸收部件3，其特征在于濾波儲能電路的一端分別與功率元件和吸收部件的一端相連接，濾波儲能電路的另一端分別與功率元件和吸收部件的另一端相連接，本實用新型針對電動汽車用電機驅(qū)動器的特點提出符合電磁兼容性要求和適合車輛空間優(yōu)化布置的電機驅(qū)動器設(shè)計技術(shù)方案，該方案已做出樣機，在實際裝置中實現(xiàn)，實施中濾波儲能電路為四個濾波電容4進行并聯(lián)，功率元件采用三個功率模塊5，本實施例的吸收部件有三個功率橋臂，開關(guān)管的兩端與二極管的兩端并聯(lián)，每兩個開關(guān)管和兩個二極管組成一個功率橋臂，各功率橋臂均與一吸收電容并聯(lián)，濾波電容4裝在支架6上，支架裝在散熱板7上，功率元件、吸收部件均與散熱板連接形成一個整體，各濾波電容的一端與正母線8連接，各濾波電容的另一端與負母線9連接，正母線還分別與三個功率模塊、三個吸收電容的一端連接，負母線還分別與三個功率模塊、三個吸收電容的另一端連接，正、負母線設(shè)有凸臺，在正、負母線之間有一層絕緣板10，形成三層式疊層。本電機驅(qū)動控制器具有體積小、重量輕、功率高的特點，驅(qū)動器中的功率元件采用國產(chǎn)化材料或國內(nèi)可購買的功率模塊，關(guān)于功率模塊可視為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作具體描述，本電機驅(qū)動器的核心技術(shù)為兩部分(1)在滿足電磁兼容性設(shè)計前提下的功率變換部件三合一空間優(yōu)化布置技術(shù)，專為電動汽車車輛布置而設(shè)計，既適合驅(qū)動器的水冷散熱方式，也適合于驅(qū)動器的風(fēng)冷散熱方式。通過這項技術(shù)，把濾波(儲能)電容、功率元件、吸收部件形成一個整體，可以直接安裝在散熱平板上，做到真正的模塊化結(jié)構(gòu)，具有很大的實用性和新穎性。功率優(yōu)化部件的優(yōu)化布置，使驅(qū)動器易于形成長寬比接近21最佳外形，使之在車輛總體安裝上十分方便。
(2)三層式疊層功率母線技術(shù)，是結(jié)合功率部件的優(yōu)化布置，符合電磁兼容性要求和高功率密度要求的特殊的功率母線技術(shù)，該功率母線具有電氣安全性、電磁輻射小、傳導(dǎo)發(fā)熱小、集成度高的特點。
以下結(jié)合附圖，對本電機驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)進行詳細的介紹1、電機驅(qū)動器功率電路的結(jié)構(gòu)布置本電機驅(qū)動器功率電路的結(jié)構(gòu)化設(shè)計技術(shù)是電機驅(qū)動器的關(guān)鍵技術(shù)之一。該結(jié)構(gòu)化設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)了電動汽車電機驅(qū)動控制器的兩電平主電路拓撲結(jié)構(gòu)，考慮到電動汽車的實際空間要求，主電路采用硬開關(guān)形式，吸收回路采用簡單的雙電容吸收電路形式，如附圖2所示。附圖2中，V1～V6表示六個開關(guān)管，D1～D6六個開關(guān)管對應(yīng)的反并聯(lián)二極管，每兩個開關(guān)管和兩個二極管組成一個功率橋臂；Cs1～Cs3表示每個功率橋臂對應(yīng)的吸收電路；Cd表示直流端濾波電容；A、B、C表示三相輸出端，直接與無刷直流電機定子三相端連接。電動汽車用電機驅(qū)動器功率電路主要由功率模塊、輸入輸出母線、濾波電容、吸收電容等組成。與通用逆變器相比，電機驅(qū)動器的輸出功率較大，而且在安裝空間、重量等方面都受到限制。由于電動汽車運行環(huán)境的復(fù)雜性，電機驅(qū)動器處在大量的干擾之中，因此電機驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須同時對其進行電磁兼容性設(shè)計。
(1)功率模塊的優(yōu)化布局電機驅(qū)動器功率電路在空間產(chǎn)生的磁場隨輸入輸出母線中通過的電流增大而增大，同時，功率模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場強度隨其兩端電壓和電流的突變的劇烈程度而變化。這些干擾信號很容易耦合到功率模塊的驅(qū)動線上。通過合理的布局，可以使在功率驅(qū)動端附近和驅(qū)動線一帶的空間交變電磁場強度最小，也即干擾信號最小。設(shè)計中采取以下措施①將雙單元的功率模塊如附圖1所示布置于散熱器表面；②從濾波電容到功率模塊的直流連接件采用鍍錫銅板疊層技術(shù)。這種功率模塊的布置結(jié)構(gòu)不僅可以減小母線寄生電感，而且對于功率模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場有起到很好的屏蔽作用。
(2)輸入輸出母線設(shè)計在功率模塊回路中，開關(guān)過程中引起浪涌電壓的能量與 成比例，其中Ls為母線寄生電感，IC為模塊工作電流。為了降低浪涌電壓的影響，在使用大電流功率模塊時需要降低功率電路的電感，因而需要一種特殊的母線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)大電流、低母線電感電路。設(shè)計中采用三層式疊層母線作為輸入輸出母線，有效地降低了功率回路中寄生電感。同時，為了使母線電感達到最小，輸入輸出母線將功率模塊、濾波電容器、吸收電容聯(lián)為一體，直接安裝與散熱器表面附圖1所示。
(3)濾波電容器設(shè)計由于電動汽車運行工況的復(fù)雜性，電機驅(qū)動器的輸入直流母線電壓的諧波很大。為了保證系統(tǒng)運行的可靠性，必須對輸入電壓進行穩(wěn)壓和濾波。設(shè)計采用四個電解電容并聯(lián)組成濾波電容，用金屬支架固定成一個整體，支架固定在散熱器上；濾波電容的正負極直接或通過凸臺與輸入輸出母線相連，其結(jié)構(gòu)布局如附圖1所示。
(4)吸收電路設(shè)計電機驅(qū)動器功率模塊在開關(guān)過程中產(chǎn)生很高的di/dt，由于母線寄生電感的存在，吸收母線電感能量的過電壓吸收電路必不可少。根據(jù)功率電路的設(shè)計布局，并經(jīng)過估算和試驗，采用雙無感電容的吸收電路形式作為這種大電流工作的功率模塊吸收回路。這種吸收回路的選擇方式大大簡化了吸收回路的結(jié)構(gòu)和安裝，吸收電容可直接安裝在功率模塊的正負端，并與輸入輸出母線、功率模塊、濾波電容器聯(lián)為一體，直接安裝與散熱器表面。
2、電機驅(qū)動器功率電路的三層式疊層功率母線技術(shù)本實用新型的另一關(guān)鍵技術(shù)是三層式疊層功率母線技術(shù)。三層式疊層功率母線技術(shù)是把濾波電容、功率元件、吸收部件形成一個整體，直接通過安裝在散熱表面。三層式疊層功率母線技術(shù)是一種結(jié)合功率部件的優(yōu)化布置，符合電磁兼容性要求和高功率密度要求的特殊的功率母線技術(shù)。按這一技術(shù)設(shè)計的功率母線具有電氣安全性高、電磁輻射小、傳導(dǎo)發(fā)熱小、集成度高的特點。三層式疊層功率母線與模塊和濾波電容的集成做到真正的模塊化結(jié)構(gòu)，具有很大的實用性和新穎性。這種三層式疊層功率母線技術(shù)的最大特點是其特有的柔性特征，即可根據(jù)驅(qū)動控制器的設(shè)計容量、不同的應(yīng)用場合、不同的空間尺寸，采用相同的結(jié)構(gòu)可滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。
三層式疊層功率母線的設(shè)計中采用了以下新技術(shù)(1)三層式疊層功率母線三層式疊層功率母線包括輸入正極板、輸出負極板和一塊絕緣板。三層板從功率模塊正端依次為正極板、絕緣板、負極板，如附圖3所示，其中功率模塊的型號為SKM400GB124D。通過合理地設(shè)計中間層絕緣板形狀，對正、負極板邊沿很好地進行了電氣隔離，避免了因高壓產(chǎn)生空氣擊穿的可能性。
(2)凸臺導(dǎo)電技術(shù)母線與濾波電容的連接不單單靠連接螺栓連接，在母線的連接處，向與濾波電容連接的方向設(shè)置了凸臺，大大增加了母線與模塊的連接面積，消除了連接處因電流分配不均產(chǎn)生的局部過熱的問題。
權(quán)利要求1.一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，它主要包括濾波儲能電路、功率元件和吸收部件，其特征在于濾波儲能電路的一端分別與功率元件和吸收部件的一端相連接，濾波儲能電路的另一端分別與功率元件和吸收部件的另一端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征在于濾波儲能電路為四個濾波電容進行并聯(lián)，功率元件采用三個功率模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征在于吸收部件有三個功率橋臂，開關(guān)管的兩端與二極管的兩端并聯(lián)，每兩個開關(guān)管和兩個二極管組成一個功率橋臂，各功率橋臂均與一吸收電容并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征在于濾波電容裝在支架上，支架裝在散熱板上，功率元件、吸收部件均與散熱板連接形成一個整體。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征在于各濾波電容的一端與正母線連接，各濾波電容的另一端與負母線連接，正母線還分別與三個功率模塊、三個吸收電容的一端連接，負母線還分別與三個功率模塊、三個吸收電容的另一端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征在于正、負母線設(shè)有凸臺，在正、負母線之間有一層絕緣板，形成三層式疊層。
專利摘要本實用新型公開了一種用于電動汽車的電機驅(qū)動控制器，其特征為濾波儲能電路的一端分別與功率元件和吸收部件的一端相連接，濾波儲能電路的另一端分別與功率元件和吸收部件的另一端相連接。本電機驅(qū)動器結(jié)構(gòu)是一種符合電動汽車空間限制和功率密度要求，并能很好地滿足電動汽車的電磁兼容性要求的優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置。設(shè)計中應(yīng)用了功率變換部件的三合一結(jié)構(gòu)布置技術(shù)和三層式疊層功率母線技術(shù)，具有功率等級高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點。本實用新型對電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有很強的適用性，電機驅(qū)動器與外部接口即緊湊可靠，又具有可變性，易于整車布置?？蛇m用于燃料電池轎車、純電動轎車及混合動力轎車等領(lǐng)域電機驅(qū)動控制系統(tǒng)。
文檔編號H02M7/5387GK2629338SQ0323079
公開日2004年7月28日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者徐國卿, 張舟云 申請人:上海達鷹電氣科技發(fā)展有限公司