CN206461485U - 集成化电机控制器及电机控制器液冷结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源汽车技术领域，涉及一种集成化电机控制器及电机控制器液冷结构。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括由导热材料制成的本体，本体具有冷却液通道，本体上设有用于冷却充电机的充电机冷却区、用于冷却主电容的主电容冷却区、用于冷却IGBT的IGBT冷却区、用于冷却DC‑DC转换器的DC‑DC转换器冷却区和用于冷却VCU的VCU冷却区。优点在于：采用双层结构的冷却液通道，实现了新能源汽车控制***集成化，使整车布置结构紧凑，减少联接线束及其接插件成本，并提高控制***的可靠性和安全性；双层冷却液通道结构既能满足主要原件散热需求，还采用多重结构形式延伸至整个控制***，实现了控制器的整体冷却，冷却效果明显提升。

Description

集成化电机控制器及电机控制器液冷结构

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，涉及电机控制器，尤其是涉及一种集成化电机控制器及电机控制器液冷结构。

背景技术

目前，新能源汽车广泛采用的冷却方式主要有风冷和水冷两种方式。当前采用风冷方式的新能源汽车的散热***增加了风扇、风罩等装置，导致电机轴向长度过大。电机控制器的散热则通过长的散热翅片和散热风扇，电机控制器的整体尺寸也相应地做的很大。一般风冷散热***的散热能力与体积成正比，且风冷散热***的散热能力有限、效率低。很难适用于散热压力很大、空间有限的场合。目前，采用水冷方式的新能源汽车上的循环水路一般采用电机与变速箱相连，电机控制器与电机相连，而水箱和其散热风扇则单独放置在另外一处如车前保险杠的后面等，风扇对水箱表面吹风降温。这种水冷方式的新能源汽车存在如下几个问题：1各个组件排布过于分散，不够紧凑，占用了一些不必要的安装空间；2冷却效率低，由于水冷***排布分散，造成水路过长，影响冷却效率；3散热效果不理想。冷却液从水箱送出，经过电机、电机控制器等组件后最后回到水箱。整个冷却***最终靠风扇吹水箱外表面来降温，散热能力有限。

电机控制器是通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度和响应时间来进行工作。而现在新能源汽车控制器越趋集成化，水冷结构设计对控制设计至关重要，优良的冷却***可以大幅度提升控制器功率密度，提升散热能力。但是传统控制器只对电机进行单一的控制，而且水道冷却主要针对IGBT，无法满足新能源汽车的控制器***集成化的要求。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种水冷式驱动电机控制器[申请号：201320192078.9]，包括电源输入端、接触器、电容、电流输出端、控制板和用于为所述控制板提供电力的电源板，所述接触器、电容和电源板均设置在所述控制板的安装端面上，所述电源输入端通过所述接触器和所述电容连接所述控制板，所述控制板通过连接所述电流输出端输出电流。其中，本发明所述的水冷式驱动电机控制器还包括一水冷散热板和用于为所述水冷散热板提供循环冷却水的水冷***，所述水冷散热板上开设有冷却水道，所述冷却水道的两端头接入到所述水冷***上，所述水冷散热板贴合抵接在所述控制板的安装背面上。

上述方案虽然在一定程度上解决了现有技术散热能力差的问题，但是该方案依然存在着：对电机进行单一的控制，水道冷却主要针对IGBT，无法满足新能源汽车的控制器***集成化等技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，集成化程度高，冷却效果强的电机控制器液冷结构。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种电机控制器液冷结构，包括由导热材料制成的本体，所述的本体具有冷却液通道，所述的冷却液通道的一端与设置在本体上的第一进出液口相连，另一端与设置在本体上的第二进出液口相连，所述的本体上设有用于冷却充电机的充电机冷却区、用于冷却主电容的主电容冷却区、用于冷却IGBT的IGBT冷却区、用于冷却DC-DC 转换器的DC-DC转换器冷却区和用于冷却VCU的VCU冷却区，所述的充电机冷却区、主电容冷却区、IGBT冷却区、DC-DC转换器冷却区和VCU冷却区分布在本体的冷却液通道沿线。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的冷却液通道包括位于本体一面的第一冷却段和位于本体另一面的第二冷却段，所述的第一冷却段和第二冷却段通过连通结构相互连通从而使冷却液通道形成双层通道结构，所述的充电机冷却区、主电容冷却区、IGBT 冷却区、DC-DC转换器冷却区和VCU冷却区分布在第一冷却段和第二冷却段上且分别位于本体的相对置的两面。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的第一冷却段包括设置在本体一面的第一弯曲冷却管和IGBT冷却管，所述的第二冷却段包括设置在本体另一面的第二弯曲冷却管，所述的第二弯曲冷却管的一端通过设于本体内的连通结构与第一弯曲冷却管一端相连通，所述的第二弯曲冷却管的另一端通过设于本体内的另一连通结构与IGBT冷却管一端相连通。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的充电机冷却区位于本体设有第一弯曲冷却管的一面，所述的VCU冷却区和DC-DC转换器冷却区位于本体设有第一弯曲冷却管的另一面，所述的VCU冷却区和DC-DC转换器冷却区相邻设置且两者与充电机冷却区相对置地位于本体两面；所述的主电容冷却区位于本体的充电机冷却区所在一面且充电机冷却区与第二弯曲冷却管相对置；所述的 IGBT冷却区位于本体设有IGBT冷却管的一面。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的IGBT冷却管上设有供 IGBT的导热结构进行散热的热交换结构。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的热交换结构包括开于 IGBT冷却管上且与IGBT冷却管内部贯通的插孔，所述的插孔均匀分布且各个插孔能与设置在IGBT的导热结构上的散热插脚一一对应地密封配合从而使散热插脚能直接与IGBT冷却管内的冷却液接触；所述的IGBT冷却管径向扩展至本体的另一面且在本体另一面设有与IGBT冷却管内部贯通的辅助插孔，所述的辅助插孔均匀分布且各个辅助插孔能与散热板上的辅助散热插脚一一对应地密封配合从而使辅助散热插脚能直接与IGBT冷却管内的冷却液接触，所述的散热板固定在本体上且散热板与第二弯曲冷却管外壁接触。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的第一弯曲冷却管呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种；所述的第二弯曲冷却管呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种。

上述的电机控制器液冷结构中，所述的第二弯曲冷却管与 IGBT冷却管相连一端的连通结构的内径自第二弯曲冷却管向 IGBT冷却管逐渐缩小；所述的第一弯曲冷却管与第二弯曲冷却管相连一端的连通结构的内径自第一弯曲冷却管向第二弯曲冷却管逐渐缩小。

采用了电机控制器液冷结构的集成化电机控制器，在所述的充电机冷却区上固定有充电机，所述的主电容冷却区上固定有主电容、所述的IGBT冷却区上固定有IGBT、所述的DC-DC转换器冷却区上固定有DC-DC转换器，以及所述的VCU冷却区上固定有 VCU。

上述的集成化电机控制器中，所述的IGBT的导热结构上设有若干散热插脚，所述的散热插脚与插孔密封配合从而使散热插脚能直接与IGBT冷却管内的冷却液接触；所述的本体上固定有具有若干辅助散热插脚的散热板，所述的辅助插孔能与散热板上的辅助散热插脚一一对应地密封配合从而使辅助散热插脚能直接与 IGBT冷却管内的冷却液接触，所述的散热板与第二弯曲冷却管外壁接触。

与现有的技术相比，本集成化电机控制器及电机控制器液冷结构的优点在于：采用双层结构的冷却液通道，实现了新能源汽车控制***集成化，使整车布置结构紧凑，减少联接线束及其接插件成本，并提高控制***的可靠性和安全性；双层冷却液通道结构既能满足主要原件散热需求，还采用多重结构形式延伸至整个控制***，实现了控制器的整体冷却，冷却效果明显提升。

附图说明

图1提供了本发明电机控制器液冷结构的俯视示意图。

图2提供了本发明电机控制器液冷结构的仰视示意图。

图3提供了本发明集成化电机控制器的俯视示意图。

图4提供了本发明集成化电机控制器的仰视示意图。

图中，本体1、冷却液通道2、第一冷却段201、第一弯曲冷却管2011、IGBT冷却管2012、插孔2013、第二冷却段202、第二弯曲冷却管2021、充电机3、充电机冷却区301、主电容4、主电容冷却区401、IGBT冷却区5、DC-DC转换器6、DC-DC转换器冷却区601、VCU冷却区7、散热板8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1和2所示，本电机控制器液冷结构，包括由导热材料制成的本体1，所述的本体1具有冷却液通道2，所述的冷却液通道2的一端与设置在本体1上的第一进出液口相连，另一端与设置在本体1上的第二进出液口相连，所述的本体1上设有用于冷却充电机3的充电机冷却区301、用于冷却主电容4的主电容冷却区401、用于冷却IGBT的IGBT冷却区5、用于冷却DC-DC转换器6的DC-DC转换器冷却区601和用于冷却VCU的VCU冷却区7，所述的充电机冷却区301、主电容冷却区401、IGBT冷却区5、DC-DC 转换器冷却区601和VCU冷却区7分布在本体1的冷却液通道2 沿线。

具体地，冷却液通道2包括位于本体1一面的第一冷却段201 和位于本体1另一面的第二冷却段202，所述的第一冷却段201 和第二冷却段202通过连通结构相互连通从而使冷却液通道2形成双层通道结构，所述的充电机冷却区301、主电容冷却区401、 IGBT冷却区5、DC-DC转换器冷却区601和VCU冷却区7分布在第一冷却段201和第二冷却段202上且分别位于本体1的相对置的两面。其中，第一冷却段201包括设置在本体1一面的第一弯曲冷却管2011和IGBT冷却管2012，第二冷却段202包括设置在本体1另一面的第二弯曲冷却管2021。第二弯曲冷却管2021的一端通过设于本体1内的连通结构与第一弯曲冷却管2011一端相连通，第二弯曲冷却管2021的另一端通过设于本体1内的另一连通结构与IGBT冷却管2012一端相连通。第一弯曲冷却管2011 呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种；所述的第二弯曲冷却管2021呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种。在第一弯曲冷却管2011外侧可固定设置导热垫，导热垫的内侧具有与第一弯曲冷却管2011吻合的凹槽，外侧能与充电机接触。在导热垫上还可设置若干通孔，以利于热交换。

本实施例中，充电机冷却区301位于本体1设有第一弯曲冷却管2011的一面，VCU冷却区7和DC-DC转换器冷却区601位于本体1设有第一弯曲冷却管2011的另一面。VCU冷却区7和DC-DC 转换器冷却区601相邻设置且两者与充电机冷却区301相对置地位于本体1两面。主电容冷却区401位于本体1的充电机冷却区 301所在一面且充电机冷却区301与第二弯曲冷却管2021相对置。IGBT冷却区5位于本体1设有IGBT冷却管2012的一面。在 IGBT冷却管2012上设有供IGBT的导热结构进行散热的热交换结构。优选地，热交换结构包括开于IGBT冷却管2012上且与IGBT 冷却管2012内部贯通的插孔2013，插孔2013均匀分布且各个插孔2013能与设置在IGBT的导热结构上的散热插脚一一对应地密封配合从而使散热插脚能直接与IGBT冷却管2012内的冷却液接触。IGBT冷却管2012径向扩展至本体1的另一面且在本体1另一面设有与IGBT冷却管2012内部贯通的辅助插孔2013，辅助插孔2013均匀分布且各个辅助插孔2013能与散热板8上的辅助散热插脚一一对应地密封配合从而使辅助散热插脚能直接与IGBT 冷却管2012内的冷却液接触。散热板8固定在本体1上且散热板 8与第二弯曲冷却管2021外壁接触。

第二弯曲冷却管2021与IGBT冷却管2012相连一端的连通结构的内径自第二弯曲冷却管2021向IGBT冷却管2012逐渐缩小；第一弯曲冷却管2011与第二弯曲冷却管2021相连一端的连通结构的内径自第一弯曲冷却管2011向第二弯曲冷却管2021逐渐缩小。

如图3和4所示，采用了上述电机控制器液冷结构的集成化电机控制器，在充电机冷却区301上固定有充电机3，所述的主电容冷却区401上固定有主电容4、所述的IGBT冷却区5上固定有IGBT、所述的DC-DC转换器冷却区601上固定有DC-DC转换器 6，以及所述的VCU冷却区7上固定有VCU。IGBT的导热结构上设有若干散热插脚，所述的散热插脚与插孔2013密封配合从而使散热插脚能直接与IGBT冷却管2012内的冷却液接触；所述的本体 1上固定有具有若干辅助散热插脚的散热板8，所述的辅助插孔 2013能与散热板8上的辅助散热插脚一一对应地密封配合从而使辅助散热插脚能直接与IGBT冷却管2012内的冷却液接触，所述的散热板8与第二弯曲冷却管2021外壁接触。

本发明实现了电机控制器集成化，集成IGBT、主电容、充电机、DC-DC转换器和VCU，冷却液通道2大范围覆盖整个本体1，大幅度提升电机控制器功率密度，提升散热能力，降低温升；同时实现了新能源电动汽车控制***的集成化。此外采用冷却液通道2双层结构形成落差，电机控制器的集成化布局的紧凑进一步得以实现；本发明的冷却液通道2采用局部结构优化设计，对功耗小的元器件部位，冷却液通道2进行简化处理使其既能满足散热性能，又能减少水压损耗。

本实施例中，在VCU冷却区7设计纵横交错的散热凸筋，以进一步提交热交换效率。在本体1的侧部设置安装凸耳，以便于进行固定安装。第二弯曲冷却管2021呈U型；而第一弯曲冷却管 2011呈蛇形弯曲。这里的第一弯曲冷却管2011亦可设计成螺旋盘形。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了本体1、冷却液通道2、第一冷却段 201、第一弯曲冷却管2011、IGBT冷却管2012、插孔2013、第二冷却段202、第二弯曲冷却管2021、充电机3、充电机冷却区301、主电容4、主电容冷却区401、IGBT冷却区5、DC-DC转换器6、 DC-DC转换器冷却区601、VCU冷却区7、散热板8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种电机控制器液冷结构，包括由导热材料制成的本体(1)，所述的本体(1)具有冷却液通道(2)，所述的冷却液通道(2)的一端与设置在本体(1)上的第一进出液口相连，另一端与设置在本体(1)上的第二进出液口相连，其特征在于，所述的本体(1)上设有用于冷却充电机(3)的充电机冷却区(301)、用于冷却主电容(4)的主电容冷却区(401)、用于冷却IGBT的IGBT冷却区(5)、用于冷却DC-DC转换器(6)的DC-DC转换器冷却区(601)和用于冷却VCU的VCU冷却区(7)，所述的充电机冷却区(301)、主电容冷却区(401)、IGBT冷却区(5)、DC-DC转换器冷却区(601)和VCU冷却区(7)分布在本体(1)的冷却液通道(2)沿线。

2.根据权利要求1所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的冷却液通道(2)包括位于本体(1)一面的第一冷却段(201)和位于本体(1)另一面的第二冷却段(202)，所述的第一冷却段(201)和第二冷却段(202)通过连通结构相互连通从而使冷却液通道(2)形成双层通道结构，所述的充电机冷却区(301)、主电容冷却区(401)、IGBT冷却区(5)、DC-DC转换器冷却区(601)和VCU冷却区(7)分布在第一冷却段(201)和第二冷却段(202)上且分别位于本体(1)的相对置的两面。

3.根据权利要求2所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的第一冷却段(201)包括设置在本体(1)一面的第一弯曲冷却管(2011)和IGBT冷却管(2012)，所述的第二冷却段(202)包括设置在本体(1)另一面的第二弯曲冷却管(2021)，所述的第二弯曲冷却管(2021)的一端通过设于本体(1)内的连通结构与第一弯曲冷却管(2011)一端相连通，所述的第二弯曲冷却管(2021)的另一端通过设于本体(1)内的另一连通结构与IGBT冷却管(2012)一端相连通。

4.根据权利要求3所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的充电机冷却区(301)位于本体(1)设有第一弯曲冷却管(2011)的一面，所述的VCU冷却区(7)和DC-DC转换器冷却区(601)位于本体(1)设有第一弯曲冷却管(2011)的另一面，所述的VCU冷却区(7)和DC-DC转换器冷却区(601)相邻设置且两者与充电机冷却区(301)相对置地位于本体(1)两面；所述的主电容冷却区(401)位于本体(1)的充电机冷却区(301)所在一面且充电机冷却区(301)与第二弯曲冷却管(2021)相对置；所述的IGBT冷却区(5)位于本体(1)设有IGBT冷却管(2012)的一面。

5.根据权利要求3或4所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的IGBT冷却管(2012)上设有供IGBT的导热结构进行散热的热交换结构。

6.根据权利要求5所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的热交换结构包括开于IGBT冷却管(2012)上且与IGBT冷却管(2012)内部贯通的插孔(2013)，所述的插孔(2013)均匀分布且各个插孔(2013)能与设置在IGBT的导热结构上的散热插脚(2014)一一对应地密封配合从而使散热插脚(2014)能直接与IGBT冷却管(2012)内的冷却液接触；所述的IGBT冷却管(2012)径向扩展至本体(1)的另一面且在本体(1)另一面设有与IGBT冷却管(2012)内部贯通的辅助插孔(2013)，所述的辅助插孔(2013)均匀分布且各个辅助插孔(2013)能与散热板(8)上的辅助散热插脚(801)一一对应地密封配合从而使辅助散热插脚(801)能直接与IGBT冷却管(2012)内的冷却液接触，所述的散热板(8)固定在本体(1)上且散热板(8)与第二弯曲冷却管(2021)外壁接触。

7.根据权利要求3或4所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的第一弯曲冷却管(2011)呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种；所述的第二弯曲冷却管(2021)呈蛇形弯曲、螺旋形弯曲、波形弯曲中的任意一种。

8.根据权利要求3或4所述的电机控制器液冷结构，其特征在于，所述的第二弯曲冷却管(2021)与IGBT冷却管(2012)相连一端的连通结构的内径自第二弯曲冷却管(2021)向IGBT冷却管(2012)逐渐缩小；所述的第一弯曲冷却管(2011)与第二弯曲冷却管(2021)相连一端的连通结构的内径自第一弯曲冷却管(2011)向第二弯曲冷却管(2021)逐渐缩小。

9.一种采用权利要求1-8中任意一项所述的电机控制器液冷结构的集成化电机控制器，其特征在于，所述的充电机冷却区(301)上固定有充电机(3)，所述的主电容冷却区(401)上固定有主电容(4)、所述的IGBT冷却区(5)上固定有IGBT、所述的DC-DC转换器冷却区(601)上固定有DC-DC转换器(6)，以及所述的VCU冷却区(7)上固定有VCU。