本發(fā)明涉及驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機控制器。

背景技術(shù)：

隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及科技技術(shù)水平的提升，使得全球汽車總量快速增長，傳統(tǒng)燃油汽車對石油資源需求的增加以及帶來的環(huán)境問題已日益引起人們的關(guān)注。在這種情況下，新能源汽車的發(fā)展及其相關(guān)技術(shù)的突破，使電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油汽車已經(jīng)成為一個必然的趨勢，使得可持續(xù)綠色交通工具的發(fā)展成為可能。電動汽車在行駛過程中具有無尾氣排放、能量效率高、噪聲低、可回收利用能量多等優(yōu)點，電動汽車的發(fā)展可有效解決交通能源消耗和環(huán)境污染問題。電池及能量管理技術(shù)、電機驅(qū)動及控制技術(shù)和電動汽車整車控制器為電動汽車三大關(guān)鍵技術(shù)。電機控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉(zhuǎn)換單元，是電機驅(qū)動及控制系統(tǒng)的核心，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，直接影響系統(tǒng)效率及整車控制性能。

參見圖1所示，現(xiàn)有雙電機驅(qū)動電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出該控制器硬件系統(tǒng)控制部分為統(tǒng)一供電，如果電源發(fā)生故障，則會造成其控制器DSP主控芯片無法正常工作，導致左右電機同時無法運轉(zhuǎn)，存在安全隱患；而且內(nèi)部連接器接線過多可靠性低、高壓電檢測安全防護、及對外連接器不能安裝為同一側(cè)面造成的調(diào)試維修、不便等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種電機控制器，實現(xiàn)了對電機的獨立控制，提高電機控制器使用性能的同時降低電機控制器的體積以及便宜維修安裝和維護及調(diào)試。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種電機控制器，包括：

第一驅(qū)動板、第一主控板、第二驅(qū)動板、第二主控板和接口板；

所述接口板分別與所述第一主控板和所述第二主控板相連接，通過所述接口板分別向所述第一主控板和所述第二主控板輸入外部總線信號；

所述第一主控板與所述第一驅(qū)動板連接，所述第一主控板輸出第一驅(qū)動信號至所述第一驅(qū)動板；所述第一驅(qū)動板根據(jù)所述第一驅(qū)動信號將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并驅(qū)動第一電機使第一電機轉(zhuǎn)動；

所述第二主控板與所述第二驅(qū)動板連接，所述第二主控板輸出第二驅(qū)動信號至所述第二驅(qū)動板；所述第二驅(qū)動板根據(jù)所述第二驅(qū)動信號將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并驅(qū)動第二電機使第二電機轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述第一驅(qū)動板和第二驅(qū)動板均采用底板為Pin-Fin散熱結(jié)構(gòu)的IGBT功率模塊；

所述第一驅(qū)動板與所述第二驅(qū)動板之間設有直流支撐薄膜電容；所述直流支撐薄膜電容的中間兩個輸入端分別連接直流疊層母排和帶有高壓互鎖器的直流接插件相連接；所述直流支撐薄膜電容的兩個輸出端分別與所述第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊輸入端和所述第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊輸入端相連接；

所述第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊輸出端通過第一交流母排與帶有高壓互鎖器的第一三相交流連接器相連；所述第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊輸出端通過第二交流母排與帶有高壓互鎖器的第二三相交流連接器相連。

進一步的，所述第一交流母排上設有第一電流傳感器，所述第一電流傳感器采集所述第一交流母排上的交流電信息并輸出至第一主控板；所述第二交流母排上設有第二電流傳感器，所述第二電流傳感器采集所述第二交流母排上的交流電信息并輸出至第二主控板。

進一步的，所述直流支撐薄膜電容的兩個輸出端之間設有主動放電電阻。

進一步的，所述第一主控板包括：驅(qū)動信號模塊以及與驅(qū)動信號模塊相連接的控制信號模塊；

所述驅(qū)動信號模塊包括：FPGA處理器以及分別與其相連的電流信號處理電路、故障保護電路、電壓檢測電路和驅(qū)動信號輸出電路；

所述控制信號模塊包括：MCU處理器以及分別與其相連接的溫度信號處理電路、基準電壓電路、高壓互鎖電路、位置信號處理電路、CAN總線通訊電路和電源電路。

進一步的，所述電機控制器還包括：殼體和端蓋，所述殼體與所述端蓋之間采用固定螺栓的方式連接；

所述第一驅(qū)動板、所述第一主控板、所述第二驅(qū)動板、所述第二主控板和所述接口板分別設置在所述殼體內(nèi)部；所述第一驅(qū)動板和所述第二驅(qū)動板并列設置在所述殼體的底部一側(cè)，底部的另一側(cè)設有所述直流支撐薄膜電容；所述殼體底部在所述第一驅(qū)動板和所述第二驅(qū)動板之間設有所述直流疊層母排；

所述殼體的中部設有用于隔離所述第一驅(qū)動板和所述第二驅(qū)動板產(chǎn)生的電磁干擾的屏蔽板，所述屏蔽板上固定安裝所述第一主控板、所述第二主控板和所述接口板。

進一步的，所述第一三相交流連接器、所述第二三相交流連接器、所述接口板和所述直流接插件均穿透殼體并采用法蘭的連接方式設置在殼體的同一側(cè)；且所述直流接插件設置在所述第一三相交流連接器和所述第二三相交流連接器之間；所述接口板在所述直流接插件的上部。

進一步的，所述第一主控板和所述第二主控板分別設置在所述第一驅(qū)動板和所述第二驅(qū)動板的上方；所述接口板上分別設置有：

與所述第一主控板相連接的第一信號端口以及第一電源端口，

與所述第二主控板相連接的第二信號端口以及第二電源端口，

與外部總線相連的CAN總線接口，

高壓互鎖器接口，和

端蓋開啟感應開關(guān)。

進一步的，所述端蓋開啟感應開關(guān)焊接在所述接口板上，所述端蓋開啟感應開關(guān)的輸出端分別與第一主控板和第二主控板相連接。

進一步的，所述殼體上設置有液冷散熱水道和散熱孔；所述液冷散熱水道在所述第一驅(qū)動板和所述第二驅(qū)動板下方通過密封圈設置在殼體側(cè)壁上，且所述液冷散熱水道的中部設置有導流翅片；

所述端蓋與所述殼體通過導電膠條密封。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種電機控制器，采用各個獨立供電的雙主控板冗余設計，一個電機控制芯片發(fā)生電源故障時另一個可以正常工作，實現(xiàn)了對電機的獨立控制，提高電機控制器使用性能的同時降低電機控制器的體積以及便宜維修安裝和維護及調(diào)試。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙電機驅(qū)動電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電機控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的電機控制器的立體圖；

圖4是本發(fā)明的電機控制器的殼體頂層示意圖；

圖5是本發(fā)明的電機控制器的殼體底層示意圖。

其中，1-第一驅(qū)動板，2-第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊，3-電流傳感器，4-第一電機，5-第一驅(qū)動信號輸出端口，6-第一主控板，7-電源輸入端口，8-信號輸入端口，9-第一電源端口，10-第一信號端口，11-接口板，12-CAN總線接口，13-端蓋開啟感應開關(guān)，14-高壓互鎖器接口，15-第二信號端口，16-第二電源端口，17-電源端口，18-信號端口，19-第二主控板，20-第二驅(qū)動信號輸出端口，21-第二電機，22-第二驅(qū)動板，23-第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊，24-殼體，25-端蓋，26-第一三相交流連接器，27-直流接插件，28-第二三相交流連接器，29-螺栓孔，30-進水口，31-散熱孔，32-固定螺栓，33-出水口，34-屏蔽板，35-導電膠條，36-第一交流母排，37-EMC板，38-直流支撐薄膜電容，39-直流疊層母排。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

電動汽車在行駛過程中具有無尾氣排放、能量效率高、噪聲低、可回收利用能量多等優(yōu)點，電動汽車的發(fā)展可有效解決交通能源消耗和環(huán)境污染問題。電機控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉(zhuǎn)換單元，是電機驅(qū)動及控制系統(tǒng)的核心，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，直接影響系統(tǒng)效率及整車控制性能。

現(xiàn)有的電機控制器硬件結(jié)構(gòu)復雜，不便于線束布置，體積重量較大不利于整車各零部件空間布置，造成了控制系統(tǒng)復雜、可靠性低、成本增加、空間利用率低、調(diào)試維修不便等問題。另外，由于電動汽車的特殊運行環(huán)境，還要求電機控制器具有良好的散熱、防水及抗電磁干擾性能等。為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種電機控制器。

本發(fā)明實施例提供一種電機控制器，參見圖2，該電機控制器包括：

第一驅(qū)動板1、第一主控板6、第二驅(qū)動板22、第二主控板19和接口板11；

所述接口板11分別與所述第一主控板6和所述第二主控板19相連接，通過所述接口板11分別向所述第一主控板6和所述第二主控板19輸入外部總線信號；

所述第一主控板6與所述第一驅(qū)動板1連接，所述第一主控板6輸出第一驅(qū)動信號至所述第一驅(qū)動板1；所述第一驅(qū)動板1根據(jù)所述第一驅(qū)動信號將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并驅(qū)動第一電機4使第一電機4轉(zhuǎn)動；

所述第二主控板19與所述第二驅(qū)動板22連接，所述第二主控板19輸出第二驅(qū)動信號至所述第二驅(qū)動板22；所述第二驅(qū)動板22根據(jù)所述第二驅(qū)動信號將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并驅(qū)動第二電機21使第二電機21轉(zhuǎn)動。

在具體實施例時，接口板通過總線收到指令后，分別傳給第一主控板和第二主控板，通過兩個主控板處理分析之后各輸出一路驅(qū)動信號，驅(qū)動第一驅(qū)動板和第二驅(qū)動板功率器件工作，使電機控制器輸出不同頻率和相位的電壓波形以驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。第一主控板通過第一驅(qū)動信號輸出端口5輸出驅(qū)動信號至第一驅(qū)動板；第二主控板通過第二驅(qū)動信號輸出端口20輸出驅(qū)動信號至第二驅(qū)動板。通過控制IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)功率模塊的開關(guān)頻率，輸出幅值和相位不同兩路獨立的交流電，分別用于控制第一電機4和第二電機21。電機控制器通過轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)，適應電動汽車前進、后退、起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加減速等不同工況。

從上述描述可知，本發(fā)明所述的一種電機控制器，采用各個獨立供電的雙主控板冗余設計，一個電機控制芯片發(fā)生電源故障時另一個可以正常工作，實現(xiàn)了對電機的獨立控制，提高電機控制器使用性能。

進一步的，所述第一驅(qū)動板6和第二驅(qū)動板22均采用底板為Pin-Fin(針-板)散熱結(jié)構(gòu)的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)功率模塊；

所述第一驅(qū)動板6與所述第二驅(qū)動板22之間設有直流支撐薄膜電容38；所述直流支撐薄膜電容38的中間兩個輸入端分別連接直流疊層母排39和帶有高壓互鎖器的直流接插件27相連接；所述直流支撐薄膜電容38的兩個輸出端分別與所述第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊2輸入端和所述第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊23輸入端相連接；

所述第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊2輸出端通過第一交流母排36與帶有高壓互鎖器的第一三相交流連接器26相連；所述第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊23輸出端通過第二交流母排與帶有高壓互鎖器的第二三相交流連接器28相連。

在具體實施時，第一驅(qū)動板的IGBT功率模塊和第二驅(qū)動板的IGBT功率模塊通過焊接方式分別與第一驅(qū)動板和第二驅(qū)動板相連接，選取功率器件與散熱器一體化設計的IGBT功率模塊，采用Pin-Fin直接水冷散熱方式，使IGBT功率模塊得到良好的冷卻效果、降低熱阻提高功率密度。

第一驅(qū)動板與第二驅(qū)動板之間共用一個直流支撐電容器，直流支撐電容與母排集成一體化設計設計，高壓輸入連接器與直流支撐電容之間電氣連接母排采用疊層母排，簡潔緊湊的設計，節(jié)省內(nèi)部空間，降低雜散電感及尖峰電壓保護IGBT功率模塊。

直流電通過直流接插件27進入電機控制器，經(jīng)直流疊層母排39、EMC板37和直流支撐電容38后，通過由驅(qū)動板1、22控制的左右兩只IGBT模塊2、23轉(zhuǎn)換為交流電，輸出的兩路三相交流電通過交流接插件26、28輸出，分別供給左右電機。

進一步的，所述第一交流母排36上設有第一電流傳感器3，所述第一電流傳感器3采集所述第一交流母排36上的交流電信息并輸出至第一主控板6；所述第二交流母排上設有第二電流傳感器，所述第二電流傳感器采集所述第二交流母排上的交流電信息并輸出至第二主控板19。

在具體實施時，第一驅(qū)動板和第二驅(qū)動板上分別焊接有臥式的汽車級電流傳感器，第一主控板和第二主控板分別接收第一電流傳感器和第二電流的反饋信號，起到監(jiān)測、保護及調(diào)整相關(guān)輸出信號起到精確的控制作用。交流電流通過汽車級電流傳感器采集電流信號并送至第一主控板和第二主控板；

進一步的，所述直流支撐薄膜電容38的兩個輸出端之間設有主動放電電阻。

在具體實施時，主動放電電阻以焊接方式安裝在EMC(Epoxy Molding Compound)板37上；EMC板37通過螺栓固定直流疊層母排39上。

進一步的，所述第一主控板6包括：驅(qū)動信號模塊以及與驅(qū)動信號模塊相連接的控制信號模塊；

所述驅(qū)動信號模塊包括：FPGA(Field－Programmable Gate Array)處理器以及分別與其相連的電流信號處理電路、故障保護電路、電壓檢測電路和驅(qū)動信號輸出電路；

所述控制信號模塊包括：MCU(Microcontroller Unit)處理器以及分別與其相連接的溫度信號處理電路、基準電壓電路、高壓互鎖電路、位置信號處理電路、CAN(Controller Area Network)總線通訊電路和電源電路。

在具體實施時，第一主控板與第二主控板完全相同，第一主控板和第二主控板的電源供電各自獨立由接口板輸入，當一塊主控板電源出現(xiàn)故障，不影響其另一塊主控板正常工作；第一主控板和第二主控板上的主控芯片通過CAN通信通過線束在接口板連接在一起，相互通信校驗。其中，第一主控板通過電源輸入端口7和信號輸入端口8與接口板11相連接；第二主控板通過電源端口17和信號端口18與接口板11相連接。

進一步的，參見圖3，所述電機控制器還包括：殼體24和端蓋25，所述殼體24與所述端蓋25之間采用固定螺栓32的方式連接；

所述第一驅(qū)動板1、所述第一主控板6、所述第二驅(qū)動板22、所述第二主控板19和所述接口板11分別設置在所述殼體24內(nèi)部；所述第一驅(qū)動板1和所述第二驅(qū)動板22并列設置在所述殼體24的底部一側(cè)，底部的另一側(cè)設有所述直流支撐薄膜電容38；所述殼體24底部在所述第一驅(qū)動板1和所述第二驅(qū)動板22之間設有所述直流疊層母排39；

參見圖4和圖5，所述殼體24的中部設有用于隔離所述第一驅(qū)動板1和所述第二驅(qū)動板22產(chǎn)生的電磁干擾的屏蔽板34，所述屏蔽板34上固定安裝所述第一主控板6、所述第二主控板19和所述接口板11。

在具體實施時，電機控制器的殼體及端蓋采用鋁合金材料一體壓鑄成型，在保證機械強度要求的情況下采取減重措施。電機控制器的底部四個底座通過螺栓孔29固定在電機控制器的安裝支架上；兩個主控板與兩個驅(qū)動板之間布置金屬的屏蔽板34，并盡可能的減少開孔。屏蔽板34起到支撐兩個主控板以及屏蔽IGBT功率模塊部分帶來的電磁感擾隔離的作用；殼體同一側(cè)安裝的高壓連接器和信號連接器均選用為IP67防護等級的連接器。

進一步的，所述第一三相交流連接器26、所述第二三相交流連接器28、所述接口板11和所述直流接插件27均穿透殼體24并采用法蘭的連接方式設置在殼體24的同一側(cè)；且所述直流接插件27設置在所述第一三相交流連接器26和所述第二三相交流連接器28之間；所述接口板11在所述直流接插件27的上部。

在具體實施時，第一三相交流連接器26、第二三相交流連接器28和直流接插件27、接口板11采用法蘭安裝在殼體同一側(cè)面上，不僅方便整車電氣連接和維護，更可以壓縮控制器的體積。

進一步的，所述第一主控板6和所述第二主控板19分別設置在所述第一驅(qū)動板1和所述第二驅(qū)動板22的上方；所述接口板11上分別設置有：

與所述第一主控板相連接的第一信號端口10以及第一電源端口9，

與所述第二主控板相連接的第二信號端口15以及第二電源端口16，

與外部總線相連的CAN總線接口12，

高壓互鎖器接口14，和

端蓋開啟感應開關(guān)13。

在具體實施時，接口板11上裝有端蓋開啟感應開關(guān)13和高壓互鎖器接口14組成的高壓互鎖監(jiān)測電路，當高壓回路異常斷開時，及時斷開高壓電源輸出。高壓互鎖HVIL(High Voltage Interlock Loop)，通過使用電氣小信號來檢查整個高壓產(chǎn)品、導線、連接器及護蓋的電氣完整性(連續(xù)性)，識別回路異常斷開時，及時斷開高壓電。

進一步的，所述端蓋開啟感應開關(guān)13焊接在所述接口板11上，所述端蓋開啟感應開關(guān)13的輸出端分別與第一主控板6和第二主控板相19連接。

在具體實施時，直流接插件27、第一三相交流連接器26和第二三相交流連接器28采用甩線連接到接口板11的高壓互鎖器接口14與端蓋開啟感應開關(guān)13組成高壓互鎖檢測電路并送入第一主控板6和第二主控板19，此電路系統(tǒng)可以用來確保整個系統(tǒng)高壓總線上電之前的整個高壓總線的完整性和控制器端蓋25是否被打開，如果有回路有異常斷開，將立即切斷高壓電源輸出，并啟動主動放電，保障使用者的安全。

進一步的，所述殼體24上設置有液冷散熱水道和散熱孔31；所述液冷散熱水道在所述第一驅(qū)動板1和所述第二驅(qū)動板22下方通過密封圈設置在殼體24側(cè)壁上，且所述液冷散熱水道的中部設置有導流翅片；

在具體實施時，冷卻水通過進水口30進入液冷散熱水道，直接和IGBT功率模塊Pin-Fin接觸冷卻散熱，將IGBT功率模塊產(chǎn)生的熱量直接快速的帶走，通過出水口33流出，采用Pin-Fin水冷IGBT功率模塊比傳統(tǒng)的間接隔板冷效果更好，可以降低熱阻，提高功率密度。液冷散熱水道中進水、出水處采用傾斜方向使進出冷卻液均勻分布，保證功率器件得到良好的冷卻效果。

所述端蓋與所述殼體通過導電膠條密封。

在具體實施時，端蓋24與殼體25采用固定螺栓32并且通過導電膠條35密封，可以更好使端蓋24和殼體25形成密封和電氣回路，屏蔽從內(nèi)部及外部產(chǎn)生的電磁波。殼體25外部裝有兩個透氣閥31，平衡電機控制器工作時溫升引起的內(nèi)外壓差，及內(nèi)部氣體急速膨脹時泄放的作用。

按照本發(fā)明所述，此種形式的電機控制器具有電氣和結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝調(diào)試維修方便，連接線束少；優(yōu)良的防水、電磁屏蔽及散熱性能；而且體積小、重量輕，空間利用率高，功率體積比≥22.5kw/L，而目前市場上電動汽車雙電機控制器的功率體積比都低于此數(shù)值。

通過上述描述可知，本發(fā)明實施例提供的電機控制器，第一主控板和第二主控板各自獨立供電，可以使兩部分IGBT功率驅(qū)動模塊各自獨立運行；IGBT模塊Pin-Fin結(jié)構(gòu)直接水冷散熱方式，具有良好的散熱、可降低熱阻提高雙控制器功率體積比；高壓互鎖檢測電路和主動放電電阻保證了使用安全；傳感器設計在驅(qū)動板上減少了接插件線束，增加其各模塊之間電氣的可靠性；高低壓連接器安裝為殼體的同一側(cè)面，便宜維修安裝、維護及調(diào)試；從而改善雙電機控制器體積大，內(nèi)部線束多、電源可靠性差、高壓電檢測安全防護安全、控制器系統(tǒng)性能差等缺點，實現(xiàn)模塊化、智能化、集成化、輕量化設計，從而降低雙電機控制器的體積，充分利用整車空間。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。