[发明专利]电动汽车电机控制器的电磁场屏蔽系统

摘要

一种电动汽车电机控制器的电磁场屏蔽系统，在外层屏蔽体内部安装多个电源浪涌保护器和信号线、控制线路保护器，达到卸载和吸收外部强电场在电动汽车电机控制器外层屏蔽体上、电源线上、信号线上、和冷却水箱上感应出的电流，使电动汽车电机控制器内部电子器件不会受到外部强电磁场的破坏，达到保护电动汽车按设计要求安全高速行驶的要求，冷却水降温系统可以使电动汽车在持续爬坡或者大负载下运行电动汽车电机控制器温度不变。以上技术使电动汽车具备了可以大力推广的部分技术基础，电动汽车大力推广后可以取代现有的以汽油和柴油为燃料汽车，使环境污染得到根本治理。

主权项

1.一种电动汽车电机控制器的电磁场屏蔽系统，其特征是：信号线进出导管(37)、电源线进出导管(39)、第一电源浪涌保护器(30)上的第一连接线(44)与外层屏蔽体(19)的内表面连接，第一电源浪涌保护器(30)上的第二连接线(45)与冷却水箱(21)的外表面连接，第二信号线(38)与信号线、控制线路保护器(32)连接，信号线、控制线路保护器(32)上的第一信号线(15)与电机控制器(22)的信号连接器(3)连接，第二电源线(40)与第二电源浪涌保护器(31)连接，第二电源浪涌保护器(31)上的第一电源线(17)与电机控制器(22)的三相连接器1或两相连接器(2)连接,以上连接依托外层屏蔽体(19)组成了一个屏蔽外部电磁场的屏蔽体，保护了外层屏蔽体(19)内部的电动汽车电机控制器(22)，在电机控制器(22)的外面安装冷却水箱(21)，冷却水箱进水口(36)和冷却水箱出水口(41)安装在冷却水箱(21)同一个侧面，冷却水通过冷却水箱进水口(36)进入冷却水箱(21)降低外层屏蔽体(19)内的温度后由冷却水箱出水口(41)流出，冷却水箱(21)由导电导磁的金属材料制成，在冷却水箱(21)的外部安装1～5层外层屏蔽体(19)，电机控制器固定板(43)固定在外层屏蔽体(19)的内部，在外层屏蔽体(19)的内部，电机控制器固定板(43)的下部安装：1～5个第一电源浪涌保护器(30)、1～5个第二电源浪涌保护器(31)和1～5个信号线、控制线路保护器(32)，第一电源浪涌保护器(30)上的第一连接线(44)与外层屏蔽体(19)的内表面连接可以卸载和吸收外部强电场在外层屏蔽体(19)的壳体上感应出的电流，防止外部强电场瞬间在外层屏蔽体(19)的壳体上感应出的电流达到饱和然后穿透外层屏蔽体(19)的壳体，攻击电机控制器(22)内部集成电路和电子器件，第一电源浪涌保护器(30)上的第二连接线(45)与冷却水箱(21)的外表面连接，可以卸载和吸收强电场沿着冷却水箱进水口(36)和冷却水箱出水口(41)感应出的进入冷却水箱(21)的电流，第一电源浪涌保护器(30)上的第三连接线(46)与电机控制器(22)外表面连接，可以卸载和吸收在电机控制器(22)上面突然产生的强大电流，在电机控制器固定板(43)上设置电机控制器第一固定口(26)和电机控制器第二固定口(42),用螺丝把电机控制器第一固定口(26)和电机控制器第二固定口(42)与电机控制器(22)拧紧在一起，在外层屏蔽体(19)上设置外层屏蔽体第一固定器(18)、外层屏蔽体第二固定器(24)、外层屏蔽体第三固定器(28)和外层屏蔽体第四固定器(34)，用于把外层屏蔽体(19)固定在电动汽车上，把外层屏蔽体(19)和冷却水箱(21)用水箱第一固定器(20)、水箱第二固定器(23)、水箱第三固定器(29)和水箱第四固定器(33)连接在一起，在冷却水箱(21)上设置冷却水箱进水口(36)和冷却水箱出水口(41)，外层屏蔽体(19)上开孔处套螺丝扣，在信号线进出导管(37)上套螺丝扣，把信号线进出导管(37)拧紧在外层屏蔽体(19)上，在电源线进出导管(39)上套螺丝扣把电源线进出导管(39)拧紧在外层屏蔽体(19)上，第二信号线(38)穿过信号线进出导管(37)进入外层屏蔽体(19)内部与信号线、控制线路保护器(32)连接，信号线、控制线路保护器(32)上的第一信号线(15)与电机控制器(22)的信号连接器(3)连接，第二电源线(40)穿过电源线进出导管(39)进入外层屏蔽体(19)内部与第二电源浪涌保护器(31)连接，第二电源浪涌保护器(31)上的第一电源线(17)与电机控制器(22)的三相连接器(1)或两相连接器(2)连接，信号线进出导管(37)和电源线进出导管(39)必须是导电导磁的金属制成，要弯成90°或者弯成螺旋状，以防止外界电磁场沿着信号线进出导管(37)和电源线进出导管(39)的口进入到外层屏蔽体(19)内部，用外层屏蔽体固定螺丝(47)把外层屏蔽体(19)上的外层屏蔽体第一接口(16)、外层屏蔽体第二接口(25)、外层屏蔽体第三接口(27)、外层屏蔽体第四接口(35)上的外层屏蔽体第一接合部(48)和外层屏蔽体第二接合部(49)固定在一起，在电机控制器(22)中通过盒体(50)将电机控制器的各功能性构件紧凑的集成为一体，盒体(50)设置有矩形体，以便于安装到电动汽车上，为提高盒体(50)内部各构件拆装的便利性，盒体(50)包括盒身(51)和盒盖(52)，盒身(51)为具有开口的矩形体，盒盖(52)扣合在盒身(51)上，在盒体(50)外部固定有三相连接器(1)、两相连接器(2)和信号连接器(3)，在盒体内部固定有IGBT模块(4)、驱动板(5)、控制板(6)、吸收板(7)、AC母排(8)、DC母排(9)和电容(10)，在盒体(50)外部：三相连接器(1)、两相连接器(2)和信号连接器(3)安装在盒体(50)的同一侧壁上，将三相连接器(1)、两相连接器(2)和信号连接器(3)集成在盒体(50)上，位于同一侧壁上，便于与盒体(50)内部各功能性构件电连接，三相连接器(1)、两相连接器(2)和信号连接器(3)分别采用面板安装式连接器，即将其直接安装到盒体(50)的侧壁上，在盒体(50)内部：IGBT模块(4)安装在盒体(50)的底板上；IGBT模块(4)的上方，自下而上依次设置有驱动板(5)、控制板(6)和吸收板(7)；IGBT模块(4)相对的两侧分别设置有AC母排(8)和DC母排(9)，AC母排(8)邻近三相连接器(1)，DC母排(9)与箱体侧壁之间设置有电容(10)，盒体(50)内部还固定有屏蔽板(11)，屏蔽板(11)设置在控制板(6)和驱动板(5)之间，屏蔽板(11)能够防止控制板(6)上长距离传导的模拟信号受干扰，以及防止控制板(6)与驱动板(5)匹配后受振动影响较大，通过设置屏蔽板(11)，一方面保证了控制板(6)和驱动板(5)之间的连接强度，使控制板(6)能通过振动测试验证，另一方面能够实现对高压功率侧即三相连接器一侧的干扰屏蔽，提高控制板(6)上的模拟信号质量，AC母排(8)与盒体(50)侧壁之间，以及DC母排(9)与其邻近的盒体(50)侧壁之间，分别固定有导热绝缘垫，导热绝缘垫采用导热系数较高的绝缘材质制成，以实现是绝缘和导热的作用，将母排上的热量能及时散出去，保证电流的流通，以及实现AC母排(8)和DC母排(9)能够紧密的贴紧在盒体(50)相应的侧壁上，驱动板(5)通过焊盘方式焊接在IGBT模块(4)上，驱动板(5)不需要专门的抗振动支撑板，AC母排(8)与三相连接器(1)通过镀锌的外六角法兰螺栓(12)相连接，外六角法兰螺栓(12)与AC母排(8)的接触面积大，在拧紧作业时，相同扭矩下，压强相对较小，有效防止了母排由于变形而导致母排截面变小的现象，还降低了AC母排(8)与三相连接器(1)之间的接触电阻；外六角法兰螺栓(12)的镀锌方案，能够起到分流的作用，换言之，在所AC母排(8)与三相连接器(1)导通时，一部分电流会通过外六角法兰螺栓(12)流入AC母排(8)与三相连接器(1)，提高了电流的导通效果，采用镀锌的外六角法兰螺栓(12)，较之普通的螺栓连接，AC母排(8)与三相连接器(1)的连接处的温度有所降低，因此，采用镀锌处理的外六角法兰螺栓(12)，在起到分流作用的基础上，控制板(6)与驱动板(5)之间，以及控制板(6)与信号连接器(3)之间，分别通过相应的转接板(13)相连接，转接板(13)为具有一定弯折角度的板结构，该板结构的形状可灵活设置，以用于连接控制板(6)与驱动板(5)，以及用于连接控制板(6)与信号连接器(3)，控制板(6)与信号连接器(3)之间断开未连接，实际上是通过转接板(13)电连接，DC母排(9)采用叠层设计，DC母排(9)的正端和负端平行叠加在一起，用于减小直流路径上的杂散电感，正端和负端之间采用绝缘纸实现电气上的隔离，防止短路，电容(10)，即直流支撑电容(10)，采用外母排形式，DC母排(9)设置为电容(10)外部，而非集成在电容(10)内部，并且将电容(10)的连接端子与IGBT模块(4)直接连接，IGBT模块(4)的冷却水道一侧，有利于将电容(10)的连接端子产生的热传导到冷却水，提高散热效果，在电路布局方面，吸收板(7)与DC母排(9)在电路上导通，电容(10)的连接端和DC母排(9)的一连接端自上而下的分别连接在IGBT模块(4)上，DC母排(9)的另一连接端通过法兰螺栓与两相连接器(2)相连接，形成直流功率输入路径，驱动板(5)上固定有电流传感器，电流传感器内插装有铜柱(14)；AC母排(8)的一端通过螺栓固定在铜柱(14)上，其另一端通过法兰螺栓与三相连接器(1)相连接，形成交流功率输出路径，对应于三相连接器(1)，铜柱(14)设置为三个，三个铜柱(14)在实现电连接的基础上，能够实现控制器相应功能性构件连接更紧凑，三个铜柱(14)并排设置，将AC母排(8)、驱动板(5)和IGBT模块(4)贯穿并固定叠压在一起，然后用螺栓拧紧，即铜柱(14)沿轴向设置有螺纹孔，用于安装螺栓，据此实现了盒体(50)内部的功能性构件装配结构的紧凑度，且使整个直流母线路径大大缩短，极大地减小了直流路径上的杂散电感，从而减小了IGBT模块(4)开通/关断过程中的尖峰电压/电流，提高了IGBT模块(4)的使用安全阈值，提高了功率密度，通过铜柱(14)的结构连接，减小控制器体积，盒体(50)采用整体导电导磁的材料加工,DC母排(9)、AC母排(8)、铜柱(14)等电气部件的设计，均在保证电流能力的情况下，DC母排(9)和AC母排(8)的厚度设置为3mm左右，铜柱(14)为空心结构。