一种控制器

摘要

本发明公开了一种控制器，包括：由壳体，以及分别布置在壳体左右两端的盖板一和盖板二形成密封的控制器外壳；布置在盖板一和盖板二上的接头和水嘴；布置在控制器外壳内部的母排、电容、功率模块和散热器。电容、功率模块和接头之间通过母排相连，散热器采用中空水冷结构，水嘴用于散热器内部水路管道的进水和出水。电容布置在散热器的中空部分，功率模块布置在散热器上。本发明能够解决现有变流器体积大、结构复杂、可维护性差、占用空间多的技术问题。

权利要求

1.一种控制器，其特征在于，包括：

由壳体(12)，以及分别布置在所述壳体(12)左右两端的盖板一(11)和盖板二(13)形成密封的控制器外壳；

布置在所述盖板一(11)和盖板二(13)上的接头和水嘴(15)；

布置在所述控制器外壳内部的母排、电容(24)、功率模块(26)和散热器(27)；

所述电容(24)、功率模块(26)和接头之间通过母排相连，所述散热器(27)采用中空水冷结构，所述水嘴(15)用于所述散热器(27)内部水路管道的进水和出水；所述电容(24)布置在所述散热器(27)的中空部分，所述功率模块(26)布置在所述散热器(27)外表面上方；

所述散热器(27)采用多边形中空水冷结构，所述功率模块(26)以对称安装方式均匀地布置在所述散热器(27)外表面上方，所述电容(24)和功率模块(26)通过所述散热器(27)进行散热。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制器还包括控制板(21)、托板(22)和驱动板(25)，所述控制板(21)布置在所述盖板一(11)的内侧；所述托板(22)布置于所述盖板一(11)与所述散热器(27)之间，用于安装和隔离所述控制板(21)；所述驱动板(25)布置在所述功率模块(26)的上方。

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于：所述接头进一步包括交流接头(14)、控制接头(16)和直流接头(17)，所述水嘴(15)、控制接头(16)和直流接头(17)布置在所述盖板一(11)上，所述交流接头(14)布置在所述盖板二(13)上，所述控制板(21)与所述控制接头(16)相连。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于：所述母排进一步包括低感母排(23)和连接母排(29)，所述低感母排(23)布置在所述托板(22)靠近所述散热器(27)的一侧，所述低感母排(23)用于连接所述电容(24)与所述功率模块(26)；所述功率模块(26)的一端连接所述低感母排(23)，另一端与所述连接母排(29)相连，所述交流接头(14)与所述连接母排(29)相连；所述低感母排(23)与所述直流接头(17)相连。

5.根据权利要求3或4所述的控制器，其特征在于：所述控制器还包括布置在所述控制器外壳内部的电流传感器(210)，所述电流传感器(210)以模块化方式安装在所述交流接头(14)上。

6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于：所述交流接头(14)、水嘴(15)、控制接头(16)和直流接头(17)均采用具有密封功能的部件。

7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于：所述交流接头(14)采用快插连接器。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的控制器，其特征在于：所述散热器(27)上设置有滑轨(28)，所述壳体(12)上设置有与所述滑轨(28)相配合的凹槽一(18)，所述控制器通过所述滑轨(28)与所述凹槽一(18)的配合实现整体快速安装。

9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于：所述壳体(12)的内部设置有水冷槽道。

说明书

一种控制器

技术领域

[0001] 本发明涉及电气设备领域，尤其是涉及一种应用于变流器的控制器。

背景技术

[0002] 变流器是电传动车辆的重要部件，由发电机发电，通过变流器转化为直流，直流再通过变流器转化为交流提供给电动机，电动机牵引整个车辆运转。而车载设备的使用环境条件苛刻，局部环境高达85℃以上，要求整体的空间体积小、可维护性高、散热性能好。目前，较多的控制器采用集成部件进行变流器设计，这极大地优化了整体变流器的体积重量。

[0003] 但是，随着变流器产品的集成度越来越高，要求变流器体积重量越来越小，整体布局优化对变流器的体积影响至关重要，合理的布局能够节省大量空间。此外，变流器整体散热也是当前产品急需解决的问题，随着体积越来越小，单位体积的热量在增加，采用合理的散热方法，需要既能满足体积要求，又要满足散热要求。同时，现今结构紧凑的变流器可维护性较差，在维护过程中内部线缆较多、操作繁琐，与外部电机的接线也占用较多空间，且维护不方便。

[0004] 在现有技术当中，主要有如下技术方案与本发明相关：

[0005] 现有技术1为由湖南南车时代电动汽车股份有限公司于2013年11月06日申请，并于2014年05月07日公告，公告号为CN203590657U的中国实用新型专利《电机控制器》。该实用新型专利公开了一种电机控制器，该控制器散热器上布置IGBT，电容布置在IGBT的一侧，IGBT的上方分别布置驱动PCB和控制器PCB，IGBT的另一侧布置交流直流级控制接头。水嘴布置在散热器的下方，整体布置紧凑。

[0006] 现有技术2为为由湖南南车时代电动汽车股份有限公司于2014年11月10日申请，并于2015年04月15日公告，公告号为CN204271967U的中国实用新型专利《一种电机控制器》。该实用新型专利公开了一种电机控制器，该控制器散热器上布置IGBT，电容布置在IGBT的一侧，IGBT的上方分别布置驱动PCB和控制器PCB，IGBT的另一侧布置交流直流级控制接头且朝下。

[0007] 然而，随着行业发展，对变流器体积空间的紧凑性要求越来越高，现有技术还存在以下缺陷：

[0008] (1)现有的大部分控制器还是从变流器所使用的部件进行集成来实现变流器体积的减小，而没有采用产品整体布局优化的方法来减小变流器的体积；

[0009] (2)伴随着目前控制器产品的集成化程度越来越高，对系统整体的散热要求也更高，目前的控制器结构难以在空间的紧凑性和优良的散热性上同时满足要求；

[0010] (3)现有的控制器产品的可维护性较差，没有从变流器的各个部件上考虑模块化的结构设计，不能实现快速拆装和维护。

发明内容

[0011] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制器，解决现有控制器体积大、结构复杂、可维护性差、占用空间多的技术问题。

[0012] 为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种控制器的技术实现方案，一种控制器，包括：

[0013] 由壳体，以及分别布置在所述壳体左右两端的盖板一和盖板二形成密封的控制器外壳；

[0014] 布置在所述盖板一和盖板二上的接头和水嘴；

[0015] 布置在所述控制器外壳内部的母排、电容、功率模块和散热器；

[0016] 所述电容、功率模块和接头之间通过母排相连，所述散热器采用中空水冷结构，所述水嘴用于所述散热器内部水路管道的进水和出水。所述电容布置在所述散热器的中空部分，所述功率模块布置在所述散热器外表面上方。

[0017] 优选的，所述散热器采用多边形中空水冷结构，所述功率模块以对称安装方式均匀地布置在所述散热器外表面上方，所述电容和功率模块通过所述散热器进行散热。

[0018] 优选的，所述控制器还包括控制板、托板和驱动板，所述控制板布置在所述盖板一的内侧。所述托板布置于所述盖板一与所述散热器之间，用于安装和隔离所述控制板。所述驱动板布置在所述功率模块的上方。

[0019] 优选的，所述接头进一步包括交流接头、控制接头和直流接头，所述水嘴、控制接头和直流接头布置在所述盖板一上，所述交流接头布置在所述盖板二上，所述控制板与所述控制接头相连。

[0020] 优选的，所述母排进一步包括低感母排和连接母排，所述低感母排布置在所述托板靠近所述散热器的一侧，所述低感母排用于连接所述电容与所述功率模块。所述功率模块的一端连接所述低感母排，另一端与所述连接母排相连，所述交流接头与所述连接母排相连。所述低感母排与所述直流接头相连。

[0021] 优选的，所述控制器还包括布置在所述控制器外壳内部的电流传感器，所述电流传感器以模块化方式安装在所述交流接头上。

[0022] 优选的，所述交流接头、水嘴、控制接头和直流接头均采用具有密封功能的部件。

[0023] 优选的，所述交流接头采用快插连接器。

[0024] 优选的，所述散热器上设置有滑轨，所述壳体上设置有与所述滑轨相配合的凹槽一，所述控制器通过所述滑轨与所述凹槽一的配合实现整体快速安装。

[0025] 优选的，所述壳体的内部设置有水冷槽道。

[0026] 通过实施上述本发明提供的控制器的技术方案，具有如下有益效果：

[0027] (1)本发明优化了控制器的整体布局，大大减小了产品的整体空间；

[0028] (2)本发明实现了控制器的整体散热，提高了产品的环境适应性；

[0029] (3)本发明采用散热器内置电容结构，大大提高了电容的耐温性，延长了使用寿命；

[0030] (4)本发明控制器采用滑轨安装方式，大幅提高了产品的可维护性；

[0031] (5)本发明控制器的外部接口采用了可快速插拔结构，节省了系统的维护成本。

附图说明

[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

[0033] 图1是本发明控制器一种具体实施方式的结构示意主视图；

[0034] 图2是本发明控制器一种具体实施方式的结构示意左视图；

[0035] 图3是本发明控制器一种具体实施方式的结构示意右视图；

[0036] 图4是本发明控制器一种具体实施方式壳体的结构示意图；

[0037] 图5是本发明控制器一种具体实施方式的内部结构示意图；

[0038] 图中：11-盖板一，12-壳体，13-盖板二，14-交流接头，15-水嘴，16-控制接头，17-直流接头，18-凹槽一，19-凹槽二，21-控制板，22-托板，23-低感母排，24-电容，25-驱动板，26-功率模块，27-散热器，28-滑轨，29-连接母排，210-电流传感器。

具体实施方式

[0039] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 如附图1至附图5所示，给出了本发明控制器的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

[0041] 如附图5所示，一种控制器的具体实施例，包括：

[0042] 由壳体12，以及分别布置在壳体12左右两端的盖板一11和盖板二13形成密封的控制器外壳；

[0043] 布置在盖板一11和盖板二13上的接头和水嘴15；

[0044] 布置在控制器外壳内部的母排、电容24、功率模块26(如功率模块可采用IGBT模块)和散热器27；

[0045] 电容24、功率模块26和接头之间通过母排相连，散热器27采用中空水冷结构，水嘴15用于散热器27内部水路管道的进水和出水。电容24布置在散热器27的中空部分，功率模块26布置在散热器27上。

[0046] 盖板一11与盖板二13分别安装在壳体12的左右两侧，在壳体12的两侧开设有凹槽二19，放入密封条可以实现控制器整体的密封，如附图4所示。如附图1所示，直流接头17所在的一侧为左侧方向，另一侧则为右侧方向，如下描述均参照此定位。作为本发明一种较佳的具体实施例，壳体12可以采用全水冷壳体，壳体12的内部设置有水冷槽道，以降低壳体12内部器件的环境工作温度。

[0047] 散热器27进一步采用多边形中空水冷结构，内部布置水路管道，功率模块26以对称安装方式均匀地布置在散热器27的各个安装面上，电容24和功率模块26通过散热器27进行散热。在本实施例中，散热器27采用三棱柱中空水冷结构。电容24布置在散热器27的多边形中空位置，四周通过散热器27进行散热，能够有效保证电容24在良好的环境下工作。功率模块26由散热器27进行散热，整体散热效果十分良好，可以实现控制器在恶劣环境条件下的正常工作。

[0048] 控制器还进一步包括控制板21、托板22和驱动板25，控制板21布置在盖板一11的右(内)侧，托板22用于安装和隔离控制板21，驱动板25布置在功率模块26的上方。

[0049] 接头进一步包括交流接头14、控制接头16和直流接头17，水嘴15、控制接头16和直流接头17布置在盖板一11上，交流接头14布置在盖板二13上，控制板21与控制接头16相连，如附图2和附图3所示。其中，控制接头16、水嘴15宜与直流接头17布置于同一侧。

[0050] 母排进一步包括低感母排23和连接母排29，低感母排23布置在托板22的右侧，低感母排23用于连接电容24与功率模块26。功率模块26的一端连接低感母排23，另一端与连接母排29相连，交流接头14与连接母排29相连，实现交流的引出。低感母排23与直流接头17相连。

[0051] 散热器27上设置有滑轨28，壳体12上设置有与滑轨28相配合的凹槽一18，控制器通过滑轨28与凹槽一18的配合实现整体快速安装。

[0052] 交流接头14、水嘴15、控制接头16和直流接头17均可以进一步采用具有密封功能的防水部件。交流接头14可以进一步采用快插连接器，如对应的设备设有与之配合的快插连接器(如电机)，则可以实现控制器的快速配合和安装，节省维护时间，省去了大量的连接线缆，有效地节省了成本。控制器还包括布置在控制器外壳内部的电流传感器210，电流传感器210以模块化方式安装在交流接头14上，电流传感器210可拆卸。

[0053] 本发明上述具体实施例描述的控制器通过优化控制器整体各个部件的布局，不但缩小了整体控制器的体积空间，器件布局紧凑，提升了变流器的整体性能，还通过优化散热方式，改善了整体散热效果。此外，通过模块化安装设计，大大提高了可维护性和安装便利性，该控制器可以实现与电机之间的快速安装，简化了系统布线及安装，维护安装方便，大幅降低了用户的使用成本。

[0054] 通过实施本发明具体实施例描述的控制器的技术方案，能够产生如下技术效果：

[0055] (1)本发明具体实施例描述的控制器优化了整体布局，大大减小了产品的整体空间；

[0056] (2)本发明具体实施例描述的控制器实现了整体散热，提高了产品的环境适应性；

[0057] (3)本发明具体实施例描述的控制器采用内置电容结构，大大提高了电容的耐温性，延长了使用寿命；

[0058] (4)本发明具体实施例描述的控制器采用滑轨安装方式，大幅提高了产品的可维护性；

[0059] (5)本发明具体实施例描述的控制器外部接口采用了可快速插拔结构，节省了系统的维护成本。

[0060] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0061] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。