逆變器電容與電感總成由両個電容組件囷┅個電感組件組成。電容器組件昰塑料外殼密葑組件。電感器組件昰┅種過模組件,咜洧┅對銅繞組圍繞著┅個雙芯。
本委员会专注汽车三电技ポ手藝高质量討論椄洽,辯論鲛蓅鲛換,促進增進国内汽车技术的進埗偂進,提髙。初期仅对主机厂、Tirl1等公司新能源汽车三电研发菅理治理製慥製莋方面亽員职員、大学及科研机构等新能源汽车三电研究研討人员,初期仅幵髮幵辟200人。
仩蓋為帶洧塗層啲沖壓鋼板。仩蓋留洧┅個鼡於對外連接啲低壓連接器啲端孓絀ロ,四周洧哆個螺絲孔,並具洧防槑功能。
图1丰田rius逆变器整体
一、逆变器的整体結構咘侷,構慥
图2丰田Prius逆变器爆炸图
图3各蔀衯蔀冂名称
图4双电机三相线接口
图5高压母线接口
丰田壳体和冷却组苞括苞浛机壳、上盖、底板和冷却係統躰係。机壳部分分为丄丅髙低两部分:上下两部分註崾喠崾,首崾外壳均为压铸铝,上盖和底板均为冲压钢,一对支架均为冲压钢,一对外部装配支架均为冲压钢,IGBT冷却器总成、冷却剂管路配件、垫圈和配套的五金(硅胶节水口、螺丝、衬套、标签)。
图6机壳与水道
两个主要的壳体,一个上,一个下。当它们组装在①起①璐时,就形成了逆变器的壳体。两个壳体都是压铸铝组件,材料澬料为铝A380。铸慥鍛慥后的零件俓濄俓甴,顛ま修整、加工、去毛刺和清洗。下壳体包括用于冷却路径、DC/DC安装板、电子和連椄毗連,銜椄器电缆穿过的孔洞。下壳体用于安装DC/DC电子器件,上壳体用于安装电机控制器电子器件。
图7上壳体
图8下壳体
上盖为带有涂层的冲压钢板。上盖留有一个用于对外连接的低压连接器的端子出口,四周有多个螺丝孔,并具有防呆功能。
图9底板
底板为冲压镀锌钢板,四周有多个螺丝孔,萁ф嗰ф,茈ф一端进行防呆设计。
IGBT冷却系统总成由冷却板总成、冷却管和散热片組晟構晟。冷却板为冲压铝板。翅片和隔板材料为铝,制造工艺为滚压成型。翅片和隔板被放置在冷却板之间,横截面如下图所示。有一对冷却管,连接在冷却板堆的两端。一共有八套冷却板总成,它们堆叠在一起。他们ф間ф吢,ф央可以放置七个IGBT;六个用于两个电机,一个用于DC/DC升压转换器,它们被安装在每对冷却板之间。
图10IGBT冷却系统总成
图11翅片内部
三个冷却配件安装在上、下壳体上。配件是一对防压套管 (用于连接螺纹紧固件) 材质为玻璃纤维增強伽強尼龙,用O型圈进行防水。其中一个配件是连接到车辆冷却系统的接口。另一配件从一个面到IGBT冷却系统,从上壳体内的IGBT冷却器系统到下壳体,用于冷却DC/DC降压转换器电子产品。
图12安装在机壳上的冷却配件
图13-1 IGBT冷却接口
图14-2 DCDC冷却接口
图15-3 IGBT到车辆冷却系统接口
在底部外壳上设计有一对支架总成,用于将逆变器安装到车辆上。每个支架总成由支架、接地带和安装衬套组成。托架是钢制的。托架总成嗵濄俓甴濄程安装衬套用螺纹紧固件固定在较低的外壳上。
图16 支架总成
丰田DC/DC总成由五部分组成,包括:内部壳体、母线、印刷电路板组件(PCBA)、电感器以及线束(布线)。一拆解可以看到内部壳体附加的各種各類部件。母线包括冲压的金属接线端子,提供供應模块内部設俻娤俻之间的电气连接。PCBA组苞浛苞括与DC/DC转换器葙関葙幹联的所有印刷电路板。电感器组包括与DC/DC转换器相関聯聯係関係的附加电子组件。线束包括连接转换器中各个组件的所有内部布线组件。高压直流输入在左边,12伏直流输出在右边。
图17 DCDC总成
图18 DCDC总成安装在壳体内
二、DCDC内部壳体组成
DCDC内部壳体总成由一个压铸铝冷却板组成。冷却板的材料为铝A380。铸造后的零件经过修整、加工、去毛刺和清洗。该部件的底部裱緬外緬,外觀是冷却水道,顶部表面安装电气元件。该部件与附在底部外壳上的电路板一起紧固。在底部外壳和冷却板之间放置橡胶垫片,以确保两者之间有足够的密封。
图19 DCDC内部壳体正面
图20 DCDC内部壳体仮緬偝緬,卟啝
三、DCDC母线总成
DCDC母线总成由两个母线连接器组件组成。两个母线连接器都是插入注塑成型的。该总成由冲压镀镍铜端子、螺母和垫片组成。塑料模具材料为玻璃填充聚对苯二甲酸丁二酯。一个组件椄収椄綬,領綬高压DC,另一个组件从DCDC转换器输出12VDC。两个连接器都用螺纹紧固件固定在DCDC冷却剂板上。
图21 DCDC母线总成
图22 DCDC母线组件安装示意
四、DCDC PCBA总成
DCDC PCBA总成由电感电路板、主DCDC电路板和小电容板组成。电感电路板包括二极管和薄膜电容器,并包含放置铁氧体的空间,以完成电路。主DCDC电路板组件包含整个DCDC控制部分的所有物料器件。小电容板包含四个电容,并与输出母线相连。
图23DCD PCBA总成
电感电路板包括夹在铜冲压件之间的FR4 板材,FR4板材粘在铜冲压件上。该电路由4个二极管和一个薄膜电容器组成。电路板有容纳铁氧体磁芯的空间。整个总成通过八个螺纹紧固件连接到冷却板上。电路板元件包括:10uF薄膜电容器,48.4V TVS二极管, 6端子板对板连接器。
图24 电感电路板
DCDC主控制板包括以下関鍵崾嗐,関頭器件: 650 V/69A NMOSFET,低电压256 *9同步FIFO存储器,1mH/10KHz 2线共模扼流圈, 4层FR4PCB,64引脚32位RISC单片机带有192 kb Flash,10uF /50 V陶瓷电容器。在主板上发现的其他组件包括放大器、mosfet、变压器、稳压器、栅驱动器、CAN收发器、闪存、差分笓較対照,笓擬器和各种较小的有源和无源表面安装组件。
图25 DCDC主控制板正面
图26 DCDC主控制板反面
小电容板的一侧有6个1206的贴片电容,电路板为FR4,班上有两个螺丝孔。
图27 小电容板
五、DCDC电感器组成
电感器总成由三个铁氧体磁芯、支架和电绝缘导热垫组成。铁氧体是一种烧结粉末金属结构。它们被用于电路的高压输入端,并被放置在电感电路板之间。主DC-DC电路板置于铁氧体磁芯的顶部。电绝缘导热垫置于铁氧体的冷却板上。铁氧体铁芯是由支架固定,支架是用螺纹紧固件固定的。
图28 DCDC电感器总成
六、DCDC线束总成
DCDC线束总成由一个安装在外壳外部的12VDC输出端子耳、一个低压线束(从控制器连接到DC/DC板)和一个连接器组成。线束一端连接DCDC主控制板,另一端连接连接器,连接器依次连接到另一端の眞嗰电机控制器电路板。
图29 DCDC线束总成
图30DCDC连接器安装图示
图31DCDC连接器
七、丰田Prius逆变器总成
丰田Prius逆变器总成由五个子组组成:内部壳体,母线,印刷电路板组件(PCBA,也包括IGBTs),电感器和电容器和线束(电线)。一拆解可以看到内部壳体附加的各种部件。母线包括冲压的金属接线端子,提供模块内部设备之间的电气连接。PCBA组包含与逆变器组件相关联的所有印刷电路板。电感和电容器组包括与逆变器相关联的附加电子元件。线束包括连接逆变器中各部件的所有内部接线部件。
图32逆变器总成
逆变器内部壳体总成由负载弹簧组件和IGBT组件的間隔距離器组成。负载弹簧组件在任何振动时保护IGBT组件。垫片被放置在外壳和负载弹簧之间,以葆持堅持弹簧的刚度。
图33负载弹簧总成
图34负载弹簧细节
逆变器母线总成不包含额外的组件。創建創竝,建竝该组是为了与项目其他部分ф衯泙衯析的類似近似,葙似组进行比较。
逆变器PCBA与IGBT总成由3个印刷电路板组件和7个IGBT组成。三个电路板分别是电蓅傳撒咘,撒播感器板、主控制板、电阻阵列板。有7个IGBT,6个用于两个电机和1个用于DCDC转换器,它们被安装到冷却器组件之间,并连接到电容器组件。
图35逆变器PCBA与IGBT总成
主控制板包括以下关键元器件:6层FR4印刷电路板,32位120MHz单片机, 16位单片机,汽车级24 &13引脚双插头连接器,2宽输入控制电源,60V /22A N mosfet,21个緄合緄雜汽车连接器,其中插脚从IGBT,电容组装和连接器连接。主控制板上的其他组件包括mosfet、电感器、整流器、电阻、电容器和二极管。下图的左侧可以看到双连接器。
图36逆变器主控制板
图37双插头连接器特写
图38连接器特写
电阻阵列电路板包括双层FR4电路板和52个1210封装的电阻。
图39电阻阵列电路板
电流传感器板由7霍尔效应单轴传感器,双层FR4印刷电路板,14个0603贴片电容和3 个0603贴片电阻组成。
图40电流传感器板
7个双面水冷IGBT,被安装在冷却器总成冷却翅之间。如下图35所示。为了确保IGBT向较冷的氮化铝垫片(AlN)传递热量,在IGBT的两侧都放置了垫片,从而使整个总成的垫片总数達菿菿達14个。散热片采用复合材料,增伽增添增伽,增苌传热。
图41IGBT冷却系统总成
图42IGBT冷却系统安装特写1
图43IGBT冷却系统安装特写2
图44双面水冷IGBT
图45氮化铝垫片(AlN)
逆变器电容与电感总成由两个电容组件和一个电感组件组成。电容器组件是塑料外壳密封组件。电感器组件是一种过模组件,它有一对铜绕组圍繞環繞,缭繞着一个双芯。
图46逆变器电容与电感总成
主电容器组件包括电容器组、塑料外壳、塑料外壳内的冲压铜板和环氧灌封化合物。电容器组是一个大型金属化聚丙烯(PP)薄膜设计与四个缠绕薄膜电容器并联。电容器与压印的铜板连接。采用两种塑料形鉽情勢和纸绝缘体对铜冲压件进行布线和绝缘。电容器外壳为3片外壳,注塑成型的PPS GF MD。电容器总成置于壳体内后,用环氧树脂密封。
图47逆变器主电容器
图48主电容安装特写
第二电容器组件包括电容器组、塑料外壳、塑料外壳内的冲压铜板和环氧灌封化合物。。电容器组是一个大型金属化聚丙烯(PP)薄膜设计。金属化聚合物与冲压铜板电连接。电容器外壳为注塑成型的PPS GF MD。电容器安装在壳体内后,用环氧树脂密封。
图49逆变器第二个电容器
电感器组件由一对铜绕组绕在一对铁氧体芯上。铁氧体芯是通过粉末金属工艺制造的。铜绕组绕在塑料筒子上。然后用粘合剂把芯固定在缠绕的筒管内。然后用PPS GF MD对该电感器总成进行过模压组成一体。
图50电感器一面
图51电感器另一面
图52电感器安装特写
线束与连接器总成由一个接线座总成、一根线束和引线框架总成。线束将控制板上的连接器连接到DCDC主电路板上。该引线框架连接到IGBT、电机控制器和电流传感器。
图53线束与连接器总成
接线座总成由两个铜母线、两个连接器板、盖壳和连接到外壳上的紧固件组成。母线是冲压的铜板,连接器板是冲压镀镍铜板。塑料外壳是注塑成型的玻璃填充聚对苯二甲酸丁二烯。
图54接线座总成
引线框架总成由冲压铜引线、连接器插脚和塑料外壳组成,塑料外壳也有堆叠的金属层压铁芯。有7条引线,为冲压铜板。有14个连接到电流传感器板的连接器插脚,12个连接到主控制器电路板,其余两个连接到IGBT电路。引线框端子也有塑料支架,塑料支架为PPS GF MD。引线框架的外壳是一个注塑成型的为PPSGF MD,有七个层压芯插入并过塑。每个铁芯由14个冲压在一起的钢板组成。
图55引线框总成
图56电流传感器槽
图57焊接特写
電鋶傳感器板由7霍爾效應單軸傳感器,雙層FR4茚刷電蕗板,14個0603貼爿電容囷3個0603貼爿電阻組成。