一种高集成逆变砖底座及逆变砖总成的制作方法

本发明涉及车辆动力系统，尤其涉及一种高集成逆变砖底座及逆变砖总成。

背景技术：

1、随着新能源汽车竞争日益激烈，对电驱总成产品的小型化、轻量化、低成本等方面要求日益提高；零部件集成化设计是实现上述要求的有效路径，在电驱总成层面，将电控设计成逆变砖形式，其外壳与电机、减速器外壳集成，可节省总成壳体占用空间和材料用量；此时逆变砖的底座，就承担了功率模块、电容、电路板、滤波器等器件的安装承载任务，且逆变砖内部需要设计合理的电路结构，完成电能从电池到功率模块的传输路径。

2、在设计逆变砖底座过程中，需要涉及两类材料，金属材料最常用压铸铝合金，非金属常用注塑材料，如pps（聚苯硫醚）和pa66（尼龙66）；两类材料对比，铝合金强度刚度更高，可通过机加工方式实现高尺寸精度，攻丝后可形成螺母配合螺钉安装其他器件；注塑材料流动性好，可通过注塑形式加工，借助其绝缘特性，可制作注塑母排、母线电容和滤波器的外壳，但注塑材料强度偏低，注塑后尺寸精度不如机加工，且其材料内部存在微小空隙，与功率模块配合密封时，有密封不足、冷却液泄露的风险。

3、中国申请公布号cn121711972a公开了电机控制器、驱动总成以及车辆，包括冷却件、电容、第一功率模块以及第二功率模块；所述冷却件设置有容置空间，所述电容设置于所述容置空间内，所述第一功率模块设置于所述冷却件沿第一方向的一侧，所述第二功率模块设置于所述冷却件沿所述第一方向的另一侧；所述冷却件设置有第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道用于传输冷却液，所述第一流道位于所述第一功率模块和所述电容之间，所述第二流道位于所述第二功率模块与所述电容之间，所述第一流道和所述第二流道均沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向；该申请内的逆变砖底座为全金属材质，重量重成本高。

4、中国申请公布号cn121566882a公开了双电机控制器逆变砖总成、电驱总成及车辆，包括：电驱壳体，所述电驱壳体上设有上端开口的凹槽；散热模块，所述散热模块为放置于凹槽内的板状结构，散热模块上设有两个沿横向间隔布置的容置槽；所述容置槽槽底设有散热板；电容模块，所述电容模块处于散热模块的下方并与散热板的下端面紧密贴合；两组功率模块，所述两组功率模块分置于两个容置槽内并与散热板的上端面紧密贴合，每组包括多个沿纵向并列排布的功率模块，功率模块与电容模块电连接；电路板，所述电路板固定于功率模块的上，电路板盖合在凹槽开口处；该申请的底座为全注塑材质，全注塑的底座刚度和导热能力弱。

5、因此，单独使用上述某一种材料都不能很好实现集成化、轻量化、低成本的逆变砖底座。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种高集成逆变砖底座及逆变砖总成，采用压铸铝和注塑复合结构制作逆变砖底座；相比于传统纯铝合金底座该逆变砖底座不需要再设计单独的电容、滤波器、注塑铜排结构，集成度显著提高、逆变砖总成整体尺寸减小；且压铸材料用量更小，成本更低；一次注塑成型的结构也节省了原有的装配环节，降低装配成本。

2、本发明提供一种高集成逆变砖底座，包括功率模块金属散热水道、注塑座体、负极铜排、第一正极铜排、第二正极铜排以及滤波磁环；

3、功率模块金属散热水道、负极铜排、第一正极铜排和第二正极铜排分别通过注塑模具与匹配对位的注塑座体注塑成型固定连接，构成高集成逆变砖底座；

4、该高集成逆变砖底座上包括直流高压接口、散热进水管口、熔断器安装接口、直流高压输出接口、驱动板安装螺柱、母线电容铜排安装孔、功率模块安装腔体以及散热出水管口；所述滤波磁环套接固定于直流高压接口的两个铜排上；该逆变砖底座上集成了功率模块、驱动板等部件的安装结构、母线电容外壳、滤波器外壳及正负极铜排和散热水道，相比于传统纯铝合金底座，集成度显著提高、逆变砖总成整体尺寸减小；且压铸材料用量更小，成本更低；一次注塑成型的结构也节省了原有的装配环节，降低了装配成本。

5、所述功率模块金属散热水道整体为中空的矩形腔体结构，其上端面开设有第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口，纵向构成两个功率模块安装腔体，中空的矩形腔体结构左右侧壁分别一体连通有散热出水管口和散热进水管口，散热出水管口、散热进水管口和中空的矩形腔体结构共同构成散热水道，第一功率模块和第二功率模块分别嵌合密封于第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口处，通过散热进水管口引入冷却液，流过第二功率模块周边的功率模块金属散热水道腔体流向第一功率模块容置处的功率模块金属散热水道腔体，最后由散热出水管口流出，完成对第一功率模块和第二功率模块的散热。

6、所述功率模块金属散热水道的内底壁对应于第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口相邻区域设有二级台阶结构的下沉矩形凹槽，所述二级台阶结构的下沉矩形凹槽的上部矩形凹槽每个侧壁为由外向内倾斜的斜坡面，该二级台阶结构的下沉矩形凹槽设计目的是减缓冷却液在第一功率模块和第二功率模块之间的流动速度，使冷却液与第二功率模块的吸热交换更充分，所述功率模块金属散热水道的内底壁靠近左侧壁位置设有左端出水下沉槽，所述功率模块金属散热水道的内底壁靠近右侧壁位置设有右端进水下沉槽，散热出水管口和散热进水管口分别对位与左端出水下沉槽和右端进水下沉槽连通，进一步减缓冷却液在功率模块金属散热水道的中空的矩形腔体结构内的流动速度，提高冷却液与第一功率模块和第二功率模块换热时间。

7、所述散热出水管口和所述散热进水管口的内管壁均为外侧端内管径大，且内侧端内管径小的二级台阶式内管壁结构，散热出水管口和所述散热进水管口的内管壁结构设计可提高水管口流速，增强散热效果，产生局部节流，建立压力、防止气蚀/气堵，适配接口尺寸，减少泄漏风险。

8、所述第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口开口外缘的功率模块金属散热水道上端面分别匹配突设有环形衔接凸环，每个环形衔接凸环上端面周向设有密封环槽，第一功率模块和第二功率模块对位匹配置入第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口并容置于功率模块金属散热水道的腔体内，第一功率模块和第二功率模块对位限位固定于第一功率模块嵌合口的环形衔接凸环和第二功率模块嵌合口环形衔接凸环上端面处，并通过密封环与对位的密封环槽密封固定。

9、所述功率模块金属散热水道上端面左右两侧水平延伸有注塑衔接边，功率模块金属散热水道匹配设置于注塑座体对应位置并通过两侧的注塑衔接边与注塑座体对位注塑成型固定连接。

10、所述功率模块金属散热水道下端面对应二级台阶结构的下沉矩形凹槽下底面的外缘设置有矩形散热凹槽，该矩形散热凹槽槽底设置有网格状散热加强筋，功率模块金属散热水道上端面左右两侧还设置有驱动板第一安装螺柱，功率模块金属散热水道上端面左侧设置有逆变砖定位销，功率模块金属散热水道上端面右侧的散热进水管口外侧壁水平向延伸设置有逆变砖固定点，将定位销设计在金属散热水道上有利于利用金属加工后的尺寸精度，保证逆变砖的安装精度；驱动板和逆变砖固定点根据铝合金散热水道和注塑座体的投影位置，分配在铝合金散热水道和注塑座体上，共同承担逆变砖和驱动板的安装固定任务；网格状散热加强筋设计在功率模块金属散热水道背面，功率模块金属散热水道和注塑座体注塑成型时不使用塑料对其包覆，可为母线电容提供散热。

11、所述注塑座体包括模块和驱动板的安装面板、母线电容外壳、滤波器外壳以及正负极铜排安装区；母线电容外壳设置于模块和驱动板的安装面板下端面，滤波器外壳紧邻母线电容外壳右侧壁设置于模块和驱动板的安装面板下端面上，正负极铜排安装区设置于模块和驱动板的安装面板上端面右侧，负极铜排、第一正极铜排和第二正极铜排匹配限位固定于正负极铜排安装区中，功率模块金属散热水道上端面匹配注塑嵌设于模块和驱动板的安装面板上端面，且功率模块金属散热水道下部的矩形腔体结构容置于母线电容外壳内，功率模块金属散热水道左端的散热出水管口端部露设于母线电容外壳左侧壁外，功率模块金属散热水道右端的散热进水管口周向外侧壁夹设于对位的滤波器外壳和正负极铜排安装区之间，且散热进水管口右端露设于母线电容外壳右侧壁外，散热进水管口下端面对应滤波器外壳位置突设有带内螺纹圆柱，该带内螺纹圆柱容置于滤波器外壳，滤波器的pcb板通过螺栓拧紧在带内螺纹圆柱上面，形成地线连接；注塑座体是将铝合金散热水道和其他底座子零部件（螺母、衬套、铜排）固定为整体的基础部分、在注塑前，将其他组件预先安装在模具中，一次注塑成型后，再将滤波磁环套接装配后，灌注胶水固定，就完成了底座的制造过程。

12、所述模块和驱动板的安装面板上端面周向边沿设置有驱动板第二安装螺柱，驱动板第一安装螺柱和驱动板第二安装螺柱共同构成驱动板安装螺柱，模块和驱动板的安装面板上端面前端开设有母线电容铜排安装孔，母线电容外壳整体为矩形筒体结构，母线电容外壳内侧壁、模块和驱动板的安装面板下端面以及功率模块金属散热水道下端面共同构成母线电容灌胶槽；所述负极铜排、第一正极铜排和第二正极铜排分别限位固定于正负极铜排安装区内，在正负极铜排安装区分别注塑成型构成直流高压接口、熔断器安装接口以及直流高压输出接口。

13、一种逆变砖总成，包括滤波电容组件、母线电容、第一功率模块、第二功率模块以及熔断器，还包括所述的高集成逆变砖底座，所述注塑座体下端面对应直流高压接口位置设有滤波磁环安装槽，滤波磁环容置于该滤波磁环安装槽内，且滤波磁环对位套接于直流高压接口对应的负极铜排的铜针和第一正极铜排的铜针上，滤波电容组件的pcb板通过螺栓与滤波器外壳螺合固定，并通过螺栓与功率模块金属散热水道的带内螺纹圆柱螺合构成地线连接，滤波电容组件的pcb板与对位的负极铜排的铜针和第一正极铜排的铜针焊接，完成正负极连接，滤波电容组件采用pcb板形式，将xy电容（安规电容）焊接后固定在pcb板上，pcb板上焊接有不同容值、不同功能的滤波电容，可在实际使用中根据电磁兼容等级要求进行调整搭配；母线电容容置于母线电容灌胶槽内，并采用聚氨酯pu灌封胶在母线电容灌胶槽内对母线电容进行灌封，母线电容的母线电容铜排露设于母线电容铜排安装孔外，第一功率模块和第二功率模块分别匹配嵌入第一功率模块嵌合口和第二功率模块嵌合口内并通过螺栓与对位的环形衔接凸环螺合密封固定，熔断器电连接于熔断器安装接口，然后可进行后续电路板装配和检测工序。

14、有益效果

15、本发明采用压铸铝和注塑复合结构制作逆变砖底座；相比于传统纯铝合金底座该逆变砖底座不需要再设计单独的电容、滤波器、注塑铜排结构，集成度显著提高、逆变砖总成整体尺寸减小；且压铸材料用量更小，成本更低；一次注塑成型的结构也节省了原有的装配环节，降低装配成本。