CN110682800A - 一种集成式电驱动系统总成及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本方案涉及一种集成式电驱动系统总成及电动汽车，以实现总成的轻量化与集成化。该总成包括：减速器、驱动电机、高压分线盒、电机控制器和电源补给模块，减速器布置在减速器壳体内；驱动电机布置在定子壳体内，定子壳体与减速器壳体共用同一端盖；减速器的传动输入转轴和驱动电机的转子轴穿过端盖同轴传动连接；与减速器壳体和定子壳体呈平面分布的电控壳体；电源补给模块和高压分线盒布置在电控壳体内的上侧，电机控制器布置在电控壳体内的下侧，高压分线盒连接电机控制器和电源补给模块并给车内压缩机和加热器提供电源；电机控制器通连接驱动电机；电控壳体与减速器壳体和/或定子壳体固定连接。

Description

一种集成式电驱动系统总成及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车电驱动系统领域，具体是一种集成式电驱动系统总成及电动汽车。
背景技术
随着化工能源的不断枯竭，环境污染的加剧，电动汽车在市场上使用日趋广泛。电驱动系统作为电动汽车的核心部件，电驱动系统性能的提升将影响电动汽车的发展。
随着电驱动总成集成技术的不断发展，近年来出现了例如电机、减速器、电机控制器、车载充电机、直流转换器、直流交流转换器和高压分线盒“多合一电驱动总成”的集成。根据整车总布置的要求，电驱动系统总成小型化、轻量化的趋势日益明显。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种集成式电驱动系统总成及电动汽车，以实现电驱动系统总成的轻量化与集成化。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种集成式电驱动系统总成，包括：集成为整体的减速器、驱动电机、高压分线盒、电机控制器和电源补给模块，其中，
所述减速器布置在减速器壳体内；
所述驱动电机布置在定子壳体内，且所述定子壳体与所述减速器壳体共用同一端盖；所述减速器壳体和所述端盖分别支撑所述减速器的传动输入转轴的两端；所述端盖和所述定子壳体分别支撑所述驱动电机的转子轴的两端，所述减速器的传动输入转轴和所述驱动电机的转子轴同轴传动连接；
与所述减速器壳体和所述定子壳体呈平面分布的电控壳体；
所述电源补给模块和所述高压分线盒布置在所述电控壳体内的上侧，所述电机控制器布置在所述电控壳体内的下侧，所述高压分线盒和所述电源补给模块均设置在所述电机控制器的上方，所述高压分线盒通过铜排连接所述电机控制器和所述电源补给模块；
所述电机控制器通过三相铜排连接所述驱动电机，所述三相铜排的一端穿过所述电控壳体的壳壁后在所述定子壳体内与所述驱动电机的三相端子连接；
所述电控壳体与所述减速器壳体和/或所述定子壳体固定连接。
优选地，所述减速器壳体和所述定子壳体共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体布置在所述构件的内侧形成的开放式凹槽中；
所述电控壳体与所述减速器壳体和所述定子壳体固定连接；
所述定子壳体上固定有用于对驱动半轴进行支撑的支撑架；
所述电控壳体朝向所述支撑架的一侧开设有U形槽，所述支撑架伸入至所述U形槽内；
所述减速器的传动输出转轴输入至所述U形槽中与所述支撑架上所支撑的驱动半轴传动连接。
优选地，所述电源补给模块由车载充电机、DCDC转换器和DCAC转换器集成形成，且所述车载充电机、所述DCDC转换器和所述DCAC转换器共用同一功率板。
优选地，所述电控壳体由从上至下的上盖板、主壳体和下盖板组合形成，所述横向隔板设置在所述主壳体内；
所述高压分线盒和所述电源补给模块固定在所述主壳体的上侧；
所述电机控制器固定在所述主壳体的下侧。
优选地，所述驱动电机的转子轴和所述减速器的传动输出转轴平行设置。
优选地，所述电机控制器包括：
INV控制模块和与所述INV控制模块通过低压信号线连通的INV功率模块，所述INV功率模块的功率输出端连接所述三相铜排。
优选地，所述上盖板上开设有窗口，所述窗口正对于所述高压分线盒上的熔断器设置；
所述上盖板上安装有封闭所述窗口或使所述窗口露出的维修面板。
优选地，所述减速器壳体和所述定子壳体共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体布置在定子壳体的外侧，所述电控壳体与所述定子壳体固定连接。
优选地，所述减速器壳体和所述定子壳体共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体布置在定子壳体的外侧，所述电控壳体与所述减速器壳体固定连接。
优选地，所述高压分线盒还具有用于为压缩机提供电源的第一接口，以及用于为加热器提供电源的第二接口。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种电动汽车，包括上述的集成式电驱动系统总成。
本发明是有益效果为：
集成式电驱动系统总成包括驱动电机、与其集成的电机控制器、车载充电机、DCDC转换器、高压分线盒、减速器和DCAC转换器的“七合一”一体化电驱动系统总成，可直接将电驱动动力总成系统直接装配到整车上，取代了以往的在整车装配生产线上分体装配方式。精简了工序，减少成本。电驱总成的高度压缩到极致，极大提高空间利用率，满足整车后驱要求。电控电源的检修不需落电驱总成，检修更加方便、快捷。
附图说明
图1为本发明的总成的原理示意图；
图2为本发明的总成的原理框图；
图3为本发明的总成的装配示意图；
图4为本发明的总成的装配示意图；
图5为本发明的电控壳体的爆炸示意图；
附图标记说明：1、减速器；2、驱动电机；3、高压分线盒；4、电机控制器；44、INV控制模块；45、INV功率模块；5、电源补给模块；51、车载充电机；52、DCDC转换器；53、DCAC转换器；101、减速器壳体；102、定子壳体；103、电控壳体；1032、上盖板；1033、主壳体；1034、下盖板；1035、U形槽；104、端盖；105、支撑架；6、压缩机；7、加热器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1至图5，本发明提供了一种集成式电驱动系统总成，包括：集成为整体的减速器1、驱动电机2、高压分线盒3、电机控制器4和电源补给模块5，其中，所述减速器1布置在减速器壳体101内；所述驱动电机2布置在定子壳体102内，且所述定子壳体102与所述减速器壳体101共用同一端盖104；与所述减速器壳体101和所述定子壳体102呈平面分布的电控壳体103；所述减速器壳体101和所述端盖104分别支撑所述减速器1的传动输入转轴的两端；所述端盖104和所述定子壳体102分别支撑所述驱动电机2的转子轴的两端，所述减速器1的传动输入转轴和所述驱动电机2的转子轴同轴传动连接；所述电源补给模块5和所述高压分线盒3布置在所述电控壳体103内的上侧，所述电机控制器4布置在所述电控壳体103内的下侧，所述高压分线盒3和所述电源补给模块5均设置在所述电机控制器4的上方，所述高压分线盒3通过铜排连接所述电机控制器4和所述电源补给模块5；所述电机控制器4通过三相铜排连接所述驱动电机2，所述三相铜排的一端穿过所述电控壳体103的壳壁后在所述定子壳体102内与所述驱动电机2的三相端子连接，三相铜排采用裹塑(包塑)工艺生产，除了连接位置之外，三相铜排的外部包覆有PVC膜，这增加了电器连接的可靠性，并改善了电磁干扰情况。所述电控壳体103与所述减速器壳体101和/或所述定子壳体102固定连接。
如图1和图3所示，本实施例中，由于所述减速器壳体101、所述定子壳体102和所述电控壳体103呈平面分布，相较于现有技术中的电控壳体布置在定子壳体上方的方式来说，可以有效的降低电驱动系统总成的整体高度，满足紧凑型等车型的使用需求，满足后驱布置需求。
具体来说，由于减速器壳体101和定子壳体102共用了同一个端盖104，减速器壳体101和端盖104共同形成了容纳减速器1的腔体，端盖104作为定子壳体102的前端盖，端盖104、定子壳体102和定子壳体102原有的后端盖共同形成容纳驱动电机2的腔体。
通过电源补给模块5、电机控制器4和高压分线盒3共用电控壳体103的形式，减少了开模成本，有效减小总成重量，降低了总成的尺寸包络，可满足严苛的总成布置条件。电源补给模块5、电机控制器4和高压分线盒3“多合一”的结构集成可以实现线束和壳体的优化，较电源补给模块5、电机控制器4和高压分线盒3分体式布置的电驱动方式来说，实现重量、体积和成本下降，可靠性和效率提升。
减速器1的传动输出转轴和驱动电机2的转子轴采用平行布置方式，使减速器壳体101和定子壳体102呈弯折布置，具体呈“7”字形方式布置。同时，由于电控壳体103和定子壳体102和减速器壳体101呈平面分布且电机控制器4布置在电控壳体103的下侧，在电机控制器4出现故障时，不需要按照现有设计的方式去拆卸电驱动系统总成，维修人员只需要进入至车辆底盘下方，再从底盘处打开电控壳体103的下盖板1034，即可对电机控制器4进行维修。
如图3和图4所示，所述减速器壳体101和所述定子壳体102共同形成呈弯折状的构件，具体来说，该构件呈“7”字形，所述电控壳体103布置在所述构件的内侧形成的开放式凹槽中，如图3所示，该开放式凹槽位于该减速器壳体101的传动输出转轴的输出端一侧以及位于在电控壳体103上安装的用于支撑驱动半轴的支撑架105的一侧；所述电控壳体103与所述减速器壳体101和所述定子壳体102固定连接，电控壳体103通过螺栓等方式和减速器壳体101和定子壳体102固定；所述定子壳体102上固定有用于对驱动半轴进行支撑的支撑架105；所述电控壳体103朝向所述支撑架105的一侧开设有U形槽1035，所述支撑架105伸入至所述U形槽1035内，结合图3和图4可以看出，该U形槽1035为设置在电控壳体103的中部的通槽，该U形槽1035贯通了该电控壳体103的前后两个端面，其中，电控壳体103的前端面是指电控壳体103和该减速器壳体101相对的端面，该电控壳体103的后端面是指电控壳体103远离减速器壳体101的端面；所述减速器1的传动输出转轴输入至所述U形槽1035中与所述支撑架105上所支撑的驱动半轴传动连接。
电控壳体103的布置利用了减速器壳体101和定子壳体102形成的空闲空间，同时，电控壳体103通过采用U形槽1035避开驱动半轴的支撑架105，极大的提升了空间利用率。
其中，如图2所示，在本实施例中，所述电源补给模块5由车载充电机51、DCDC转换器52和DCAC转换器53集成形成，且所述车载充电机51、所述DCDC转换器52和所述DCAC转换器53共用同一功率板(电路板)，可以实现三者的深度集成，这就省去了车载充电机51、DCDC转换器52和DCAC转换器53之间的连接线束。
高压分线盒3设置有直流高压输入接口，此接口也是电驱动系统总成的高压输入接口，该高压输入接口与动力电池的输入端相接，高压分线盒3中的铜排将电流分为多路，一路接熔断丝后输送至电源补给模块5，高压电流经过电源补给模块5中的DCDC转换器52转化为低压，从而形成12V直流电并输出至低压蓄电池；一路接熔断丝后输送至空气压缩机；一路接熔断丝后接电机控制器4，如图1所示，电机控制器4内包括INV控制模块44和与其通过低压信号线连接的INV功率模块45，高压分线盒3提供的高压直流电通过INV功率模块45转化为高压交流电，并通过三相铜排输送至与驱动电机2的定子相连的三相端子处。
如图2和5所示，所述电控壳体103由从上至下的上盖板1032、主壳体1033和下盖板1034组合形成；所述高压分线盒3和所述电源补给模块5固定在所述主壳体1033的上侧；所述电机控制器4固定在所述主壳体1033的下侧。
具体来说，电机控制器4的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和电容通过螺栓固定在主壳体1033的下侧，电源补给模块5并通过螺栓的方式固定在主壳体1033的上侧，高压分线盒3的高压母排通过螺栓固定至横向隔板1031上。
由于高压分线盒3安装在了电控壳体103内部，在高压分线盒3内的熔断器因过流而熔断时，为了便于对熔断器的维修，在本实施例中，在所述上盖板1032上可以开设有窗口，所述窗口正对于所述高压分线盒3上的熔断器设置；所述上盖板1032上安装有封闭所述窗口或使所述窗口露出的维修面板。维修面板通过可转动如铰链的方式安装在上盖板1032上，在熔断器熔断时，通过打开维修面板，通过该窗口对发生熔断的熔断器进行维修。
本发明上述实施例，集成式电驱动系统总成包括驱动电机2、与其集成的电机控制器4、车载充电机51、DCDC转换器52、高压分线盒3、减速器1和DCAC转换器53的“七合一”一体化电驱动系统总成，可直接将电驱动动力总成系统直接装配到整车上，取代了以往的在整车装配生产线上分体装配方式。精简了工序，减少成本。
在本发明的另一种实施例中，所述减速器壳体101和所述定子壳体102共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体103布置在定子壳体102的外侧，所述电控壳体103与所述定子壳体102通过螺栓固定连接。
在本发明的另一种实施例中，所述减速器壳体101和所述定子壳体102共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体103布置在定子壳体102的外侧，所述电控壳体103与所述减速器壳体101通过螺栓固定连接。
如图1，所述高压分线盒3还具有用于为压缩机6提供电源的第一接口，以及用于为加热器7提供电源的第二接口。
本发明还提供一种电动汽车，该汽车包括上述的集成式电驱动系统总成。
上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述， 但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形 式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各 权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种集成式电驱动系统总成，其特征在于，包括：集成为整体的减速器（1）、驱动电机（2）、高压分线盒（3）、电机控制器（4）和电源补给模块（5），其中，
所述减速器（1）布置在减速器壳体（101）内；
所述驱动电机（2）布置在定子壳体（102）内，且所述定子壳体（102）与所述减速器壳体（101）共用同一端盖（104）；所述减速器壳体（101）和所述端盖（104）分别支撑所述减速器（1）的传动输入转轴的两端；所述端盖（104）和所述定子壳体（102）分别支撑所述驱动电机（2）的转子轴的两端，所述减速器（1）的传动输入转轴和所述驱动电机（2）的转子轴同轴传动连接；
与所述减速器壳体（101）和所述定子壳体（102）呈平面分布的电控壳体（103）；
所述电源补给模块（5）和所述高压分线盒（3）布置在所述电控壳体（103）内的上侧，所述电机控制器（4）布置在所述电控壳体（103）内的下侧，所述高压分线盒（3）和所述电源补给模块（5）均设置在所述电机控制器（4）的上方，所述高压分线盒（3）通过铜排连接所述电机控制器（4）和所述电源补给模块（5）；
所述电机控制器（4）通过三相铜排连接所述驱动电机（2），所述三相铜排的一端穿过所述电控壳体（103）的壳壁后在所述定子壳体（102）内与所述驱动电机（2）的三相端子连接；
所述电控壳体（103）与所述减速器壳体（101）和/或所述定子壳体（102）固定连接。
2.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述减速器壳体（101）和所述定子壳体（102）共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体（103）布置在所述构件的内侧形成的开放式凹槽中；
所述电控壳体（103）与所述减速器壳体（101）和所述定子壳体（102）固定连接；
所述定子壳体（102）上固定有用于对驱动半轴进行支撑的支撑架（105）；
所述电控壳体（103）朝向所述支撑架（105）的一侧开设有U形槽（1035），所述支撑架（105）伸入至所述U形槽（1035）内；
所述减速器（1）的传动输出转轴输入至所述U形槽（1035）中与所述支撑架（105）上所支撑的驱动半轴传动连接。
3.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述电源补给模块（5）由车载充电机（51）、DCDC转换器（52）和DCAC转换器（53）集成形成，且所述车载充电机（51）、所述DCDC转换器（52）和所述DCAC转换器（53）共用同一功率板。
4.根据权利要求2所述的总成，其特征在于，所述电控壳体（103）由从上至下的上盖板（1032）、主壳体（1033）和下盖板（1034）组合形成；所述高压分线盒（3）和所述电源补给模块（5）固定在所述主壳体（1033）的上侧；
所述电机控制器（4）固定在所述主壳体（1033）的下侧。
5.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述电机控制器（4）包括：
INV控制模块（44）和与所述INV控制模块（44）通过低压信号线连通的INV功率模块（45），所述INV功率模块（45）的功率输出端连接所述三相铜排。
6.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，
所述上盖板（1032）上开设有窗口，所述窗口正对于所述高压分线盒（3）上的熔断器设置；
所述上盖板（1032）上安装有封闭所述窗口或使所述窗口露出的维修面板。
7.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述减速器壳体（101）和所述定子壳体（102）共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体（103）布置在定子壳体（102）的外侧，所述电控壳体（103）与所述定子壳体（102）固定连接。
8.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述减速器壳体（101）和所述定子壳体（102）共同形成呈弯折状的构件，所述电控壳体（103）布置在定子壳体（102）的外侧，所述电控壳体（103）与所述减速器壳体（101）固定连接。
9.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述高压分线盒（3）还具有用于为压缩机（6）提供电源的第一接口，以及用于为加热器（7）提供电源的第二接口。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的集成式电驱动系统总成。
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