CN111479716A - 电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种在电动车或混合电动车中用于驱动车轮旋转的电驱动系统(100)，所述电驱动系统(100)包括电机(300)，所述电机(300)包括壳体，定子和转子被接收在所述壳体中；操作性联接到电机(300)的变速器装置(400)；以及操作性联接到变速器装置(400)的输出轴(500)，其中，输出轴(500)从变速器装置(400)延伸并大致平行于电机(300)的转子的轴线，并且其中，电驱动系统(100)还包括逆变器(200)，逆变器附在电机(300)的壳体上固定使得逆变器位于输出轴(500)与电机(300)的壳体之间，从而系统结构紧凑并且高度集成。

Description

电驱动系统
技术领域
本申请总体涉及紧凑集成有电机、逆变器和变速器装置的电驱动系统。
背景技术
当前，出于环境保护目的，电动车或混合电动车已越来越广泛地开发及使用。电机在电动车中作为动力提供单元使用。电机联接到逆变器，通过逆变器，来自动力电池的直流电转换成三相交流电，用于驱动电机。电机的输出轴通常联接到变速器装置。输出轴的旋转速度经由变速器装置而被降低，以便能够驱动电动车的车轮旋转。
在电动车的常规设计中，电机、逆变器和变速器装置彼此独立且通常具有不同的壳体。因此，当被安装在车辆中时，它们将占据大的空间。此外，电机和逆变器彼此分离并通过电缆和汇流排连接也是可能的。长的电缆和汇流排的使用不仅会增加组装的难度并影响维修，而且还可能导致故障。因此，需要高度集成的电机和逆变器组件，以使得组件在车辆中将占据小的空间并因此降低组装难度和有助于维修。
此外，在电机和逆变器操作时，将产生大量的热。通常，冷却剂流动通道设置在电机的壳体中，以便可使电机冷却降温。然而，受制造工艺的影响，冷却剂流动通道通常并不长且围绕壳体非均匀设置，使得电机的冷却效果受影响。
发明内容
本申请的一个目的在于提供一种在电动车或混合电动车中使用的电驱动系统，使得系统配置紧凑且高度集成。此外，系统可在其处于操作中时有效地冷却降温。
根据一个方面，本申请提出一种在电动车或混合电动车中用于驱动车辆的车轮旋转的电驱动系统，所述电驱动系统包括：
电机，所述电机包括壳体，定子和转子被接收在所述壳体中；
操作性联接到电机的变速器装置；以及
操作性联接到变速器装置的输出轴，其中，输出轴从变速器装置延伸并大致平行于电机转子的轴线，并且其中，电驱动系统还包括逆变器，逆变器附在电机的壳体上固定使得逆变器位于输出轴与电机的壳体之间。
可选地，电机的壳体在其壁中形成有冷却通路，冷却剂能够通过所述冷却通路流动，并且其中，电机的壳体包括主壳和连接到主壳的相反两端的端盖和连接盖。
可选地，逆变器包括壳体，功率元件和/或电器件被接收在该壳体中，并且其中，逆变器的壳体与主壳接触使得在主壳与逆变器的壳体之间限定交界面并且通过冷却通路流动的冷却剂能够接触所述交界面。
可选地，冷却剂能够遍及主壳的整个纵向长度流动。
可选地，在电机的壳体中设置通孔，使得用于将逆变器电连接到电机的电线能够穿过该孔。
可选地，主壳包括筒形的壁，在筒形壁中沿纵向形成多个分开的通道，并且冷却通路由所述通道部分地限定。
可选地，主壳包括支撑平台，所述支撑平台形成有冷却剂能够流动通过的通道，并且所述冷却通路由支撑平台的所述通道部分地限定。
可选地，逆变器的壳体与支撑平台接触使得所述交界面限定在支撑平台与逆变器的壳体之间。
可选地，支撑平台以大致平坦的面接触逆变器。
可选地，支撑平台与主壳的筒形壁大致成切向设置。
可选地，逆变器的壳体具有开口侧，并且逆变器的壳体经由所述开口侧接触支撑平台。
可选地，支撑平台的通道由在支撑平台中形成的沟槽与盖在沟槽上的盖板限定。
可选地，逆变器的壳体是封闭的壳体，并且支撑平台的通道由在支撑平台中形成的沟槽与所述封闭壳体的盖在沟槽上的部分限定。
可选地，在支撑平台与主壳的筒形壁之间的空间中能够布置附加的电器件。
可选地，所述通孔设置在支撑平台中。
可选地，在流过主壳的筒形壁中的通道前，冷却剂流过支撑平台的通道。
可选地，在端盖和/或连接盖的面向主壳的相应侧壁中设置多个周向分开的沟槽，并且冷却通路由所述沟槽部分地限定。
可选地，盖板在面向沟槽的一侧上设置有散热结构，例如翅片。
可选地，在主壳的通道中和/或在端盖和/或连接盖的沟槽中设置多个分开的翅片。
可选地，在支撑平台的通道中，每个翅片从通道的远离电机壳体的一侧朝着通道的邻近电机壳体的一侧延伸。
可选地，所述翅片延伸到或未延伸到所述邻近电机壳体的一侧。
可选地，在主壳的通道中和/或在端盖和/或连接盖的沟槽中设置导引特征，以使得冷却剂能够平稳转弯。
根据本申请的技术方案，电机、逆变器和变速器装置可以以更紧凑的方式集成在一起使得车辆内部中的空间利用可有所改善。此外，由于电驱动系统的冷却通路可用于使电机和逆变器两者都冷却降温，因此确保了在操作期间使逆变器可靠地冷却降温。此外，电机壳体的分段设计确保冷却通路在电机的壳体中可制作得更长以使得可进一步改善组件的冷却效果。另外，冷却通道中翅片的设计可增加冷却剂与电机壳体之间的接触面积，带来更好的冷却效果。
附图说明
通过以下与附图相结合的描述，本申请的前述及其它方面将更好理解。应注意到，尽管附图可能以不同的比例给出，然而不会认为这些比例会影响对本申请的理解。在附图中：
图1是立体图，示意性地图示了根据本申请的一个实施例的电驱动系统；
图2a是立体图，示意性地图示了根据本申请的一个实施例的逆变器和电机壳体部分；
图2b是立体图，示意性地图示了从另一方向观察的、图2a的逆变器和电机壳体部分；
图3a是图2a的虚线框的放大的截面图；
图3b是与图2b相关的局部放大立体图；
图4是轴视图，示意性地图示了电机壳体部分和逆变器；以及
图5a和5b是立体图，示意性地图示了根据本申请的电机的壳体部分的另一实施例。
具体实施方式
在本申请的附图中，相同配置或具有相似功能的特征由相同的附图标记表示。
图1是立体图，示意性地图示了根据本申请的一个实施例的电驱动系统100。在本申请的上下文中，电驱动系统100指的是电动车中用于直接驱动车辆车轮旋转或混合电动车中用于补充驱动车辆车轮旋转的驱动系统。
根据本申请，电驱动系统100包括电机300、逆变器200、变速器装置400和输出轴500。在通过图1图示的实施例中，变速器装置400可以是变速齿轮箱或任何其它适合的变速器。电机300是三相电机，并且电机具有壳体，定子和转子(未示出)被接收在所述壳体中。电机300具有处在电机的壳体中的轴，该轴连接到转子。电机300操作性联接到变速器装置400，使得电机轴的输出速度可经由变速器装置400而减小。
逆变器200包括壳体210。用于控制电机的功率元件和/或其它电器件被接收在壳体210中。逆变器200用于连接到直流电源比如动力电池，通过所述逆变器，直流电可转换成三相交流电以驱动电机300操作。
如图1中所示，电机300的壳体包括主壳310和连接到主壳310的相反两端的端盖320和连接盖330。主壳310、端盖320和连接盖330中的每个中都形成有冷却剂流动通道，使得在主壳310、端盖320和连接盖330组装在一起后相应的冷却剂流动通道连接到彼此而产生冷却通路。
变速器装置400的壳体与电机300的壳体在连接盖330处内部连通，使得变速器装置400的内部动力输入部件操作性联接到电机300的轴。电驱动系统100的输出轴500操作性联接到变速器装置400的内部动力输出部件，并因此输出轴500从变速器装置400的壳体向外延伸。此外，输出轴500大致平行于电机300的轴。也就是，输出轴500大致平行于电机300的转子的轴线。
如图1中所示，支撑特征321形成在连接盖330上。在该支撑特征321中形成有支撑孔321a。轴承(未示出)可安装在支撑孔321a中使得从变速器装置400向外延伸的输出轴500可经由轴承支撑。
在输出轴500与电机300的主壳310之间留有给定的空间。通常，该空间是闲置的。然而，根据本申请，为了减少电驱动系统100的空间占用，逆变器200被布置在输出轴500与电机300之间。
图2a和2b是立体图，示意性地图示了根据本申请的逆变器200的壳体210和电机300的主壳310的一个实施例。壳体210是大致立方形的，并且在一侧处具有开口。功率适配器211和信号适配器212设置在壳体210中。功率适配器211用于连接到直流电源比如动力电池，使得电机300经由逆变器200供能。信号适配器212可连接到车辆的中央控制单元以便控制逆变器200和/或电机300。
主壳310是大致中空柱筒状的。支撑平台317被一体形成在主壳310的外侧中。此外，在主壳310的筒形壁中沿纵向形成多个分开的通道311。图2a和图2b图示出四个通道311。主壳310的冷却剂流动通道的一部分由通道311限定。在支撑平台317中也沿纵向形成多个分开的通道318。图2a和图2b图示出两个通道318。在一个可选的实施例中，两个通道318可与彼此直接流体连通。主壳310的冷却剂流动通道的其它部分由通道318限定。通道311和318设置在主壳310中一使得冷却剂可遍及主壳310的整个纵向长度流动。
在端盖320和连接盖330的面向主壳310的相应侧壁中形成多个周向分开的沟槽。这些沟槽分别限定端盖320和连接盖330的冷却剂流动通道。当端盖320和连接盖330经由螺栓或任何其它适合的机械器具连接到主壳310时，通道311和318连接到沟槽以便形成电机300的冷却通路。用于冷却剂的入口350和出口360设置在端盖320中。入口350和出口360与电机300的冷却通路流体连通。通道311和318、入口350和出口360可设计成使得冷却剂在进入入口350后首先流过通道318且然后通过通道311且最后从出口360排放出。
支撑平台317具有大致平坦的侧壁317a。该侧壁也是通道318的侧壁。当组装时，功率元件和/或电器件首先被安装在该侧处具有开口的壳体210中。然后，逆变器200的壳体210经由螺栓或任何其它适合的机械器具而附在支撑平台317上牢固安装，使得壳体210的开口侧与支撑平台317的侧壁317a接触。通过这种方式，壳体210中的功率元件和/或电器件可直接面向和/或接触侧壁317a。支撑平台317的该侧壁317a限定壳体210与主壳310之间的交界面。由于从壳体210中的功率元件和/或电器件发出的热将传递到交界面，因此流过支撑平台317的通道318并因此接触交界面的冷却剂可带走热使得逆变器200可冷却降温。
如图2b中所示，通孔317c设置在支撑平台317中。例如，通孔317c可位于两个通道318之间。该通孔317c通向主壳310的中空内部，使得当逆变器200的壳体210被附在支撑平台317上安装时，将逆变器200的功率元件和/或电器件连接到电机300的电部件的电线可穿过通孔317c并因此内置在电驱动系统100中。本领域普通技术人员应理解的是，通孔317c可替代地设置在电机300的壳体中的任何其它合适的位置处。
为了增加冷却剂与主壳310之间的接触面积，在每个通道311中设置多个周向分开的翅片311a。图3a是图2b的虚线框的放大截面图。每个翅片311a可以是细长的。例如，翅片311a可在轴向上短于通道311。在每个通道311中，翅片311a从通道311的与壳体的内部相邻的侧壁径向且向外延伸。替代地，翅片311a可延伸到或未延伸到通道311的径向相反的侧壁。通过这种方式，翅片311a的存在并不影响冷却剂在通道311中的可流动性并增加了冷却剂与壳之间的接触面积。
为了增加冷却剂与支撑平台317的接触面积，在侧壁317c的面向通道318的面上形成有多个分开的翅片318a。每个翅片318可从所述面竖直延伸。替代地，翅片318可延伸到或未到通道318的与所述面相反的侧壁。通过这种方式，翅片318a的存在并不影响冷却剂在通道318中的可流动性并增加了冷却剂与侧壁317c之间的接触面积。
当冷却剂沿着一个通道311中的翅片311a流动到端盖320和/或连接盖330时，冷却剂可在冲击下作180度转弯，这会妨碍冷却剂流动并因此不利地影响冷却效果。为避免由急转弯导致的该妨碍作用，通过图3b图示了本申请的可选的实施例。根据该可选的实施例，在主壳310的通道311中与端盖320和/或连接盖330相邻的位置处设置导引特征311b。例如，导引特征311b在通道311中大致处在周向中间位置处并与相邻的翅片311a隔开。导引特征311b在两侧处分别具有两个圆角的角部。通过这种方式，当沿着相邻翅片311b流动的冷却剂冲击端盖320和/或连接盖330时，冷却剂在导引特征311b的圆角角部的影响下不会急剧地转弯而是沿着导引特征311b的圆角角部一点点平稳地转弯。因此，冷却剂的流速将不会降低很多，使得电机300的冷却效果将不会受很大影响。
如已说明的，电机300的壳体以分段的方式制造并组装。因此，主壳310可通过挤压制造。与电机300的常规通过铸造制造的壳体相比，根据本申请的电机300的壳体中的冷却通路可制作得更长。也就是说，每单位时间可有更多的冷却剂在电机300的壳体壁中流动，带来更好的冷却效果。此外，根据本申请，冷却剂可大致遍及电机300的壳体的整个纵向长度流动，使得电机300的冷却效果极大地增强。
图4是轴视图，示意性地图示了电机300的壳体和逆变器200。在本申请的实施例中，支撑平台317设置成使得它与主壳310的筒形壁大致成切向。可以看到，在支撑平台317与主壳310的筒形壁之间存有空间317b(如通过阴影图示的)。出于紧凑布置的目的，电驱动系统100的其它电器件可设置在空间317b中。
图5a和5b是立体图，示意性地图示了根据本申请的电机300的主壳310的另一实施例。与图2a和图2b类似的，根据该实施例的主壳310是大致中空柱筒状的。支撑平台317被一体形成在主壳310的外侧中。在主壳310的筒形壁中沿纵向形成多个分开的通道311。在支撑平台317中也沿纵向形成有多个分开的通道318，比如两个通道318。根据该实施例，每个通道318由在支撑平台317中形成的沟槽与盖在沟槽上的盖板319限定。利用这种形成方式，主壳310的制造难度可进一步降低。盖板319是大致平坦的，并在面向支撑平台317的沟槽的一侧上设置有散热结构，以便增加冷却剂与其之间的接触面积。例如，散热结构可包括多个分开的翅片，或者散热结构是网状结构。在该实施例中，当逆变器200在主壳310上安装就位时，盖板319的面向支撑平台317的沟槽的一侧限定壳体210与主壳310之间的交界面。由于从壳体210中的功率元件和/或电器件发出的热将传递到该交界面，因此流过支撑平台317的通道318且因此接触该交界面的冷却剂可带走热，使得逆变器200可冷却降温。
本领域普通技术人员应理解的是，为了确保密封，诸如垫圈之类的防漏结构可在主壳310与逆变器200之间和/或盖板319与支撑平台317之间被夹紧。
在本申请的实施例中，翅片311a和/或导引特征311b可一体形成在主壳310中或替代地可作为独立元件焊接或以其它方式连接到主壳310。类似地，翅片318a可一体形成在侧壁317c中或替代地可作为独立元件焊接或以其它方式连接到侧壁317c。本领域普通技术人员应理解的是，相似的翅片可应用在限定冷却剂流动通道的端盖320的沟槽321和/或连接盖330的沟槽中，使得冷却剂与它们之间的接触面积可被增大以提升冷却效果。
在通过图2a和图2b图示的实施例中，逆变器200的壳体210是敞开的壳体。在替代实施例中，逆变器200的壳体210可以是封闭的壳体，功率元件和相关的电器件被接收在该封闭壳体中。因此，关于图5a和图5b图示的主壳310，将不需要盖板319。而是，逆变器200的壳体210将直接安装到支撑平台317。也就是说，通道318将由支撑平台317的沟槽与壳体210的接触支撑平台317的侧面一起限定。在这种情况中，壳体210的与支撑平台317接触的侧面限定壳体210与主壳310之间的交界面。由于从壳体210中的功率元件和/或电器件发出的热将传递到该交界面，因此流经支撑平台317的通道318且因此接触该交界面的冷却剂可带走热，使得逆变器200可冷却降温。为了增强冷却效果，壳体210的与支撑平台317接触的所述侧面可设置有多个翅片或合适的散热结构。
尽管在已提及的实施例中支撑平台317是大致平坦的，然而替代地，支撑平台也可形成为使得它稍微弯曲。在这种情况中，逆变器200的壳体210应与支撑平台317互补成形，以便确保壳体210附在支撑平台317上安装。
尽管本文已描述了本申请的某些特定实施例，然而这些实施例仅处于说明的目的被给出并不应被认为是限制本申请的范围。在不偏离本申请的精神和范围的情况下，可以想出各种替换、更改及修改。

Claims (22)

1.一种在电动车或混合电动车中用于驱动车轮旋转的电驱动系统(100)，所述电驱动系统(100)包括：
电机(300)，所述电机包括壳体，定子和转子被接收在所述壳体中；
操作性联接到电机(300)的变速器装置(400)；以及
操作性联接到变速器装置(400)的输出轴(500)，其中，输出轴(500)从变速器装置(400)延伸并大致平行于电机(300)的转子的轴线，并且其中，电驱动系统(100)还包括逆变器(200)，逆变器(200)附在电机(300)的壳体上固定使得逆变器位于输出轴(500)与电机(300)的壳体之间。
2.如权利要求1所述的电驱动系统(100)，其特征在于，电机(300)的壳体在其壁中形成有冷却通路，冷却剂能够通过所述冷却通路流动，并且其中，电机(300)的壳体包括主壳(310)和连接到主壳(310)的相反两端的端盖(320)和连接盖(330)。
3.如权利要求2所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述逆变器(200)包括壳体(210)，功率元件和/或电器件被接收在该壳体中，并且其中，逆变器(200)的壳体(210)与主壳(310)接触使得在主壳(310)与逆变器(200)的壳体(210)之间限定交界面并且通过冷却通路流动的冷却剂能够接触所述交界面。
4.如权利要求2或3所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述冷却剂能够遍及主壳(310)的整个纵向长度流动。
5.如权利要求2至4中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在电机(300)的壳体中设置通孔(317c)，使得用于将逆变器(200)电连接到电机(300)的电线能够穿过所述孔。
6.如权利要求2至5中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述主壳(310)包括筒形的壁，在所述筒形的壁中沿纵向形成多个分开的通道(311)，并且冷却通路由所述通道(311)部分地限定。
7.如权利要求3至6中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述主壳(310)包括支撑平台(317)，所述支撑平台(317)形成有冷却剂能够流动通过的通道(318)，并且所述冷却通路由支撑平台(317)的所述通道(318)部分地限定。
8.如权利要求7所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述逆变器(200)的壳体(210)与支撑平台(317)接触，使得所述交界面限定在支撑平台(317)与逆变器(200)的壳体(210)之间。
9.如权利要求8所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述支撑平台(317)以大致平坦的面接触逆变器(200)。
10.如权利要求7至9中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述支撑平台(317)与主壳(310)的筒形壁大致成切向设置。
11.如权利要求7至10中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述逆变器(200)的壳体(210)具有开口侧，并且所述逆变器(200)的壳体(210)经由所述开口侧接触支撑平台(317)。
12.如权利要求11所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述支撑平台(317)的通道(318)由在支撑平台(317)中形成的沟槽与盖在沟槽上的盖板(319)限定。
13.如权利要求7至10中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述逆变器(200)的壳体(210)是封闭的壳体，并且所述支撑平台(317)的通道(318)由在支撑平台(317)中形成的沟槽与所述封闭的壳体的盖在沟槽上的部分限定。
14.如权利要求7至13中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在支撑平台(317)与主壳(310)的筒形壁之间的空间中能够布置附加的电器件。
15.如权利要求7至14中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述通孔(317c)设置在支撑平台(317)中。
16.如权利要求7至15中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在流过主壳(310)的筒形壁中的通道(311)前，冷却剂流过支撑平台(317)的通道(318)。
17.如权利要求6至16中任一项所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在端盖(320)和/或连接盖(330)的面向主壳(310)的相应侧壁中设置多个周向分开的沟槽，并且冷却通路由所述沟槽部分地限定。
18.如权利要求12所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述盖板(319)在面向沟槽的一侧上设置有散热结构，例如翅片。
19.如权利要求17所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在主壳(310)的通道(311和/或318)中和/或在端盖(320)和/或连接盖(330)的沟槽中设置多个分开的翅片。
20.如权利要求19所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在支撑平台(317)的通道(318)中，每个翅片从通道(318)的远离电机(300)的壳体的一侧朝着通道(318)的邻近电机(300)的壳体的一侧延伸。
21.如权利要求20所述的电驱动系统(100)，其特征在于，所述翅片延伸到或未延伸到所述邻近电机(300)的壳体的一侧。
22.如权利要求17所述的电驱动系统(100)，其特征在于，在主壳(310)的通道(311和/或318)中和/或在端盖(320)和/或连接盖(330)的沟槽中设置导引特征，以使得冷却剂能够平稳转弯。
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