CN112172489A - 一种集成同轴式电驱动桥系统 - Google Patents

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周康
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Abstract

本发明涉及一种集成同轴式电驱动桥系统，包括依次连接的动力电池、逆变器、驱动电机、同轴式减速器和差速器，逆变器固定在驱动电机上并与驱动电机共用冷却系统，驱动电机的输出轴为空心轴并套在驱动轴上，同轴式减速器包括同轴的中间轴大齿轮和差速器输入齿轮，中间轴大齿轮与驱动电机的输出轴通过齿轮连接，差速器输入齿轮作为差速器的动力输入，差速器的输出端连接驱动轴。与现有技术相比，本发明通过将驱动电机、逆变器、同轴式减速器等高度集成在一起，实现动力输入与输出在同一直线上，方便整车应用布置，解决现有驱动系统集成度低且接线混乱的问题，具有集成程度高、体积小、重量轻、散热性能良好、应用车型广泛等优点。

Description

一种集成同轴式电驱动桥系统
技术领域
本发明涉及电动汽车驱动系统技术领域，尤其是涉及一种集成同轴式电驱动桥系统。
背景技术
在石油资源日益匮乏和环境污染日趋严重的情况下，新能源汽车越来越受到市场的欢迎。随着新能源汽车业的不断发展，汽车内部布置空间越来越紧凑，整车对电驱动系统的功率密度要求越来越高，这样就要求整个电驱系统的体积越来越小、功率密度越来越高，以满足整车对空间布置和功率密度的需求。而现有的纯电动汽车通常采用驱动电机和逆变器、减速箱分离的结构，或是平行轴式集成。这样的结构会造成安装空间过大，电驱动系统的功率密度不高，应用车型有限。而如果将逆变器和驱动电机、减速箱高度集成在一起且采用同轴式，由于逆变器和驱动电机之间需要连接的信号线较多，而逆变器和减速箱本身体积又较大，因此会发生接线混乱以及容易对驱动电机产生过大压力的问题。同时驱动电机和电机控制器在工作过程中均会产生大量热量，二者集成在一起，如何有效的散热也成为一个亟待解决的问题。因此，现在迫切需要一种集成度高、体积小、重量轻、散热性能良好的集成式电机控制系统，以满足国内新能源汽车行业的需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成同轴式电驱动桥系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种集成同轴式电驱动桥系统，包括依次连接的动力电池、逆变器、驱动电机、同轴式减速器和差速器，所述逆变器固定在驱动电机上并与驱动电机共用冷却系统，所述驱动电机的输出轴为空心轴并套在驱动轴上，所述同轴式减速器包括同轴的中间轴大齿轮和差速器输入齿轮，所述中间轴大齿轮与所述驱动电机的输出轴通过齿轮连接，所述差速器输入齿轮作为所述差速器的动力输入，所述差速器的输出端连接驱动轴。
优选的，所述差速器包括差速器从动齿轮，所述差速器从动齿轮与所述差速器输入齿轮啮合，所述差速器从动齿轮集成有差速器行星轮，所述差速器行星轮的输出端连接驱动轴。
优选的，所述逆变器与驱动电机采用铜排直接连接。
优选的，所述逆变器包括逆变器箱体和设置于逆变器箱体内部的薄膜电容、功率模块、输入模块、输出模块、驱动板和控制板。
优选的，所述逆变器箱体包括组合成形成腔体的底板、侧盖板和顶部盖板，所述输入模块、薄膜电容和功率模块均固定于所述底板上，所述侧盖板和顶部盖板通过与底板配合。
优选的，所述功率模块包括IGBT和电流传感器，所述IGBT固定于所述底板上，所述电流传感器均固定于所述IGBT上方，所述输出模块固定于所述驱动板的一侧并与所述IGBT电气连接，所述控制板固定于所述驱动板的上方。
优选的，所述逆变器箱体内设有逆变器冷却水道，所述逆变器冷却水道的两端分别连接有逆变器进水口和逆变器出水口；所述驱动电机的壳体内部设置有驱动电机冷却水道，所述驱动电机冷却水道的两端分别连接有驱动电机进水口和驱动电机出水口，所述逆变器出水口与驱动电机进水口相互连通。
优选的，所述驱动电机通过铜排直接连接三相线。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过将驱动电机、逆变器、同轴式减速器等高度集成在一起，实现动力输入与输出在同一直线上，方便整车应用布置，解决现有驱动系统集成度低且接线混乱的问题，具有集成程度高、体积小、重量轻、散热性能良好、应用车型广泛等优点。
2、逆变器高度封装于同一箱体内，并将薄膜电容、功率模块、控制板等相应电气连接后通过输出模块和输出模块引出输入端和输出端，即可直接将逆变器通过输出模块连接至驱动电机上，这样可以大大解决现有的逆变器与驱动电机集成在一体时发生的接线混乱情况。
3、由于将逆变器内部划分为几个主要模块，并将这几个主要模块均集成在一个逆变器箱体内，因此可以大大减小逆变器的体积和重量，从而使得逆变器在与驱动电机集成在一体时，不会对驱动电机产生过大压力，保证了整个系统的安全和稳定，同时减小了整个系统的重量和体积。
4、逆变器和驱动电机的冷却水道相互连通，实现冷却系统的共用，进一步实现系统结构的简化。
5、由于其无内齿轮圈结构，规避了内齿圈加工的行业难题，同时又属于同轴式结构，方便布置和广泛应用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中逆变器的结构示意图。
图1中标注：1、驱动电机，2、逆变器，3、驱动电机输出轴齿轮，4、中间轴大齿轮，5、差速器输入齿轮，6、差速器从动齿轮，7、动力电池，8、驱动轴，9、差速器行星轮，10、驱动轮，11、顶部盖板，12、控制板，13、IGBT，14、输出模块，15、底板，16、输入模块，17、驱动板，18、薄膜电容。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本申请提出一种集成同轴式电驱动桥系统，包括依次连接的动力电池7、逆变器2、驱动电机1、同轴式减速器和差速器。逆变器2固定在驱动电机1上并与驱动电机1共用冷却系统和壳体。驱动电机1的输出轴为空心轴并套在驱动轴8上。同轴减速器与驱动电机1共用驱动轴8、壳体和油冷却系统。驱动轴8的两端连接驱动轮10。
同轴式减速器传动比i＝第一级速比乘第二级速比。同轴式减速器包括同轴的中间轴大齿轮4和差速器输入齿轮5，中间轴大齿轮4与驱动电机1的输出轴通过驱动电机输出轴齿轮3连接，差速器输入齿轮5作为差速器的动力输入。
差速器包括差速器从动齿轮6，差速器从动齿轮6与差速器输入齿轮5啮合。差速器从动齿轮6集成有差速器行星轮9，差速器行星轮9的输出端连接驱动轴8(半轴)。本实施例中，差速器位于驱动电机1的右侧。动力经差速器行星轮9的一侧输出端的半轴向左穿过驱动电机1的输出轴到左侧的驱动轮10，经另一侧输出端的半轴向右输出到右侧的驱动轮10。
本实施例中，逆变器2与驱动电机1采用铜排直接连接。如图2所示，逆变器2包括逆变器箱体和设置于逆变器箱体内部的薄膜电容18、功率模块、输入模块16、输出模块14、驱动板17和控制板12。
逆变器箱体包括组合成形成腔体的底板15、侧盖板和顶部盖板11，输入模块16、薄膜电容18和功率模块均固定于底板15上，侧盖板和顶部盖板11通过与底板15配合，实现对薄膜电容18、功率模块、输入模块16、输出模块14和控制板12的封装。
功率模块包括IGBT13和电流传感器，IGBT13固定于底板15上，电流传感器均固定于IGBT13上方，输出模块14固定于驱动板17的一侧并与IGBT13电气连接，控制板12固定于驱动板17的上方。
逆变器箱体内设有逆变器冷却水道，逆变器冷却水道的两端分别连接有逆变器进水口和逆变器出水口；驱动电机1的壳体内部设置有驱动电机冷却水道，驱动电机冷却水道的两端分别连接有驱动电机进水口和驱动电机出水口，逆变器出水口与驱动电机进水口相互连通。
本实施例中，驱动电机1通过铜排直接连接三相线，只在内部进行，不采用外部线束。
本集成同轴式电驱动桥系统无论从集成深度，还是结构布置形式，与平行轴式集成系统或行星轮式都有明显的优势。由于其无内齿轮圈结构，规避了内齿圈加工的行业难题，同时又属于同轴式结构，方便布置和广泛应用。同时应用过程中可通过采用公用水道与飞溅式润滑，进一步降低制造成本，减小开发风险与验证周期。

Claims (8)

1.一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，包括依次连接的动力电池、逆变器、驱动电机、同轴式减速器和差速器，所述逆变器固定在驱动电机上并与驱动电机共用冷却系统，所述驱动电机的输出轴为空心轴并套在驱动轴上，所述同轴式减速器包括同轴的中间轴大齿轮和差速器输入齿轮，所述中间轴大齿轮与所述驱动电机的输出轴通过齿轮连接，所述差速器输入齿轮作为所述差速器的动力输入，所述差速器的输出端连接驱动轴。
2.根据权利要求1所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述差速器包括差速器从动齿轮，所述差速器从动齿轮与所述差速器输入齿轮啮合，所述差速器从动齿轮集成有差速器行星轮，所述差速器行星轮的输出端连接驱动轴。
3.根据权利要求1所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述逆变器与驱动电机采用铜排直接连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述逆变器包括逆变器箱体和设置于逆变器箱体内部的薄膜电容、功率模块、输入模块、输出模块、驱动板和控制板。
5.根据权利要求4所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述逆变器箱体包括组合成形成腔体的底板、侧盖板和顶部盖板，所述输入模块、薄膜电容和功率模块均固定于所述底板上。
6.根据权利要求5所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述功率模块包括IGBT和电流传感器，所述IGBT固定于所述底板上，所述电流传感器均固定于所述IGBT上方，所述输出模块固定于所述驱动板的一侧并与所述IGBT电气连接，所述控制板固定于所述驱动板的上方。
7.根据权利要求4所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述逆变器箱体内设有逆变器冷却水道，所述逆变器冷却水道的两端分别连接有逆变器进水口和逆变器出水口；所述驱动电机的壳体内部设置有驱动电机冷却水道，所述驱动电机冷却水道的两端分别连接有驱动电机进水口和驱动电机出水口，所述逆变器出水口与驱动电机进水口相互连通。
8.根据权利要求1所述的一种集成同轴式电驱动桥系统，其特征在于，所述驱动电机通过铜排直接连接三相线。
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