CN114312264A - 一种集成化电驱动系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车技术领域，特别是涉及一种集成化电驱动系统及电动汽车。该集成化电驱动系统控制器、电池以及控制壳体；所述控制壳体上设有用于安装所述控制器的第一安装空间，以及用于安装所述电池且与所述第一安装空间相邻的第二安装空间；所述控制器连接所述电池。本发明中，控制壳体上的第一安装空间与所述第二安装空间相邻，电池直接与控制器连接，无需设置多余的连接线束，提升了该集成化电驱动系统的紧凑性和集成度。

Description

一种集成化电驱动系统及电动汽车

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别是涉及一种集成化电驱动系统及电动汽车。

背景技术

电驱动系统是电动汽车的核心部件，随着新能源汽车的不断发展，对汽车驱动系统的布置要求也来越高。电驱系统是由驱动电机、电机控制器、变速器、空气压缩机、水泵、整车控制器、车载充电机以及直流转换器等部件组合而成。现有技术中，电驱动系统的集成控制壳体通常安装在驱动电机定子壳体的顶部，变速器安装于驱动电机的输出轴端，空气压缩机通过支架挂装于变速器上；但是，这种集成方式的电驱系统存在着整体重量大、集成度不高、壳体空间大、线束连接复杂以及模具及材料费用高等缺点。

发明内容

本发明解决了现有技术中电驱动系统存在的线束连接复杂等技术问题，提供了一种集成化电驱动系统及电动汽车。

鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种集成化电驱动系统，包括控制器、电池以及控制壳体；所述控制壳体上设有用于安装所述控制器的第一安装空间，以及用于安装所述电池且与所述第一安装空间相邻的第二安装空间；所述控制器连接所述电池。

可选地，所述集成化电驱动系统还包括减速器和连接所述控制器的电机；所述控制壳体安装在所述电机以及所述减速器的上方；所述电机的输出轴连接所述减速器。

可选地，所述集成化电驱动系统还包括位于所述控制壳体下方的空调压缩机；所述空调压缩机安装在所述减速器远离所述电机的端面上，且所述空调压缩机的顶端设有支撑所述控制壳体的支撑面。

可选地，所述电机包括电机内壳体和三相线出线盒；所述三相线出线盒安装在所述电机内壳体远离所述减速器的端面上；所述减速器包括减速器后壳体；所述控制壳体安装在所述三相线出线盒、所述减速器后壳体以及所述支撑面上。

可选地，所述电机还包括套接在所述电机内壳体上的电机外壳体，所述减速器还包括连接所述减速器后壳体的减速器前壳体；所述电机外壳体和所述减速器前壳体为一体成型式结构。

可选地，所述第一安装空间包括相邻的第一内部空间和第二内部空间；所述控制器包括安装在所述第一内部空间内的第一集成模块以及安装在所述第二内部空间内的第二集成模块。可选地，所述控制壳体上设有水道进水管、水道出水管、第一冷却水道和第二冷却水道；所述第一冷却水道与所述第一集成模块相对设置，所述第二冷却水道与所述第二集成模块相对设置；所述第一冷却水道的一端连通所述水道进水管，所述第一冷却水道的另一端连通所述水道出水管；所述第二冷却水道的一端连通所述水道进水管，所述第二冷却水道的另一端连通所述水道出水管。

可选地，所述电机内壳体和所述电机外壳体之间形成有电机冷却水道；所述第一冷却水道和所述第二冷却水道通过所述水道出水管连通所述电机冷却水道。

可选地，所述减速器包括主轴、中间轴、输出轴、主动齿轮、输出齿轮、中间主动齿轮以及中间从动齿轮；所述主轴连接所述电机的输出轴；所述主动齿轮安装在所述主轴上，所述中间主动齿轮和所述中间从动齿轮均安装在所述中间轴上，所述输出齿轮安装在所述输出轴上；所述中间主动齿轮与所述主动齿轮啮合；所述中间从动齿轮与所述输出齿轮啮合；

所述中间轴的轴线高于所述主轴以及所述输出轴的轴线；在与所述主轴的轴线垂直的平面上，所述主轴的中心点和所述输出轴的中心点之间的连线与水平面之间的夹角小于或等于预设角度。

本发明中，所述控制壳体上设有用于安装所述控制器的第一安装空间，以及用于安装所述电池的第二安装空间，且所述第一安装空间和所述第二安装空间相邻设置，从而所述电池可以直接与所述控制器连接，无需设置多余的连接线束，提升了该集成化电驱动系统的紧凑性和集成度。。

本发明一实施例还提供了一种电动汽车，包括上述的集成化电驱动系统。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的爆炸结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的装配结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的控制器安装在控制壳体内的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的控制器安装在控制壳体内的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的控制壳体、电机和减速器的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的集成化电驱动系统的第一冷却水道和第二冷却水道的示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、电机；11、电机内壳体；111、电机进水管；12、电机外壳体；13、三相线出线盒；2、减速器；21、减速器前壳体；22、减速器后壳体；23、主轴；24、中间轴；25、输出轴；26、主动齿轮；27、输出齿轮；28、中间主动齿轮；29、中间从动齿轮；3、控制器；31、第一集成模块；32、第二集成模块；321、电容模块；322、IGBT模块；323、三相铜排；33、直流母线；34、低压接插件；35、第一接触器；36、直流充电线；37、交流充电线；38、霍尔传感器；39、驱动板；310、中线；311、第二接触器；4、电池；5、控制壳体；51、第一安装空间；511、第一内部空间；512、第二内部空间；52、第二安装空间；53、水道进水管；54、水道出水管；55、第一冷却水道；56、第二冷却水道；6、空调压缩机；7、壳盖。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。

在本发明中，为了更好地展示集成化电驱动系统的结构及其连接关系，本发明所指的“上”即实际指向车顶的方向(也即图2中所示的集成化电驱动系统的上方)；本发明所指的“下”即实际指向车底的方向(也即图2中所示的集成化电驱动系统的下方)；本发明所指的“左”即图2中所示的集成化电驱动系统的左方；本发明所指的“右”即图2中所示的集成化电驱动系统的右方；本发明所指的“前”即图2中所示的集成化电驱动系统的左方；本发明所指的“后”即图2中所示的集成化电驱动系统的右方。

如图1和图2所示，本发明一实施例提供的一种集成化电驱动系统，包括控制器3、电池4以及控制壳体5；所述控制壳体5上设有用于安装所述控制器3的第一安装空间51，以及用于安装所述电池4的第二安装空间52；所述控制器3连接所述电池4。可以理解地，所述第一安装空间51和所述第二安装空间52之间可以用隔板隔开，也可以不用隔板隔开，且所述第一安装空间51和所述第二安装空间52的开口方向均朝向上方。进一步地，所述电池4可以为没有电池壳体的电芯，也可以为包括电池壳体的电池模组。

本发明中，所述控制壳体5上设有用于安装所述控制器3的第一安装空间51，以及用于安装所述电池4的第二安装空间52，且所述第一安装空间51和所述第二安装空间52相邻设置，从而所述电池4可以直接与所述控制器3连接，无需设置多余的连接线束，提升了该集成化电驱动系统的紧凑性和集成度。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述集成化电驱动系统还包括减速器2和连接所述控制器2的电机1；所述控制壳体5安装在所述电机1以及所述减速器2的上方；所述电机1的输出轴连接所述减速器2。可以理解地，所述控制壳体5安装在所述电机1以及所述减速器2的上方，从而该集成化电驱动系统集成有所述电机1、所述减速器2以及所述控制器3，避免了各部件之间通过复杂线束连接，提高了该集成化电驱系统的集成度、紧凑性和可靠性，改善了该集成化电驱系统的模态和汽车的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述集成化电驱动系统还包括位于所述控制壳体5下方的空调压缩机6；所述空调压缩机6安装在所述减速器2远离所述电机1的端面上，且所述空调压缩机2的顶端设有支撑所述控制壳体5的支撑面(图未示)。可以理解地，所述空调压缩机6直接安装在所述减速器2上，且所述电机1、所述减速器2以及所述空调压缩机6均连接在所述控制壳体5的下方，从而为所述控制壳体5提供了最大化的安装空间(即为所述控制器3提供了最大化的安装空间，也即所述控制器3中可以集成更多的模块)；另外，所述空调压缩机2的顶端设有连接所述控制壳体5的支撑面，且所述电机1和所述减速器2也连接在所述控制壳体5的下方，所述空调压缩机6安装在所述减速器2上，所述控制壳体无需另外的安装之间就可直接安装在所述所述电机1、所述减速器2以及所述空调压缩机6的上方，简化了该中央控制器的结构；此外，所述空调压缩机6无需支架等支撑件即可安装在所述减速器2上，简化了该集成化电驱动系统的结构，降低了其制造成本。

作为优选，如图2所示，在所述电机1输出轴的方向上，所述电机1、所述减速器2以及所述空调压缩机6的总长度等于所述控制壳体5的长度(根据实际制造和安装误差，所述电机1、所述减速器2以及所述空调压缩机6的总长度与所述控制壳体5的长度之间允许存在一定的误差，比如误差范围为-20mm～20mm)。这种布置方式使得该集成化电驱动系统充分利用了所述控制壳体5的空间，进而使得所述控制壳体5在各个方向上均没有留下很长的悬空空间，提高了该集成化电驱系统的模态，改善了电动汽车的NVH。

在一实施例中，如图1所示，所述电机1包括电机内壳体11和三相线出线盒13；所述三相线出线盒13安装在所述电机内壳体11远离所述减速器2的端面上；所述减速器2包括减速器后壳体22；所述控制壳体5安装在所述三相线出线盒13、所述减速器后壳体22以及所述支撑面上。可以理解地，如图2所示，所述控制壳体5安装在所述电机1、所述减速器2以及所述空调压缩机的支撑面的上方，其中，所述三相线出线盒13和所述空调压缩机6连接在所述控制壳体5下方，所述空调压缩机6、所述电机1、所述减速器2以及所述三相线出线盒13的支撑面共同作为支架来支撑控制壳体5，改善了所述控制壳体5的模态和NVH。

在一实施例中，如图1所示，所述电机1还包括套接在所述电机内壳体11上的电机外壳体12，所述减速器2还包括连接所述减速器后壳体22的减速器前壳体21；所述电机外壳体12和所述减速器前壳体21为一体成型式结构。作为优选，所述三相线出线盒13和所述电机内壳体11为一体成型式结构。可以理解地，所述电机内壳体11中安装有电机本体(定子线圈、转子线圈以及输出轴等)，所述减速器前壳体21和所述减速器后壳体22之间安装有减速器本体(各种齿轮、各种转轴以及对应的轴承等)，而所述三相线出线盒13和所述电机内壳体11为一体成型式结构，以及所述电机外壳体和所述减速器前壳体21为一体成型式结构，从而简化了该集成化电驱动系统的装配工艺，节约了装配时间。

在一实施例中，如图1、图3和图4所示，所述控制器3包括安装在所述控制壳体5上的直流母线33以及均安装在所述第一安装空间51内的第一集成模块31和第二集成模块32；所述第一集成模块31连接所述空调压缩机6以及汽车动力电池；可以理解地，所述第一集成模块31集成有车载低压直流转换器、车载充电控制器和压缩机控制器等；而所述第二集成模块32集成有电机控制器、整车控制器以及电池管理控制器等。

所述第二集成模块32包括电容模块321、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块322和三相铜排323；所述电容模块321通过所述直流母线33连接汽车动力电池；所述三相铜排323连接所述电机1的三相端子；所述汽车动力电池通过顺次连接的所述直流母线33、所述电容模块321、所述IGBT模块322以及所述三相铜排323驱动所述电机1转动。具体地，所述IGBT模块322通过6个螺钉(亦可以根据需求设置为其他数量)直接与所述电容模块321连接，所述三相铜排323通过三相铜排323支架安装在所述第一安装空间51内。而所述电容模块321上还集成有所述第一集成模块31和所述第二集成模块32的保险丝(保险丝用于在所述第一集成模块或第二集成模块发生短路时，提供断电保护)，进而提升了该集成化电驱系统的安全性。

本发明中，汽车动力电池通过顺次连接的所述直流母线33、所述电容模块321521、所述IGBT模块322以及所述三相铜排323驱动所述电机1转动，进而实现了汽车动力电池驱动汽车车轮转动的技术效果。

在一实施例中，如图1所示，所述第一安装空间51包括相邻的第一内部空间511和第二内部空间512(第一内部空间511和第二内部空间512可以均呈矩形设置以使得空间集成效果更好)；所述控制器3包括安装在所述第一内部空间511内的第一集成模块31以及安装在所述第二内部空间512内的第二集成模块512。也即，所述第一集成模块31安装在所述第一内部空间511内；所述第二集成模块32安装在所述第二内部空间512内。所述第一内部空间511和所述第二内部空间512之间可以使用隔板隔开，也可以不设置所述隔板，此时，所述第一内部空间511和所述第二内部空间512为所述第一内部空间51内用于安装所述第一集成模块31和所述第一集成模块32时自动形成的两个隔开空间。且所述第一集成模块31连接所述电机并用于控制所述电机2转动；而所述第二集成模块32连接所述空调压缩机6并用于控制所述空调压缩机6运行。本发明中，所述控制器3的各部件有序的安装在所述控制壳体5内，从而提高了该集成化电驱系统的集成度，减小了所述控制器3各部件之间复杂线束的连接，提高了所述控制器3的模态。

在一实施例中，如图3和图4所示，所述控制器3还包括低压接插件34、第一接触器35、直流充电线36以及交流充电线37；所述第一接触器35安装在所述第二内部空间512内，所述低压接插件34、所述直流充电线36以及所述交流充电线37均安装在所述控制壳体5上；所述交流充电线37和所述低压接插件34均连接所述第一集成模块31，所述直流充电线36通过所述第一接触器35连接所述三相铜排323。可以理解地，所述低压接插件34可以根据设计需求设置为多个，比如2个、3个等；且所述低压接插件34与汽车动力电池包的温度传感器，电流传感器等连接，用于检测汽车动力电池包的温度、电流等参数；进一步地，外部直流充电器依次通过所述直流充电线36、所述第一接触器35以及所述三相铜排323给汽车动力电池进行直流充电；外部交流充电器依次通过所述交流充电线37、所述第一集成模块31给汽车动力电池进行交流充电。通过上述的控制器3的设计，提升了该集成化电驱系统的适用性和集成度。

作为优选，如图4所示，控制器3还包括均安装在所述第二内部空间512内的中线310和第二接触器311；所述中线310与所述三相铜排323平行且间隔设置，所述电容模块321通过顺次连接的所述第二接触器311、所述中线310连接所述电机1。

在一实施例中，如图4所示，所述控制器3还包括均安装在所述第二内部空间512内的霍尔传感器38和连接所述霍尔传感器38的驱动板39；所述霍尔传感器38折弯形成有供所述三相铜排323穿过的通槽(图未示)；所述控制板通过所述霍尔传感器38与穿过所述通槽的所述三相铜排323通信连接。可以理解地，所述霍尔传感器38设置有三个，所述三相铜排323分别从三个所述霍尔传感器38形成的通槽中穿过，所述控制板可通过所述霍尔传感器38检测汽车动力电池输出到所述电机1总成的电流，从而进一步提高了该控制器3的集成度。

在一实施例中，如图5和图7所示，所述控制壳体5上设有水道进水管53、水道出水管54、第一冷却水道55和第二冷却水道56；所述第一冷却水道55与所述第一集成模块31相对设置，所述第二冷却水道56与所述第二集成模块32相对设置；所述第一冷却水道55的一端连通所述水道进水管53，所述第一冷却水道55的另一端连通所述水道出水管54，所述第二冷却水道56的一端连通所述水道进水管53，所述第二冷却水道56的另一端连通所述水道出水管54。可以理解地，所述第一冷却水道55主要用于吸收所述第一集成模块31散发出来的热量；而所述第二冷却水道56主要用于吸收所述第二集成模块32散发出来的热量；且所述第一冷却水道55和第二冷却水道56并联在所述水道进水管53和所述水道出水管54之间。本发明中，所述第一冷却水道55和所述第二冷却水道56为并联式设计，且两冷却水道的冷却效率互不影响，提升了所述控制器3的散热效率，进而提升了该集成化电驱系统的使用寿命。

在一实施例中，如图5和图7所示，所述电机内壳体11和所述电机外壳体12之间形成有电机冷却水道(图未示)；所述电机外壳体上设有均与所述电机冷却水道连通的电机进水管111和电机出水管(图未示)，所述第一冷却水道55和所述第二冷却水道56通过插接在所述电机进水管111内的所述水道出水管54连通所述电机冷却水道。具体地，所述水道出水管54上设有台阶面，所述台阶面上套接有密封圈，当所述水道出水管54插接在所述电机进水管111内时，所述台阶面和所述密封圈即可保证所述水道出水管54与所述电机进水管111之间的密封连接，这种布置方式无需设置软管或硬管来连接所述水道出水管54和所述电机进水管111，这种之间对插的方式节约了安装空间，同时还保证了所述水道出水管54和所述电机进水管111之间的密封连接。

具体地，从所述水道进水管53流入所述冷却液分为两路，一路冷却液通过所述第一冷却水道55吸收所述第一集成模块31的热量，另一路冷却液通过所述第二冷却水道56吸收所述第二集成模块32散发的热量，两路冷却液通过所述水道出口管汇总后并进所述电机进水管111流入所述电机冷却水道，冷却液在所述电机冷却水道内吸收电机1散发的热量后从所述电机出水管流出。本发明中，所述冷却液可对所述第一集成模块31、所述第二集成模块32以及所述电机1进行降温，提高了冷却液的利用率。

在一实施例中，如图6所示，所述减速器2包括主轴23、中间轴24、输出轴25、主动齿轮26、输出齿轮27、中间主动齿轮28以及中间从动齿轮29；所述主轴23连接所述电机1的输出轴；所述主动齿轮26安装在所述主轴23上，所述中间主动齿轮28和所述中间从动齿轮29均安装在所述中间轴24上，所述输出齿轮27安装在所述输出轴25上；所述中间主动齿轮28与所述主动齿轮26啮合；所述中间从动齿轮29与所述输出齿轮27啮合；可以理解地，所述电机1的输出轴依次通过所述主轴23、所述主动齿轮26、所述中间主动齿轮28、所述中间轴24、所述中间从动齿轮29、所述输出齿轮27、所述输出轴25，进而带动汽车车轮转动。

所述中间轴24的轴线高于所述主轴23以及所述输出轴25的轴线；在与所述主轴23的轴线垂直的平面上，所述主轴23的中心点和所述输出轴25的中心点之间的连线与水平面之间的夹角小于或等于预设角度。所述预设角度可以根据设计需求而设定，比如，所述预设角度的取值范围为-10～10度；作为优选，所述主轴23的中心点和所述输出轴25的中心点之间的连线与水平面之间的夹角等于度。可以理解地，所述中间轴24位于所述主轴23和所述输出轴25的上方，所述中间主动齿轮28主动齿轮26、所述中间从动齿轮29均所述主动齿轮26和所述输出齿轮27的上方；通过所述减速器2的设计，可以降低该集成化电驱动系统的重心以及汽车的重心，从而提升了汽车行驶的稳定性，增加了汽车驾驶乐趣。

在一实施例中，如图1所示，所述控制壳体5包括壳体以及与所述壳体适配连接的盒盖7。。可以理解地，所述壳盖7连接在所述壳体上上，为所述控制器3提供了一个封闭空间，从而可以起到保护控制壳体5内部的控制器3的作用。

本发明另一事实例还提供了一种电动汽车，包括上述的集成化电驱动系统。

以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种集成化电驱动系统，其特征在于，包括控制器、电池以及控制壳体；所述控制壳体上设有用于安装所述控制器的第一安装空间，以及用于安装所述电池且与所述第一安装空间相邻的第二安装空间；所述控制器连接所述电池。

2.根据权利要求1所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述集成化电驱动系统还包括减速器和连接所述控制器的电机；所述控制壳体安装在所述电机以及所述减速器的上方；所述电机的输出轴连接所述减速器。

3.根据权利要求2所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述集成化电驱动系统还包括位于所述控制壳体下方的空调压缩机；所述空调压缩机安装在所述减速器远离所述电机的端面上，且所述空调压缩机的顶端设有支撑所述控制壳体的支撑面。

4.根据权利要求3所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述电机包括电机内壳体和三相线出线盒；所述三相线出线盒安装在所述电机内壳体远离所述减速器的端面上；所述减速器包括减速器后壳体；所述控制壳体安装在所述三相线出线盒、所述减速器后壳体以及所述支撑面上。

5.根据权利要求4所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述电机还包括套接在所述电机内壳体上的电机外壳体，所述减速器还包括连接所述减速器后壳体的减速器前壳体；所述电机外壳体和所述减速器前壳体为一体成型式结构。

6.根据权利要求3所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述第一安装空间包括相邻的第一内部空间和第二内部空间；所述控制器包括安装在所述第一内部空间内的第一集成模块以及安装在所述第二内部空间内的第二集成模块。

7.根据权利要求6所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述控制壳体上设有水道进水管、水道出水管、第一冷却水道和第二冷却水道；所述第一冷却水道与所述第一集成模块相对设置，所述第二冷却水道与所述第二集成模块相对设置；所述第一冷却水道的一端连通所述水道进水管，所述第一冷却水道的另一端连通所述水道出水管；所述第二冷却水道的一端连通所述水道进水管，所述第二冷却水道的另一端连通所述水道出水管。

8.根据权利要求7所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述电机内壳体和所述电机外壳体之间形成有电机冷却水道；所述第一冷却水道和所述第二冷却水道通过所述水道出水管连通所述电机冷却水道。

9.根据权利要求2所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述减速器包括主轴、中间轴、输出轴、主动齿轮、输出齿轮、中间主动齿轮以及中间从动齿轮；所述主轴连接所述电机的输出轴；所述主动齿轮安装在所述主轴上，所述中间主动齿轮和所述中间从动齿轮均安装在所述中间轴上，所述输出齿轮安装在所述输出轴上；所述中间主动齿轮与所述主动齿轮啮合；所述中间从动齿轮与所述输出齿轮啮合；

所述中间轴的轴线高于所述主轴以及所述输出轴的轴线；在与所述主轴的轴线垂直的平面上，所述主轴的中心点和所述输出轴的中心点之间的连线与水平面之间的夹角小于或等于预设角度。

10.根据权利要求1所述的集成化电驱动系统，其特征在于，所述控制壳体包括壳体以及与所述壳体适配连接的盒盖。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至10任意一项所述的集成化电驱动系统。

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