CN115320773A - 一种集成式动力总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动摩托车技术领域，特指一种集成式动力总成，包括：电机，其用于提供动力；传动装置，其端部连接电机，用于动力的传输；以及控制装置，其安装在电机的端面，并通过电线与电机连接，用于控制电机的工作；其中，所述控制装置至少包括：控制底板，其安装在电机的端面，且开设有过线口；控制壳体，其端面连接控制底板并形成电控腔；电控机构，其安装在电控腔内，并通过电线与电机连接，且该点线穿过所述过线口；充电装置，其置于电机的上方，并连接控制底板另一端面，通过过线口电连接电控机构；绝缘座板，其安装在控制底板并置于电控腔内；本发明解决现有技术中存在的固定部稳固和元器件之间容易相互干扰而影响的整体性能和功能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动摩托车技术领域，特指一种集成式动力总成。
背景技术
电动摩托车的应用越来越广泛，其动力来源为其内部安装的电池，电池的电力输出通过接线盒电连接至电机、控制器、GPS等电子元器件。目前整车动力总成及相关连接还未做统一规范要求，现有的结构及连接方式多样，如摩托车通常将控制器设于水箱位置，踏板车通常将控制器设于座垫下方，接线盒又布置在其它位置，造成整车结构不紧凑，空间占用多导致整车体积大，接线走线复杂也容易出现问题，维护维修还很麻烦。
为此出现了中国专利2019219907818，公开了一种电动越野摩托车动力总成结构，来解决上述的问题。
但是公开的设计中仍存在下述问题
1、现有的集成实现的方式是通过在电机外壳上方安装一个固定架，然后在固定架上安装控制盒，这种方式只是单纯的将控制盒的安装位置进行改变，从原有的车体上移植到电机上，单纯缩小了外部连线的长度，而且这样设置后，固定架不能很好的实现控制盒的固定，存在震动等情况，甚至是会因为震动造成解体的情况。
2、控制盒与电机的连线还是外置，很容易发生腐蚀、易受干扰等情况，影响动力总成的整体使用和控制。
3、由于控制盒的电控板还是采用整体设置，在实际工作时，元器件之间会发生电磁干扰，从而影响整体性能和功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成式动力总成，通过控制底板和控制壳体，将电控机构安装在电机装置的端面，同时也实现充电装置的安装，使得电控机构与电机装置结合的更紧密且稳定，同时配合绝缘座板能实现电控机构不同模块的分别，从而解决现有技术中存在的固定部稳固和元器件之间容易相互干扰而影响的整体性能和功能的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种集成式动力总成，包括：
电机，其用于提供动力；
传动装置，其端部连接电机，用于动力的传输；以及
控制装置，其安装在电机的端面，并通过电线与电机连接，用于控制电机的工作；
其中，所述控制装置至少包括：
控制底板，其安装在电机的端面，且开设有过线口；
控制壳体，其端面连接控制底板并形成电控腔；
电控机构，其安装在电控腔内，并通过电线与电机连接，且该点线穿过所述过线口；
充电装置，其置于电机的上方，并连接控制底板另一端面，通过过线口电连接电控机构；以及
绝缘座板，其安装在控制底板并置于电控腔内；
其中，所述绝缘座板在电机转轴的轴线方向上将电控腔分为高压安装腔和控制安装腔，用于分别安装电控机构的功率模块和驱动模块。
优选地，所述绝缘座板上成型有若干个安装位，安装位内安装有接线铜排，使得接线铜排之间彼此分离。
优选地，所述电控机构至少包括：
驱动模块，其安装在绝缘座板上，其置于控制安装腔内；
功率模块，其安装在控制底板上，并与驱动模块电性连接，且置于高压安装腔内；
电容模块，其安装在绝缘座板和功率模块之间，并与驱动模块电性连接；
电压转换器，其安装在绝缘座板的安装槽内，与驱动模块连接，并置于控制安装腔。
优选地，所述控制壳体的外端面成型有安装槽一，安装槽一底部开设有插接孔，安装槽一上连接有盖板，盖板与安装槽一配合形成用于容纳电控机构的主控模块的安装腔一，且主控模块上的插排穿过插接孔来连接驱动模块。
优选地，所述充电装置包括：
充电外壳，其与电机的端面连接，形成充电内腔；
充电控制机构，其安装在充电内腔内，用于连接外部电源，进行充电；
所述充电内腔与电控腔通过过线口导通。
优选地，所述传动装置包括：
后平叉一，其安装在电机的输出端；
后平叉二，其设置在电机的尾端端盖上；
转动轴，其安装在后平叉一和后平叉二的后端，用于安装车轮；
护盖冷却机构，其安装在后平叉一的侧端，配合后平叉一形成冷却腔；
同步减速机构，其安装在冷却腔内，并连接转动轴和驱动电机的电机轴，实现动力的传输。
优选地，所述护盖冷却机构包括：
侧护盖，其安装在端盖和后平叉一的侧端，形成所述冷却腔，冷却腔位于车辆前进方向开设有进风口一，位于后侧开设有出风口一；
叶轮，其设置在同步减速机构上，跟随其转动而产生气流。
优选地，所述电机尾端端盖上周向成型有若干个导热凹槽，当控制底板安装到电机尾端端盖上时，该控制底板与导热凹槽之间形成导热腔，用于填充导热物质，使得控制装置上产生的热量传递到电机外壳上。
优选地，所述充电外壳上开设有进风口二，并安装有风扇；
所述控制壳体下侧开设有出风口二；
该风扇工作，使得空气进入充电内腔，经过控制底板上的过线口和电控机构上的散热口进入电控腔，之后从出风口排出，形成L形的冷却通道，用于对电控腔内部的电控机构和充电内腔的充电控制机构进行散热。
优选地，所述出风口二和进风口二均安装有风罩，风罩端部安装有防尘滤网，用于防尘防水。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明设计是将控制底板端面贴合安装在电机装置的端面，之后再利用控制壳体来实现电控机构跟电机装置的集成化安装，在保证集成化的同时，能保证安装的稳定性，能降低因震动而发生解体和装置损坏的风险。
同时，通过绝缘座板将电控腔分隔成高压安装腔和控制安装腔，这样可以便于对各元器件之间的电磁干扰进行管理，防止各元器件之间的干扰对性能和功能的影响。
2、本发明的绝缘支架上的安装位可以用来安装接线铜排，从而在保证内部接线的前提下，接线铜排之间又是彼此分离，互不干扰的，这样能有效的避免短路等情况的发生，保证整体装置的安全性。
3、本发明的利用在导热腔内填充导热物质，来将控制装置上产生的热量传递到电机外壳上，利用电机来进行散热，保证控制装置的使用寿命和安全性。
附图说明
图1为本发明集成式动力总成的结构示意图。
图2为本发明控制装置的结构示意图。
图3为本发明控制装置的爆炸图之一。
图4为本发明控制装置的爆炸图之二。
图5为本发明控制装置的剖视图。
图6为本发明绝缘座板和接线铜排的配合结构示意图。
图7为本发明充电装置的爆炸图。
图8为本发明尾端端盖的结构示意图。
图9为本发明传动装置的爆炸图。
附图标记：
1、电机；2、铰接部；3、控制端口；4、通讯端口；5、电压转换接口；6、尾端端盖；
100、传动装置；101、后平叉一；102、后平叉二；103、转动轴；104、护盖冷却机构；105、冷却腔；106、同步减速机构；107、侧护盖；108、叶轮；109、进风口一；110、防尘滤网；111、风扇；112、同步带；113、主动轮；114、从动轮；115、减速组件；
200、控制装置；201、控制底板；202、控制壳体；203、电控机构；204、充电装置；205、绝缘座板；206、过线口；207、电控腔；208、高压安装腔；209、控制安装腔；210、安装位；211、接线铜排；212、驱动模块；213、功率模块；214、电容模块；215、电压转换器；216、安装槽一；217、插接孔；218、盖板；219、充电外壳；220、充电内腔；221、充电控制机构；222、进风口二；223、出风口二；224、风罩；225、主控模块；226、高压接线端；227、散热筋条；228、导热凹槽；229、导热腔；234、充电控制模块；235、充电功率模块；236、通风口一。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1所示，一种集成式动力总成，其主要安装在电动摩托车上，用于实现摩托车的工作，更主要的是本设计可以应用在高速电动摩托车上，实现摩托车的高速度，电机1的功率可以在7千瓦-15千瓦。
主要包括：电机1、传动装置100和控制装置200，其中控制装置200包括；控制底板201、控制壳体202、电控机构203、绝缘座板205和充电装置204；电控机构203主要包括功率模块213、电容模块214、驱动模块212和主控模块225。
传动装置100安装在电机1的端部，并与电机1转轴连接，传动装置100的后端连接后轮，电机1通过传动装置100来驱动后轮转动。
而控制装置200主要就是控制电机1的作用，例如转速、扭力等，还控制车灯、仪表等设备的工作。
所述控制装置200安装在电机1的端盖，即安装在电机1转轴所在端面的对立面上(电机1的尾端端盖6)，电机1的尾端端盖的外侧壁相对平整，形成连接盘，该连接盘边缘延伸到电机1的外部，形成法兰盘的样式。
如图2-图4所示，所述控制底板201上开设有过线口206，当控制底板201安装在连接盘上后，控制底板201上开设有过线口206的那端是凸出电机1侧面的，充电装置204安装在凸出电机1侧面的那部分控制板上，即使安装在电机1的上方的，充电装置204的连线和电机1的外接线均通过过线口206穿出到电控腔207。
控制壳体202安装在控制底板201的外侧端面上，控制壳体202与控制底板201之间形成用来容纳电控机构203的电控腔207；所述绝缘座板205置于电控腔207内，且与控制底板201连接固定。
如图5所示，绝缘座板205将电控腔207分为高压安装腔208和控制安装腔209，高压安装腔208和控制安装腔209是沿着电机1的电机转轴的轴线方向分布。
功率模块213和电容模块214均置于高压安装腔208，功率模块213连接固定控制底板201，电容模块214安装固定在绝缘座板205和功率模块213之间，功率模块213和电容模块214之间通过绝缘垫块隔开，实现整体的固定。
驱动模块212安装在控制安装腔209内，功率模块213、电容模块214、驱动模块212和控制器主控模块225叠层的方式，设置在电控腔207内。
整体机械结构紧凑，连接可靠，同时带来轻量化效果，更加节能；省去大部分外置电气连接，成本优势明显；电气系统多集成在封闭的金属壳体内，电磁骚扰大大降低、抗辐射能力大大提高。
同时充电装置204通过过线口206来与功率模块213电性连接。
如图5所示，安装后的控制装置200整体呈L形，充电装置204置于电机1上方，再将集成式动力总成安装到整车车架上时，能充分利用电机1上方与车间之间的空间。
轴向分布能缩小电控盒的体积，同时将原有的整块的大的电路板，按照作用拆分成功率模块213、电容模块214和驱动模块212利用叠层分布的方式实现整体在电控腔207内的安装固定，从而缩小整体的大小，实现装置装置在电机1端部安装的技术方案，实现真正的集成化。
通过上述的设计后，能达到缩小体积的作用，本发明设计是将控制底板201端面贴合安装在电机1装置的端面，之后再利用控制壳体202来实现电控机构203跟电机1装置的集成化安装，在保证集成化的同时，能保证安装的稳定性，能降低因震动而发生解体和装置损坏的风险。
同时，通过绝缘座板205将电控腔207分隔成高压安装腔208和控制安装腔209，这样可以便于对各元器件之间的电磁干扰进行管理，防止各元器件之间的干扰对性能和功能的影响。
如图4-5所示，进一步的在控制壳体202的外端面上向下凹陷成型安装槽一216，安装槽一216上连接有盖板218，该盖板218与控制壳体202之间可通过螺钉连接，形成安装腔一，在安装槽一216底部开设有插接孔217，主控模块225与驱动模块212之间的连接可以是采用插排的方式。
当主控模块225安装到安装腔一内后，主控模块225上的插排穿过插接孔217来连接驱动模块212，实现主控模块225与驱动模块212电性连接，主控模块225上设置有用于接外部零件的控制端口3和通讯端口4，用来实现对车辆仪表和相关开关的控制，实现对整车的控制。
如图4和图6所示，在绝缘座板205上成型有若干个安装位210，本实施例中是5个为例，在每个安装位210内均安装一个接线铜排211，其中两根接线铜排211连接车载电池的正负极，另外三根接线铜排211连接电机1的三相。
因为电池的电压是高压，电机1也是需要接高压电的，所以需要接线铜排211之间要绝缘，彼此之间不能接触，同时也不能与其他元器件和外部壳体接触，绝缘座板205既能解决这一问题，实现对高压接线铜排211的安装固定，又能保证彼此之间绝缘，又能提供后续的安装位210置。
在控制壳体202上设置有电压转换接口5，电压转换接口5与电池连接，并连接上述的其中两根接线铜排211。
上文的主控模块225一般是采用单片机，主要是进行信号处理，进行运算和通信；
驱动模块212，也是采用单片机，主要是对主控模块225上传输的信号进行处理，进而转化成对电机1的控制，例如增大扭力、转速等等；
功率模块213，其主要是用来装摩斯管，主要功能是对输入电机1的电流进行控制，从而达到电机1运转所需要的波形及大小的电流；
电容模块214，其主要是用来安装固定比较大的电容、变压器等元器件；
电压转换器215，主要是对电池输入的电压进行转换，举例电池的电压为140V，通过电压转换器215变成电控机构的标准12V的电压，使得能正常工作，避免出现烧坏的情况，保证使用寿命。
关于控制装置200的原理可参考中国专利2016109045473，本实施例的控制装置200是基于该专利，进行的优化改进。
如图7所示，上述的充电装置204主要包括充电外壳219、充电控制机构221和高压接线端226；
结合图3，其中充电外壳219是一面敞口设计，敞口的一面与电机1的尾端端盖6连接从而形成充电内腔220，过线口206是导通电控腔207和该充电内腔220的，高压接线端226安装在充电外壳219的侧壁上，并与充电控制机构221连接，而充电控制机构221主要包括充电功率模块235和充电控制模块234，两个模块的原理与现有的充电器的原理相同，不同点在于，将充电功率模块235和充电控制模块234分别置于不同的电路板上，且堆叠的设置在充电内腔220内。
这样设计的好处一方面是可以达到缩小体积的作用，另一方面可以便于对各元器件之间的电磁干扰进行管理，防止各元器件之间的干扰对性能和功能的影响。
在实际运行过程中是会产生热量的，所以散热是本实施例中需要解决的另一核心问题，具体如下：
电机1的壳体、控制壳体202和充电壳体均可以采用散热性能好的铝合金，该材质质量轻、耐腐蚀性能好，能保证轻量化和使用寿命。
如图1所示，在电机1的壳体外部、控制壳体202的外壁上以及充电壳体的外壁上均成型有若干条散热筋条227，在行驶过程中，气流在经过散热筋条227部分时能带走更多的热量，能维持在安全的温度内，保证使用寿命。
如图8所示，为了进一步的保证冷却效果，在电机1尾端端盖上周向成型有若干个导热凹槽228，当控制底板201安装到电机1的尾端端盖上时，该控制底板201与导热凹槽228之间形成导热腔229，用于填充导热物质，例如采用导热硅胶，使得控制装置200上产生的热量传递到电机1外壳上，再通过机壳来进行散热。
导热物质的设置能保证热传递的效率，保证冷却效果。
结合图2-图5，同时还可以在充电外壳219上开设有进风口二222，在控制壳体202下侧开设有出风口二223，在绝缘座板205上开设有通风口一236，通风口一236普遍开设在与驱动模块212垂直的绝缘座板205侧壁上，这样在保证绝缘效果的前提，又能实现通风扇热，在功率模块213、电容模块214、驱动模块212和主控模块225上均开设有散热通风口。
外界气流通过进风口二进入到充电内腔220，先对充电内腔220内进行冷却，之后通过过线口206进入到电控腔207的上侧，由上至下流动，直至出风口二流出，从而形成完整的冷却通道。在其他模块上均开设有散热通风口，散热通风口的的设计能使得各模块之间冷却更彻底，保证冷却效果。
进风口的风罩224内可以安装风扇111，来保证冷却通道内气体的流动。
冷却通道整体呈L形，这样能保证气流能流满电控腔207内之后再排出，保证对模块的每处均能进行冷却散热，保证散热效果。
在行驶过程中会存在水、粉尘碎石等，为了避免这些物质进入到冷却通道，损坏元器件的情况发生，在进风口和出风口均安装一风罩224，在风罩224内安装防尘滤网110，用来隔绝水、烟尘和碎石等物质。
配合上述的散热筋条227和导热物质，最大的保证冷却效果，保证设备的正常工作。
如图9所示，传动装置100的结构具体如下：
所述传动装置100主要包括后平叉一101、后平叉二102、转动轴103、护盖冷却机构104和同步减速机构106；
其中所述后平叉一101成型在电机1的端盖上，并安装在电机1的输出端的机壳上；
后平叉二102，其设置在电机1的尾端端盖上；
转动轴103，其安装在后平叉一101和后平叉二102的后端，用于安装车轮；
护盖冷却机构104，其安装在后平叉一101的侧端，配合后平叉一101形成冷却腔105；
同步减速机构106，其安装在冷却腔105内，并连接转动轴103和驱动电机1的电机转轴，实现动力的传输。
同步减速机构106主要是采用同步带机构，主要包括同步带112、主动轮113和从动轮114和减速组件115，其中主动轮113安装在电机1转轴上，从动轮114安装在检索组件上，减速组件115包括大齿轮和齿轮轴，两者相互啮合，大齿轮安装在转动轴103的端部，齿轮轴转动安装在平叉一上。
电机1的旋转通过同步减速机构106传输到后轮上，大齿轮和齿轮轴的固定齿轮比再配合同步带112，能保证传递效率，再匹配电机1的驱动特性，传动效率高，提高了电池能源的利用率，续航也增加。
护盖冷却机构104主要包括侧护盖107和叶轮108；
侧护盖107安装在端盖和后平叉一101的侧端，形成相对封闭的冷却腔105，在冷却腔105位于车辆前进方向开设有进风口，位于后侧开设有出风口，这样设计能对冷却腔105内的同步带机构进行集中冷却，保证其寿命，同时在同步轮和从动轮114的外端部均成型或安装一叶轮108，这样在电机1转动时，叶轮108也能在冷却腔105内产生冷却气流，进一步的保证冷却效果。
同时由于叶轮108的设置，内部的气体可以从进风口和出风口流出，实现只出不进，能阻挡外界杂质损坏内部的结构，延长使用寿命和保证运行的稳定性。
如图1所示，在电机1的下侧壁上成型有铰接部2，铰接部2与车架上的安装位210置想适配，可以实现与车架的铰接。
因为控制装置200的外接线少，同时与电机1是集成化设置的，所以只需使铰接部2与车架分离，即可实现本申请方案的集成式动力总成与车体的整体分离，这对于后期的一些维修、更换零件和更换车体来说是十分方便且能快速。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种集成式动力总成，其特征在于，包括：
电机(1)，其用于提供动力；
传动装置(100)，其端部连接电机(1)，用于动力的传输；以及
控制装置(200)，其安装在电机(1)的端面，并与电机(1)电性连接，用于控制电机(1)的工作；
其中，所述控制装置(200)至少包括：
控制底板(201)，其安装在电机(1)的端面，且开设有过线口(206)；
控制壳体(202)，其端面连接控制底板(201)并形成电控腔(207)；
电控机构(203)，其安装在电控腔(207)内，并通过电线与电机(1)通过连接，且该点线穿过所述过线口(206)；
充电装置(204)，其置于电机(1)的上方，并连接控制底板(201)另一端面，通过过线口(206)电连接电控机构(203)；以及
绝缘座板(205)，其安装在控制底板(201)并置于电控腔(207)内；
其中，所述绝缘座板(205)在电机(1)转轴的轴线方向上将电控腔(207)分为高压安装腔(208)和控制安装腔(209)，用于分别安装电控机构(203)的功率模块和驱动模块。
2.根据权利要求1所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述绝缘座板(205)上成型有若干个安装位(210)，安装位(210)内安装有接线铜排(211)，使得接线铜排(211)之间彼此分离。
3.根据权利要求2所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述电控机构(203)至少包括：
驱动模块(212)，其安装在绝缘座板(205)上，其置于控制安装腔(209)内；
功率模块(213)，其安装在控制底板(201)上，并与驱动模块(212)电性连接，且置于高压安装腔(208)内；
电容模块(214)，其安装在绝缘座板(205)和功率模块(213)之间，并与驱动模块(212)电性连接；
电压转换器(215)，其安装在绝缘座板(205)的安装槽内，与驱动模块(212)连接，并置于控制安装腔(209)。
4.根据权利要求3所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述控制壳体(202)的外端面成型有安装槽一(216)，安装槽一(216)底部开设有插接孔(217)，安装槽一(216)上连接有盖板(218)，盖板(218)与安装槽一(216)配合形成用于容纳电控机构(203)的主控模块的安装腔一，且主控模块上的插排穿过插接孔(217)来连接驱动模块(212)。
5.根据权利要求3所述的集成式动力总成，其特征在于，
所述充电装置(204)包括：
充电外壳(219)，其与电机(1)的端面连接，形成充电内腔(220)；
充电控制机构(221)，其安装在充电内腔(220)内，用于连接外部电源，进行充电；
所述充电内腔(220)与电控腔(207)通过过线口(206)导通。
6.根据权利要求1所述的集成式动力总成，其特征在于，
所述传动装置(100)包括：
后平叉一(101)，其安装在电机(1)的输出端；
后平叉二(102)，其设置在电机(1)的尾端端盖上；
转动轴(103)，其安装在后平叉一(101)和后平叉二(102)的后端，用于安装车轮；
护盖冷却机构(104)，其安装在后平叉一(101)的侧端，配合后平叉一(101)形成冷却腔(105)；
同步减速机构(106)，其安装在冷却腔(105)内，并连接转动轴(103)和驱动电机(1)的电机(1)轴，实现动力的传输。
7.根据权利要求6所述的集成式动力总成，其特征在于，
所述护盖冷却机构(104)包括：
侧护盖(107)，其安装在端盖和后平叉一(101)的侧端，形成所述冷却腔(105)，冷却腔(105)位于车辆前进方向开设有进风口一(109)，位于后侧开设有出风口一；
叶轮(108)，其设置在同步减速机构(106)上，跟随其转动而产生气流。
8.根据权利要求2所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述电机(1)尾端端盖上周向成型有若干个导热凹槽，当控制底板(201)安装到电机(1)尾端端盖上时，该控制底板(201)与导热凹槽之间形成导热腔，用于填充导热物质，使得控制装置(200)上产生的热量传递到电机(1)外壳上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述充电外壳(219)上开设有进风口二(222)，并安装有风扇；
所述控制壳体(202)下侧开设有出风口二(223)；
该风扇工作，使得空气进入充电内腔(220)，经过控制底板(201)上的过线口(206)和电控机构(203)上的散热口进入电控腔(207)，之后从出风口排出，形成L形的冷却通道，用于对电控腔(207)内部的电控机构(203)和充电内腔(220)的充电控制机构(221)进行散热。
10.根据权利要求9所述的集成式动力总成，其特征在于：
所述出风口二(222)和进风口二(223)均安装有风罩(224)，风罩(224)端部安装有防尘滤网，用于防尘防水。
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