CN210911983U - 一种集成式电驱动系统总成及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本方案涉及一种集成式电驱动系统总成及电动汽车，以实现电驱动系统总成的轻量化与集成化。该总成包括：变速器壳体、共用端盖、驱动电机定子壳体和驱动电机后端盖，安装在驱动电机定子壳体上方的电控壳体，驱动电机定子壳体在垂直于电控壳体方向的正投影位于电控壳体的第一区域内；变速器壳体和共用端盖分别支撑变速器的输入转轴的两端；共用端盖和驱动电机后端盖分别支撑驱动电机的转子轴的两端，变速器的传动输入转轴和驱动电机的转子轴同轴传动连接；高压分线盒通过铜排连接电机控制器和电源补给模块；电机控制器通过三相铜排连接驱动电机；高压分线盒、电机控制器和电源补给模块在电控壳体内呈平面分布。

Description

一种集成式电驱动系统总成及电动汽车

技术领域

本实用新型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、减速器和电机控制器 “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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种集成式电驱动系统总成，包括：依次设置的变速器壳体、共用端盖、驱动电机定子壳体和驱动电机后端盖，以及安装在所述驱动电机定子壳体上方的电控壳体，所述驱动电机定子壳体在垂直于所述电控壳体方向的正投影位于所述电控壳体的第一区域内；

所述变速器壳体和所述共用端盖形成用于容纳变速器的第一腔体，所述变速器壳体和所述共用端盖分别支撑所述变速器的传动输入转轴的两端；

所述共用端盖、所述驱动电机定子壳体和所述驱动电机后端盖共同形成用于容纳驱动电机的第二腔体，所述共用端盖和所述驱动电机后端盖分别支撑所述驱动电机的转子轴的两端，所述变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；

所述驱动电机后端盖内形成有实现接线功能的腔体；

所述电控壳体内形成用于容纳高压分线盒、电机控制器和电源补给模块的第三腔体，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腔体内与所述驱动电机的三相端子连接；

所述高压分线盒、所述电机控制器和所述电源补给模块在所述电控壳体内呈平面分布。

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，所述上盖板、所述主壳体和所述下盖板共同围设形成一个封闭腔；

所述电机控制器的IGBT和电容固定在所述上盖板上；

所述电源补给模块固定在所述下盖板上；

所述高压分线盒的高压母排固定在所述上盖板上。

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，所述总成还包括：电控壳体冷却部分和驱动电机冷却部分，其中，所述电控壳体冷却部分包括：

在所述电控壳体上设置的依次相连的第一冷却液入口、第一冷却管道以及第一冷却液出口，所述第一冷却管道用于实现所述电源补给模块、所述电机控制器和所述高压分线盒的冷却；

所述驱动电机冷却部分包括：

在所述驱动电机定子壳体上设置的依次相连的第二冷却液入口、第二冷却管道和第二冷却液出口，所述第二冷却管道用于实现所述驱动电机的冷却，所述第二冷却液入口和所述第一冷却液出口通过管道相连通。

优选地，所述驱动电机后端盖上安装有使所述驱动电机后端盖内的腔体形成为密封腔的接线盖板。

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，所述驱动电机为永磁同步电机。

优选地，所述高压分线盒和所述电机控制器布置在所述电控壳体中属于所述驱动电机定子壳体的正投影所处的第一区域内，所述电源补给模块布置在所述电控壳体中除所述第一区域之外的第二区域内；

所述第二区域为从所述第一区域的任意方向向外延伸出所形成的区域。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型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。

本实用新型是有益效果为：

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、变速器和DCAC转换器的“七合一”一体化电驱动系统总成。该集成式电驱动系统总成解决了分体式电驱动系统存在的线束连接复杂，系统成本高等一系列问题，从而节约了系统成本，减少了车辆耗电量，提高了车辆的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的总成的原理示意图；

图2为本实用新型的总成的原理框图；

图3为本实用新型的总成的爆炸示意图；

图4为本实用新型的总成的装配示意图；

图5为本实用新型的总成的爆炸示意图；

图6为本实用新型中驱动电机和电机控制器的壳体的示意图；

图7为本实用新型中变速器、驱动电机和电机控制器的壳体的示意图；

附图标记说明：1、变速器；2、驱动电机；3、高压分线盒；4、电机控制器；41、IGBT；42、电容；43、三相铜排；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、变速器壳体；102、共用端盖；103、驱动电机定子壳体；104、驱动电机后端盖；105、电控壳体；1051、上盖板；1052、主壳体；1053、下盖板；1054、窗口；106、接线盖板；1055、第一区域；1056、第二区域。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型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实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1至图7，本实用新型提供了一种集成式电驱动系统总成，包括：依次设置的变速器壳体101、共用端盖102、驱动电机定子壳体103和驱动电机后端盖104，以及安装在所述驱动电机定子壳体103上方的电控壳体105，所述驱动电机定子壳体103在垂直于所述电控壳体105方向的正投影位于所述电控壳体105的第一区域1055内；所述变速器壳体101和所述共用端盖102形成用于容纳变速器1的第一腔体，所述变速器壳体101和所述共用端盖102分别支撑所述变速器1的传动输入转轴的两端；所述共用端盖102、所述驱动电机定子壳体103和所述驱动电机后端盖104共同形成用于容纳驱动电机2的第二腔体，所述共用端盖102和所述驱动电机后端盖104分别支撑所述驱动电机2的转子轴的两端，所述变速器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；所述驱动电机后端盖104内形成有实现接线功能的腔体；所述电控壳体105内形成用于容纳高压分线盒3、电机控制器4和电源补给模块5的第三腔体，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43连接所述驱动电机2，所述三相铜排43的一端穿过所述电控壳体105的壳壁后在所述腔体内与所述驱动电机2的三相端子连接；所述高压分线盒3、所述电机控制器4和所述电源补给模块5在所述电控壳体105内呈平面分布。

如图6和7所示，该驱动电机定子壳体103在垂直于该电控壳体105方向的正投影具体是指沿Z向方向的正投影，也就是说，该电控壳体105在水平面（XY平面）上的平面面积大于该驱动电机定子壳体103在水平面（XY平面）的投影面积。并且，由于所述高压分线盒3、所述电机控制器4和所述电源补给模块5在所述电控壳体105内呈平面分布。相较于现有技术中的电控壳体垂直布置在驱动电机定子壳体的正上方（即现有技术中的电控壳体在水平面（XY平面）上的平面面积等于驱动电机定子壳体在水平面（XY平面）的投影面积）来说，本实施例中的驱动电机定子壳体103和电控壳体105之间的布置方式可以有效的降低该电驱动系统总成的整体Z向高度，满足紧凑型等车型的使用需求。

具体来说，从图6和图7中，所述高压分线盒3和所述电机控制器4布置在所述电控壳体105中属于所述驱动电机定子壳体103的正投影所处的第一区域内1055，所述电源补给模块5布置在所述电控壳体105中除所述第一区域1055之外的第二区域1056内；所述第二区域1056为从所述第一区域1055的任意方向向外延伸出所形成的区域。对于第二区域1056来说，该第二区域1056可以是在沿X方向向外延伸出形成，也可以是沿Y方向向外延伸出形成，本实施例中，对于该第二区域1056的延伸方向不进行限定，只要满足使得延伸出的第二区域1056不会与其它部件发生位置干涉即可。

驱动电机2为永磁同步电机，共用端盖102表示驱动电机2和变速器1共用一个端盖，实现了传统的电驱动系统总成中的变速器1的半边壳体和驱动电机2的前端盖（轴伸端）两者集成为一体的功能。该种设计不仅实现了变速器1与驱动电机2的集成，而且还使得变速器1与驱动电机2共用同一个端盖，省去了一个端盖，提高了电驱动系统总成的紧凑性，并降低了电驱动系统总成的重量；同时，该种连接方式还使得变速器1和驱动电机2传动轴的同心度更容易保证，对电驱动系统总成的NVH((Noise Vibration Harshness噪声、振动与声振粗糙度)性能可带来正面影响。

由图1可以看出，变速器壳体101、共用端盖102、驱动电机定子壳体103以及驱动电机后端盖104组成了一个主体外壳，根据实际安装要求并考虑拆装便利性，本实施例中，还可以将空气压缩机以及水泵可以安装在主体外壳面的外表面的任何位置。

其中，车载充电机51、DCDC转换器（直流-直流转换器）52和DCAC转换器（直流-交流转换器）53集成为电源补给模块5，并且车载充电机51、DCDC转换器52和DCAC转换器53还共用功率板(电路板)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。

为了保证三相铜排43与三相端子之间可靠的连接，三相铜排43和三相端子上均开设有螺栓孔，两者通过螺栓锁紧连接；同理地，高压分线盒3的输出端的铜排分别与电机控制器4和电源补给模块5之间的接线端子之间连接，在连接高压分线盒3与电机控制器4和电源补给模块5之间铜排和接线端子上各设置有螺栓孔，可通过螺栓锁紧连接。

从图1和图2中可以看出，高压分线盒3和电机控制器4以及电源补给模块5并排布置在电控壳体105的三个腔体内。可以认为，高压分线盒3、电机控制器4和电源补给模块5三者在电控壳体105内呈平面分布，这样，使该电控壳体105的整体的Z向高度变低，能够减少对纵向空间的占用，更便于需要安装在电控壳体105上方的其它部件的空间布置。

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2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43输送至与驱动电机2的定子相连的三相端子处。

至此，本实用新型实施例中所公开的集成化电驱动系统将驱动电机2、变速器1、电机控制器4、车载充电机51、DCDC转换器52、DCAC转换器53以及高压分线盒3七个部件集成为一体式结构，整个结构布局紧凑，省去了传统的连接线束和接线盒，并通过驱动电机2与变速器1共用一个端盖的方式有效减轻了整个电驱动系统总成的重量。在实际生产过程中，可直接将电驱动系统总成装配至整车上，取代了以往在整车装配生产线上的分体装配模式，通过一次安装即可实现七个部件在车上的固定，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

为了保证三相铜排43中各个铜排之间的绝缘性，本实施例中的三相铜排43采用裹塑(包塑)工艺生产，除了连接位置之外，三相铜排43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。

参照图5，电控壳体105实际由从上至下的上盖板1051、主壳体1052以及下盖板1053组合形成，所述上盖板1051、所述主壳体1052和所述下盖板1053共同围设形成一个封闭腔，电机控制器4、电源补给模块5和高压分线盒3均被布置在这个封闭腔中，所述电机控制器4的IGBT41和电容42固定在所述上盖板1051上；所述电源补给模块5固定在所述下盖板1053上；所述高压分线盒3的高压母排固定在所述上盖板1051上。具体来说，电机控制器4的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）41和电容42通过螺栓固定在上盖板1051上，电源补给模块5布置在驱动电机2和变速器1的前上方，并通过螺栓的方式固定在下盖板1053上，高压分线盒3的高压母排通过螺栓固定至下盖板1053上。

由于高压分线盒3安装在了电控壳体105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1051上开设有窗口1054，所述窗口1054正对于所述高压分线盒3上的熔断器设置；所述上盖板1051上安装有封闭所述窗口1054或使所述窗口1054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1051上，在熔断器熔断时，通过打开维修面板，通过该窗口1054对发生熔断的熔断器进行维修。

集成化电驱动系统总成的冷却系统包括电控壳体冷却部分和驱动电机冷却部分，所述电控壳体冷却部分包括：在所述电控壳体105上设置的依次相连的第一冷却液入口、第一冷却管道以及第一冷却液出口，所述第一冷却管道用于实现所述电源补给模块5、所述电机控制器4和所述高压分线盒3的冷却，通过冷却液带走上述部件发热所产生的热量，满足散热需求；所述驱动电机冷却部分包括：在所述驱动电机定子壳体103上设置的依次相连的第二冷却液入口、第二冷却管道和第二冷却液出口，所述第二冷却管道用于实现所述驱动电机2的冷却，所述第二冷却液入口和所述第一冷却液出口通过管道相连通。为了保证连接的稳定性，管道可通过箍体固定。具体来说，冷却液从第一冷却液入口进入电控壳体105，进入电控壳体105内的第一冷却管道后流经电机控制器4、高压接线盒3和电源补给模块5后带走三者的热量，然后由第一冷却液出口流出，并通过管道进入到第二冷却液入口，冷却液在定子壳体水道内循环，以带走驱动电机2所产生的热量，最后从第二冷却液出口排出实现整个集成式电驱动系统总成的冷却。通过将电机控制器4、驱动电机2、车载充电机51、DCDC转换器52和DCAC转换器53的冷却管道连为一体，省去了传统布置的多个冷却管道，极大程度上提高了集成式电驱动系统总成的紧凑度。

如图3，所述驱动电机后端盖104上安装有使所述驱动电机后端盖104内的腔体形成为密封腔的接线盖板106，具体来说，驱动电机后端盖104和接线盖板106之间通过铰链等方式铰接在一起。驱动电机后端盖104与接线盖板106的接合面需要做防护处理，以保证满足防水和防尘要求。

本实施例中的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、变速器1和DCAC转换器53的“七合一”一体化电驱动系统总成。该集成式电驱动系统总成解决了分体式电驱动系统存在的线束连接复杂，系统成本高等一系列问题，从而节约了系统成本，减少了车辆耗电量，提高了车辆的可靠性。

上述实施例只对其中一些本实用新型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，本实用新型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实用新型精神及范围的情况下，本实用新型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：依次设置的变速器壳体（101）、共用端盖（102）、驱动电机定子壳体（103）和驱动电机后端盖（104），以及安装在所述驱动电机定子壳体（103）上方的电控壳体（105），所述驱动电机定子壳体（103）在垂直于所述电控壳体（105）方向的正投影位于所述电控壳体（105）的第一区域（1055）内；

所述变速器壳体（101）和所述共用端盖（102）形成用于容纳变速器（1）的第一腔体，所述变速器壳体（101）和所述共用端盖（102）分别支撑所述变速器（1）的传动输入转轴的两端；

所述共用端盖（102）、所述驱动电机定子壳体（103）和所述驱动电机后端盖（104）共同形成用于容纳驱动电机（2）的第二腔体，所述共用端盖（102）和所述驱动电机后端盖（104）分别支撑所述驱动电机（2）的转子轴的两端，所述变速器（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；

所述驱动电机后端盖（104）内形成有实现接线功能的腔体；

所述电控壳体（105）内形成用于容纳高压分线盒（3）、电机控制器（4）和电源补给模块（5）的第三腔体，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（43）连接所述驱动电机（2），所述三相铜排（43）的一端穿过所述电控壳体（105）的壳壁后在所述腔体内与所述驱动电机（2）的三相端子连接；

所述高压分线盒（3）、所述电机控制器（4）和所述电源补给模块（5）在所述电控壳体（105）内呈平面分布。

2.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。

3.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述电控壳体（105）由从上至下的上盖板（1051）、主壳体（1052）和下盖板（1053）组合形成，所述上盖板（1051）、所述主壳体（1052）和所述下盖板（1053）共同围设形成一个封闭腔；

所述电机控制器（4）的IGBT（41）和电容（42）固定在所述上盖板（1051）上；

所述电源补给模块（5）固定在所述下盖板（1053）上；

所述高压分线盒（3）的高压母排固定在所述上盖板（1051）上。

4.根据权利要求3所述的总成，其特征在于，

所述上盖板（1051）上开设有窗口（1054），所述窗口（1054）正对于所述高压分线盒（3）上的熔断器设置；

所述上盖板（1051）上安装有封闭所述窗口（1054）或使所述窗口（1054）露出的维修面板。

5.根据权利要求3所述的总成，其特征在于，所述总成还包括：电控壳体冷却部分和驱动电机冷却部分，其中，所述电控壳体冷却部分包括：

在所述电控壳体（105）上设置的依次相连的第一冷却液入口、第一冷却管道以及第一冷却液出口，所述第一冷却管道用于实现所述电源补给模块（5）、所述电机控制器（4）和所述高压分线盒（3）的冷却；

所述驱动电机冷却部分包括：

在所述驱动电机定子壳体（103）上设置的依次相连的第二冷却液入口、第二冷却管道和第二冷却液出口，所述第二冷却管道用于实现所述驱动电机（2）的冷却，所述第二冷却液入口和所述第一冷却液出口通过管道相连通。

6.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述驱动电机后端盖（104）上安装有使所述驱动电机后端盖（104）内的腔体形成为密封腔的接线盖板（106）。

7.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（43）。

8.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述驱动电机（2）为永磁同步电机。

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）和所述电机控制器（4）布置在所述电控壳体（105）中属于所述驱动电机定子壳体（103）的正投影所处的第一区域内（1055），所述电源补给模块（5）布置在所述电控壳体（105）中除所述第一区域（1055）之外的第二区域（1056）内；

所述第二区域（1056）为从所述第一区域（1055）的任意方向向外延伸出所形成的区域。

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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