CN218957717U - 一种上桥臂热中继体、电动车控制器和电动车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电动车控制器领域,提供了一种上桥臂热中继体、电动车控制器和电动车,所述上桥臂热中继体包括多个吸热部;以及与每个吸热部分别导电连接的连接件;所述吸热部的上表面设置有一个或者多个吸热面,下表面设置有第一传热面;所述吸热面用于与对应上桥臂功率管的金属背板背面热连接,所述第一传热面用于与电动车控制器的散热体绝缘性热连接;多个吸热部之间具有至少一个间隔,所述间隔大于10毫米;所述吸热部与所述连接件一体成型。本实用新型在提高电动车控制器散热性能的同时,使得电动车控制器的布局设计更优,并可降低电动车控制器的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动车控制器领域,尤其涉及一种上桥臂热中继体、电动车控制器和电动车。
背景技术
电动车控制器通常采用三相半桥驱动电路,包括6组功率管,分别为A、B、C三相的上桥臂功率管和A、B、C三相的下桥臂功率管。现有的功率管能够耐受比较大的电流,但更大的电流意味着会产生更多的热量。尤其是在电机重负载或堵转的情况下,功率管会瞬间产生很大的热量,从而影响电动车控制器的功率输出,甚至导致功率管损坏。
电动车控制器的散热性能与功率管的功率大小、数量、排列、散热结构等具有密切关系,同时影响控制器的成本和生产便利性。因此,如何为电动车控制器设计能够快速导热且性价比高的散热结构,成为业界重点解决的问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种上桥臂热中继体,以为电动车控制器提供快速导热且性价比高的散热结构。
本实用新型实施例提供了一种上桥臂热中继体,包括:
多个吸热部;以及
与每个吸热部分别导电连接的连接件;
所述吸热部的上表面设置有一个或者多个吸热面,下表面设置有第一传热面;
所述吸热面用于与对应上桥臂功率管的金属背板背面热连接,所述第一传热面用于与电动车控制器的散热体绝缘性热连接;
多个吸热部之间具有至少一个间隔,所述间隔大于10毫米。
所述吸热部与所述连接件一体成型。
进一步地,所述上桥臂热中继体包括三个吸热部,相邻两个吸热部之间具有所述间隔。
进一步地,所述上桥臂热中继体还包括:
与所述吸热部连接的传热部;
所述传热部设置有用于与电动车控制器的散热体绝缘性热连接的第二传热面。
进一步地,所述第一传热面与第二传热面设置于一个水平面上。
进一步地,所述第一传热面和/或第二传热面上设置有一个或者多个曲面。
进一步地,所述吸热部与传热部一体成型。
进一步地,所述吸热部或所述传热部被配置成与接线端电连接;
所述接线端提供所述电动车控制器的电源正极输入。
进一步地,所述上桥臂热中继体还包括接线端;
所述接线端一体成型在所述吸热部或传热部上。
进一步地,所述接线端具有密封垫台阶面。
进一步地,所述吸热部上具有与所述上桥臂功率管的金属背板固定的安装孔。
本实用新型实施例还提供了一种电动车控制器,包括:
外壳,所述外壳具有金属材质的散热体或者与金属材质的散热体热连接;
安装于所述外壳内的电路板;
焊接于所述电路板上的多个功率管,所述功率管被配置成A、B、C三相的上桥臂功率管和A、B、C三相的下桥臂功率管;以及,与所述下桥臂功率管的金属背板热连接的下桥臂热中继体;
如上所述的上桥臂热中继体;
所述功率管为直插可视金属封装功率管;
所述吸热面与所述上桥臂功率管的金属背板热连接,所述传热面与所述散热体绝缘性热连接。
进一步地,所述电动车控制器还包括:
将各所述吸热部与对应功率管的金属背板的背面热连接的定位结构。
本实用新型实施例还提供了一种电动车,包括上述电动车控制器,所述电动车配置有三相电机,所述三相电机与所述电动车控制器电连接。
本实用新型实施例的上桥臂热中继体与功率管金属背板热连接,可快速吸收功率管产生的热量,并将热量传导至散热体上,能够提高控制器的散热性能,吸热部之间留有供下桥臂热中通继体的吸热部嵌入的间隔,可以可以使得同一相的上下桥臂功率管之间的连线更加灵活、紧凑。同时,各组成部件之间一体成型,可有效减少部件数量,降低上桥臂热中继体的成本,进而增强控制器的集成度和装配的便捷性,有助于降低控制器的整体成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例中电动车驱动组件的结构示意图;
图2是本实用新型实施例中电动车控制器的示例结构图;
图3是本实用新型实施例提供的上桥臂热中继体的结构示意图;
图4是本实用新型实施例中部分的电动车控制器的立体拆解示例图;
图5是本实用新型另一实施例中部分的电动车控制器的示例结构图;
图6是本实用新型另一实施例中上桥臂热中继体与下桥臂热中继体装配的示例图;
图7是本实用新型另一实施例中上桥臂热中继体的结构示意图。
图中:
控制器100,外壳10,电路板20,功率管30;
热中继体40,上桥臂热中继体41,第一吸热部411,安装孔4111,连接件412,间隔413,传热部414;
下桥臂热中继体42,第二吸热部421;
接线端50,密封垫台阶面51;
定位结构60,定位件61;
电源200;
三相电机300。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供应用于电动车控制器的上桥臂热中继体,用于功率管的热吸收和热传导,配置有多个吸热部,吸热部之间留有供下桥臂热中继体吸热部嵌入的间隔,上桥臂热中继体上多个部件可一体成型,在提高电动车控制器散热性能的同时,使得电动车控制器的布局设计更优,并可降低电动车控制器的成本。
实施例一
在本实用新型实施例中,电动车可以为电动两轮车、三轮车等,其结构可以简单概括为包括车体、车轮和电机驱动组件等。
如图1所示,电动车的电动驱动组件包括控制器100、电源200和三相电机300。
其中,电源200一般采用可充电电池。控制器100分别与电源和三相电机300连接,其中正、负极接线端接电源200,接收来自电源100的电力,三相电机接线端连接三相电机300,以将接收到的电力进行相应的控制后输出给三相电机300。三相电机300接收经控制器100控制输出的电力,驱动电动车运动。
实施例二
图2示出了本实用新型实施例中电动车控制器的示例结构,为了便于说明,仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
控制器100包括外壳10,安装于外壳10内的电路板20,焊接在电路板20上的多个功率管30,以及与功率管30的金属背板热连接的多个热中继体40。
外壳10具有容纳腔,用以安装和容纳电路板20。
作为本实用新型的一个实施例,外壳10上设置有散热体(图中未示出),或者外壳10本身作为一个散热体,例如外壳10为导热性能良好的金属材质。
作为本实用新型的另一实施例,外壳10也可以与散热体热连接,例如散热体为散热性能良好的金属基板,电路板20装配于金属基板上,金属基板与外壳10装配连接,以实现良好的散热效果。
在本实用新型实施例中,散热体的作用是将功率管30等器件产生的热量散发到外界。散热体由散热性能良好的材质构成,典型的如铝、铜等金属材料,当然也可以选择其他的散热材质。
作为本实用新型的一个实施例,外壳10可以被配置成至少具有上组件和下组件。基于成本的考虑,上组件通常塑料材质,散热体被配置在下组件上,例如下组件整体或者部分为金属材质。当然为了达到更好的散热效果,上、下组件均可以被配置成散热体。
在本实用新型实施例中,控制器100采用三相半桥驱动电路,焊接其上的多个功率管30被设置成6组桥臂功率管,分别是A相上桥臂功率管、A相下桥臂功率管、B相上桥臂功率管、B相下桥臂功率管、C相上桥臂功率管、C相下桥臂功率管。
简便起见,本实用新型实施例对A相上桥臂功率管、B相上桥臂功率管和C相上桥臂功率管统称为上桥臂功率管,A相下桥臂功率管、B相下桥臂功率管和C相下桥臂功率管统称为下桥臂功率管,附图上不做具体区分。
在本实用新型实施例中,功率管30采用直插可视金属封装功率管,其漏极与金属背板电性连接。
功率管30可以采用下述任一种或多种安装方式安装在电路板20上,包括直立地安装在电路板20上、卧式地安装在电路板20上或者倾斜地安装在所述电路板20上。
其中,卧式地安装包括正卧于电路板20上和反卧于电路板20上。
本实用新型实施例以功率管30正卧安装于电路板30电路板20上为例进行说明。参见图2,功率管30的三个电极引脚焊接在电路板20上的端部被折弯,该折弯被配置成端部朝向功率管30的金属背板背面方向,功率管30的塑料封装平面与电路板20的平面基本平行。
功率管30在电路板20上的焊接排列方式与功率管30的数量、控制器100的体积、控制器100各部分的布局、散热结构的设计等有很大关系,本实用新型图2与图4所示的实施例以功率管30排成单排为例进行说明,图5与图6所示实施例则以功率管30排成六排为例进行说明。
为了提高功率管30的散热效果,使得功率管30具有更大的电流输出能力,本实用新型实施例在控制器100中增加多块热中继体40,用来吸收功率管30产生的热量。
在本实用新型实施例中,热中继体40由导热系数大于50W/mK的材质制成,包括但不限于铜、铝或铜铝复合件,以在成本较低的情况下,更好地实现热中继体40的吸热传热效果。
每块热中继体40上均设置有吸热部,吸热部的上表面配置有一个或者多个吸热面,每个吸热面与各自对应的功率管30的金属背板背面热连接,用来快速吸收功率管30工作时产生的热量。
一个吸热部上可以设置多个吸热面,每个吸热面与一个功率管30的金属背板热连接,这样多个吸热面分别可以吸收各自对应的功率管30产生的热量,使热中继体40的集成度更高,生产加工更方便,成本更低。
在本实用新型实施例中,热连接可以包括涂覆导热硅脂的热处理。直接热接触式的导热时,导热硅脂可以是带导电性的硅脂,例如功率管30和热中继体40的直接热连接。
吸热部的下表面配置有第一传热面。第一传热面与散热体的表面绝缘性热连接,将热中继体40所吸收的来自功率管30的热量传递至散热体,从而通过散热体散发至控制器100的外部。
在本实用新型实施例中,为了达到良好的吸热和导热效果,吸热部的厚度明显大于功率管30的金属背板的厚度。
由此可见,在本实用新型实施例中,热中继体40被配置至少两次热连接以用于功率管30的导热:
首先,功率管30的金属背板响应于第一热连接而紧贴于各自对应的吸热面,以便热中继体40热吸收来自功率管30的热量;
其次,热中继体40的第一传热面响应于第二热连接,将热中继体40所吸收的热量通过与散热体的接触面热传导至散热体。
在本实用新型实施例中,热吸收的导热系数大于热传导的导热系数,并且热传导的导热系数和热吸收的导热系数至少相差20倍,这样通过热中继体40良好的吸热性能快速吸收功率管30产生的热量,然后通过热中继体40大的导热面积,将热量通过散热体散发出去,从而实现了控制器100的散热。
参见图2、图4,在本实用新型实施例中,三组上桥臂功率管可以共电安装在一块有导电属性的上桥臂热中继体41上,三组下桥臂功率管分别安装在三块下桥臂热中继体42上。
因此,本实用新型实施例中,控制器100中的热中继体40至少是4块,被配置成至少1块上桥臂热中继体41和至少3块下桥臂热中继体42。
其中,上桥臂热中继体41的吸热面被配置成与上桥臂功率管的金属背板热连接,下桥臂热中继体42的吸热面被配置成与下桥臂功率管的金属背板热连接。
作为本实用新型的一个实施例,吸热部可以与功率管30的金属背板正面热连接,也可以与金属背板背面热连接。由于功率管30的金属背板背面的热接触面积大于正面,优选吸热部与功率管30的金属背板背面热连接,如图2、图4所示。
当然,为了提高功率管30的吸热散热效果,也可以配置吸热部同时与功率管30的金属背板的正面和背面热连接。
在本实用新型实施例中,热中继体40的第一传热面与散热体之间通过绝缘层实现绝缘性热连接,绝缘层包括硅片、亚胺膜、绝缘布、高导热界面材料等绝缘性热界面材料制成的与绝缘性热界面材料热接触的一种片装体。
实施例三
图3示出了本实用新型实施例中上桥臂热中继体的结构,为了便于说明,仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
上桥臂热中继体41包括多个第一吸热部411,以及与每个第一吸热部411分别导电连接的连接件412。
第一吸热部411的上表面设置有一个或者多个吸热面,下表面设置有第一传热面。
其中,吸热面用于与对应上桥臂功率管的金属背板背面热连接,第一传热面用于与电动车控制器100的散热体绝缘性热连接。
在本实用新型实施例中,多个第一吸热部411之间具有至少一个间隔413。请结合图4,上桥臂热中继体41设置间隔413的目的是在布局热中继体40时,方便相邻的下桥臂热中继体42的第二吸热部421的嵌入,这样可以使得同一相的上下桥臂功率管之间的连线更加灵活、紧凑。
作为本实用新型的一个实施例,间隔413的宽度大于10毫米,至少能够容纳与一个单个下桥臂功率管热连接的第二吸热部421。
在本实用新型实施例中,第一吸热部411与连接件412一体成型,可有效减少上桥臂热中继体41的部件数量,降低上桥臂热中继体41的生产成本、材料成本和装配成本,进而增强控制器100的集成度和装配的便捷性,有助于降低控制器100的整体成本。
实施例四
作为本实用新型的一个实施例,上桥臂热中继体41上可配置三个第一吸热部411,每个第一吸热部411分别与对应一相的一个或者多个上桥臂功率管的金属背板热连接。
相邻两个第一吸热部411之间具有上述间隔413,每个间隔413用来容纳与对应一相下桥臂功率管热连接的下桥臂热中继体42的第二吸热部421的嵌入,参见图4所示。
可以理解的是,上桥臂热中继体41的三个第一吸热部411中的两个第一吸热部411也可以并在一起,在与第三个第一吸热部411之间留有供下桥臂热中继体42的第二吸热部421嵌入的间隔413。
上桥臂热中继体41的这种结构使得上、下桥臂热中继体42之间的接线等更加紧凑,多个吸热面的整体排布整齐有序,便于多个热中继体40之间的装配,也使得控制器100的整体布局更加合理,并有助于减小控制器100的体积。
在图2与图4的示例中,由于每个第一吸热部411与第二吸热部421分别对应一个功率管30,因此每个第一吸热部411与第二吸热部421的尺寸与单个功率管30的尺寸相适配,呈单个块状,相邻的第一吸热部411的首端通过连接件412连接在一起,共6个上、下桥臂功率管呈一横排排列,分别对应组装后呈一排排列的共6个第一吸热部411与第二吸热部421。
而在图5与图6的示例中,每个第一吸热部411与第二吸热部421分别对应多个呈一排排列的功率管30,因此每个第一吸热部411与第二吸热部421的尺寸与多个功率管30相适配,呈长条状,每组14个功率管30呈一横排排列,6组共84个上、下桥臂功率管30在电路板20上排成6排。
本实用新型图6与图7所示实施例中,上桥臂热中继体41中相邻的第一吸热部411的首端/末端分别连接在一起,相邻的第一吸热部411之间具有一个间隔413,下桥臂热中继体42则嵌入于相邻的第一吸热部411所围成的空间中,即嵌入于上述间隔413中,使得总共6组的上、下桥臂功率管30对应共6个第一吸热部411与第二吸热部412交替间隔设置。
实施例五
作为本实用新型的一个实施例,如图3所示,上桥臂热中继体41还包括与第一吸热部411连接的传热部414。
传热部414上设置有用于与电动车控制器100的散热体绝缘性热连接的第二传热面。
在本实用新型实施例中,在上桥臂热中继体41上增加传热部414,可以增加上桥臂热中继体41的传热面积,将第一吸热部411吸收的来自功率管30的热量快速通过第二传热面传递至散热体。
实施例六
在本实用新型实施例中,为了增大上桥臂热中继体41与散热体的热接触面积,并使得第一传热面与第二传热面与散热体的内表面充分接触,保证散热效率,第一传热面与第二传热面设置为共水平面。
实施例七
在本实用新型实施例中,为了增加传热面与散热体的接触面积,第一传热面和/或第二传热面上设置有一个或者多个曲面,曲面可以是内凹面,或者外凸面,具体形状不限。相应的,散热体内表面上设置有与该曲面配合接触的曲面,例如设置外凸的曲面以便于与第一传热面和/或第二传热面上的内凹面相配合。
实施例八
作为本实用新型的一个实施例,参见图3,第一吸热部411与传热部414一体成型,从而使得上桥臂热中继体41具有很高的集成度,降低上桥臂热中继体41的生产、加工和装配的成本。
实施例九
作为本实用新型的一个实施例,第一吸热部411或传热部414被配置成与接线端50电连接,接线端50提供控制器100的电源200的正极输入。
此时,第一吸热部411或传热部414除了具备吸热、传热功能外,还可以提供功率管30与电源200之间的电连接,从而能够承受更大的电流,避免在电路板20上走线导致电路板20因过流而烧毁。
实施例十
作为本实用新型的一个实施例,参见图3,接线端50还可以作为上桥臂热中继体41的一个组成部分,一体成型在第一吸热部411或传热部414上。这样的好处一是在生产加工上桥臂热中继体41时可以低成本形成接线端50,不需要另外加工生产接线端50;二是不需要将接线端50与上桥臂热中继体41进行额外装配,大幅度降低了接线端50装配的复杂度和成本;三是接线端50本身又可以吸收部分热量,进一步增加了控制器100的散热效果;四是便于接线端50位置的灵活布置,可以设置在第一吸热部411上,或者位于传热部414上,并可以通过传热部414灵活延伸至相应的接线位置。
实施例十一
在本实用新型实施例中,上桥臂热中继体41可以通过压铸工艺制成,从而使得第一吸热部411、传热部414和接线端50很容易一体成型加工,且传热部414可以由第一吸热部411向外360度自由延伸,一方面可以根据需要增加传热部414的长度,从而加大上桥臂热中继体41的传热面积,提高传热效率;另一方面可以使得上桥臂热中继体41在控制器100内的布局更加灵活;其三是便于与上桥臂热中继体41连接的接线端50的位置分布。
实施例十二
作为本实用新型的一个实施例,参见图3,接线端50具有密封垫台阶面51,用于适配密封垫,在实现接线端50密封的同时,将外壳10的压力传递至上桥臂热中继体41,实现第一传热面和第二传热面与散热体形成稳固的绝缘性热连接。
实施例十三
作为本实用新型的一个实施例,参见图3,第一吸热部411上具有与上桥臂功率管的金属背板固定的安装孔4111。通过安装孔4111可以采用螺丝将第一吸热部411与功率管30的金属背板进行紧固定,在保证吸热面与功率管30的金属背板形成紧密热连接的同时,方便上桥臂热中继体41与功率管30之间的拆装。
当然,也可以通过焊接、铆接等方式使得吸热面与功率管30的金属背板热连接。
作为本实用新型的一个实施例,还通过包括但不仅限于压条压力紧固、弹性件弹力压紧等方式吸热面与功率管30的金属背板的压力紧固热连接。
作为本实用新型的一个实施例,还可以通过外壳10配合地压紧产生压力,使得吸热面与功率管30的金属背板实现紧固的热连接。
实施例十四
作为本实用新型的一个实施例,参见图2或图4,电动车控制器100还包括将多个热中继体40的吸热部与对应功率管30的金属背板的背面热连接的定位结构60。
在本实用新型实施例中,多块热中继体40通过定位结构60被定位,至少使得各热中继体上的吸热面对应于相应功率管的金属背板。更具体地,定位结构60使得上桥臂热中继体41上的吸热面对应于相应上桥臂功率管的金属背板,下桥臂热中继体42上的吸热面对应于相应下桥臂功率管的金属背板。另外,通过定位使多块热中继体被定位地连接在散热体上。同时,通过定位结构60限定各块热中继体在控制器100内的位置。
作为本实用新型的一个实施例,参见图4所示,热中继体40上设置有定位件61,例如定位孔或者定位柱,与散热体接触面上的定位柱或者定位孔相配合实现定位。
作为本实用新型的一个实施例,请参阅图2,定位结构60也可以通过塑料等绝缘性耐温材料形成的定位支架来实现对多块热中继体40的定位,通过定位支架可以将多块热中继体40组合成一个整体。
作为本实用新型的一个实施例,热中继体40可以通过其他设备实现定位和/或预定位,例如将多个热中继体40焊接在导热基板的铜箔上,导热基板与散热体定位地连接,导热基板可以是金属基覆铜板和陶瓷基覆铜板等基板。
本实用新型实施例的上桥臂热中继体41与功率管30的金属背板热连接,可快速吸收功率管30产生的热量,并将热量传导至散热体上,能够提高控制器100的散热性能,第一吸热部411之间留有供下桥臂热中继体42的第二吸热部412嵌入的间隔413,可以使得同一相的上下桥臂功率管30之间的连线更加灵活、紧凑。同时,各组成部件之间一体成型,可有效减少部件数量,降低上桥臂热中继体41的成本,进而增强控制器100的集成度和装配的便捷性,有助于降低控制器100的整体成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。而且,本实用新型各实施例或示例中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中,以合适的方式结合,各实施例的内容可以相互参照。
Claims (13)
1.一种上桥臂热中继体,其特征在于,包括:
多个吸热部;以及
与每个吸热部分别导电连接的连接件;
所述吸热部的上表面设置有一个或者多个吸热面,下表面设置有第一传热面;
所述吸热面用于与对应上桥臂功率管的金属背板背面热连接,所述第一传热面用于与电动车控制器的散热体绝缘性热连接;
多个吸热部之间具有至少一个间隔,所述间隔大于10毫米;
所述吸热部与所述连接件一体成型。
2.根据权利要求1所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述上桥臂热中继体包括三个吸热部,相邻两个吸热部之间具有所述间隔。
3.根据权利要求1所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述上桥臂热中继体还包括:
与所述吸热部连接的传热部;
所述传热部设置有用于与电动车控制器的散热体绝缘性热连接的第二传热面。
4.根据权利要求3所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述第一传热面与第二传热面设置于一个水平面上。
5.根据权利要求3所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述第一传热面和/或第二传热面上设置有一个或者多个曲面。
6.根据权利要求3所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述吸热部与传热部一体成型。
7.根据权利要求3所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述吸热部或所述传热部被配置成与接线端电连接;
所述接线端提供所述电动车控制器的电源正极输入。
8.根据权利要求7所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述上桥臂热中继体还包括接线端;
所述接线端一体成型在所述吸热部或传热部上。
9.根据权利要求7所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述接线端具有密封垫台阶面。
10.根据权利要求1所述的上桥臂热中继体,其特征在于,所述吸热部上具有与所述上桥臂功率管的金属背板固定的安装孔。
11.一种电动车控制器,其特征在于,包括:
外壳,所述外壳具有金属材质的散热体或者与金属材质的散热体热连接;
安装于所述外壳内的电路板;
焊接于所述电路板上的多个功率管,所述功率管被配置成A、B、C三相的上桥臂功率管和A、B、C三相的下桥臂功率管;
与所述下桥臂功率管的金属背板热连接的下桥臂热中继体;以及
如权利要求1至10中任一项所述的上桥臂热中继体;
所述功率管为直插可视金属封装功率管;
所述吸热面与所述上桥臂功率管的金属背板热连接,所述传热面与所述散热体绝缘性热连接。
12.根据权利要求11所述的电动车控制器,其特征在于,所述电动车控制器还包括:
将各所述吸热部与对应功率管的金属背板的背面热连接的定位结构。
13.一种电动车,其特征在于,包括权利要求11或12所述的电动车控制器,所述电动车配置有三相电机,所述三相电机与所述电动车控制器电连接。
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GR01 | Patent grant | ||
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