KR20230067676A - 통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량 - Google Patents

통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량 Download PDF

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허핑 링
전 자이
레이 후
위차오 슝
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량. 통합형 전기 구동 시스템은 전기 모터(1l), 감속기(2), 제어기(3), 및 통합형 하우징(4)을 포함하고, 제1 하우징 공간(41)이 통합형 하우징(4)에 형성되고, 통합형 하우징(4)에는 제2 하우징 공간(42) 및 감속기(2)를 장착하기 위해 사용되는 제3 하우징 공간(43)이 제공되고; 제어기(3)는 전기 모터(1)에 연결되고, 전기 모터(1)의 출력 샤프트(23)가 감속기(2)에 연결되고; 미리설정된 장착 폭 값과 제1 하우징 공간(41)의 폭 값 사이의 차이 값의 절대값은 제1 차이 값 임계값 이하이며; 제1 하우징 공간(41)의 길이 값과 제3 하우징 공간(43)의 길이 값 사이의 차이 값의 절대값은 제2 차이 값 임계값 이하이다.

Description

통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 개시내용은 2020년 9월 30일에 BYD Co., Ltd.에 의해 출원되었으며 명칭이 "INTEGRATED ELECTRIC DRIVE SYSTEM AND ELECTRIC VEHICLE"인 중국 특허 출원 제202011063762.8호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 전기 차량의 기술 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량에 관한 것이다.
전기 구동 시스템은 전기 차량의 핵심 구성요소이다. 새로운 에너지 차량의 지속적인 개발에 따라, 차량 구동 시스템의 배치에 대한 요건이 점점 더 높아지고 있다. 전기 구동 시스템은 구동 모터, 모터 제어기, 변속기, 공기 압축기, 워터 펌프, 차량 제어기, 온보드 충전기, 및 DC 컨버터와 같은 구성요소들로 구성된다. 관련 기술에서, 전기 구동 시스템의 통합형 제어 인클로저는 일반적으로 구동 모터의 고정자 인클로저의 상단에 장착되고, 변속기는 구동 모터의 출력 샤프트 단부에 장착되며, 공기 압축기는 지지체를 통해 변속기에 걸린다. 그러나, 그러한 통합형 전기 구동 시스템은 큰 전체 중량, 낮은 통합 레벨, 큰 인클로저 공간, 및 몰드들 및 재료들의 높은 비용 등과 같은 단점들을 갖는다.
본 개시내용은 관련 기술의 전기 구동 시스템의 낮은 통합 레벨 및 큰 인클로저 공간과 같은 기술적 문제들을 해결하기 위해 통합형 전기 구동 시스템 및 전기 차량을 제공한다.
상기 문제점들을 고려하여, 본 개시내용의 실시예에서 제공되는 통합형 전기 구동 시스템은 모터, 감속기, 제어기, 및 단일 피스 인클로저를 포함한다. 제1 개구를 갖고 제어기가 장착되도록 구성된 제1 인클로저 공간이 단일 피스 인클로저 상에 리세스된다. 모터가 장착되도록 구성된 제2 인클로저 공간 및 감속기가 장착되도록 구성된 제3 인클로저 공간이 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 단일 피스 인클로저의 방향에 배치된다. 제어기는 모터와 연결된다. 모터의 출력 샤프트는 감속기와 연결된다.
미리설정된 장착 폭 값과 제1 인클로저 공간의 폭 값 사이의 차이의 절대값은 모터의 출력 샤프트에 평행한 방향에서 제1 차이 임계값 이하이다. 미리설정된 장착 폭 값은 제2 인클로저 공간의 폭 값과 제3 인클로저 공간의 폭 값의 합이다.
제1 인클로저 공간의 길이 값과 제3 인클로저 공간의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터의 출력 샤프트에 수직하고 수평 평면에 평행한 방향에서 제2 차이 임계값 이하이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제1 인클로저 공간의 길이 값의 절반과 제2 인클로저 공간의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터의 출력 샤프트에 수직하고 수평 평면에 평행한 방향에서 제3 차이 임계값 이하이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제1 차이 임계값은 0이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제2 차이 임계값은 0이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제3 차이 임계값은 0이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 통합형 전기 구동 시스템은 공기 컨디셔닝 압축기 및 제2 인클로저 공간으로부터 먼 감속기의 단부 표면 상에 장착된 지지체를 추가로 포함한다. 공기 컨디셔닝 압축기는 지지체에 장착되고 제어기와 연결된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 통합형 전기 구동 시스템은 지지체에 장착되고 제어기와 연결되는 워터 펌프를 추가로 포함한다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 지지체는 수직 플레이트 및 수직 플레이트의 상부 단부와 연결된 횡방향 플레이트를 포함한다. 수직 플레이트는 모터로부터 먼 감속기의 단부 표면에 장착되고, 워터 펌프는 횡방향 플레이트 위에 장착되며, 공기 컨디셔닝 압축기는 감속기로부터 먼 수직 플레이트의 측면에 장착되고 횡방향 플레이트 아래에 위치된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제어기는 커패시터 모듈, IGBT 모듈, 3상 구리 바아, DC 버스, 온보드 충전기, 및 DC 컨버터를 포함한다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터는 양자 모두 차량 전력 배터리와 연결된다. 커패시터 모듈, IGBT 모듈, 3상 구리 바아, 온보드 충전기, 및 DC 컨버터는 모두 제1 인클로저 공간에 장착된다. 커패시터 모듈은 단일 피스 인클로저에 장착된 DC 버스를 통해 차량 전력 배터리와 연결된다. 3상 구리 바아는 모터의 3상 단자와 연결된다.
차량 전력 배터리는 순차적으로 연결된 DC 버스, 커패시터 모듈, IGBT 모듈, 및 3상 구리 바아를 통해 회전하도록 모터를 구동한다.
본 개시내용의 일부 예에서, 온보드 충전기 및 DC 컨버터는 방열 모듈, 전기 제어 요소 구동 모듈 및 가열 요소 구동 모듈을 포함한다. 가열 요소 구동 모듈은 방열 모듈에 장착되고, 전기 제어 요소 구동 모듈은 방열 모듈로부터 먼 가열 요소 구동 모듈의 단부에 장착된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 제1 인클로저 공간은 제1 내부 공간 및 제2 내부 공간을 포함하고, 양자 모두 직사각형 형상으로 배치되고 서로 인접한다.
커패시터 모듈, IGBT 모듈, 및 3상 구리 바아는 모두는 제1 내부 공간에 장착된다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터는 제2 내부 공간에 장착되고, DC 버스는 제2 내부 공간으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 내부 공간의 측면 상에 위치된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 단일 피스 인클로저는 제1 냉각수 채널, 제2 냉각수 채널, 물 채널 입구, 및 물 채널 출구를 포함한다. 제1 냉각수 채널은 IGBT 모듈에 대향하는 단일 피스 인클로저 내의 위치에 배치되고, 제2 냉각수 채널은 온보드 충전기 및 DC 컨버터에 대향하는 단일 피스 인클로저 내의 위치에 배치된다.
물 채널 입구의 일 단부는 미리설정된 물 입구 장치와 연결되고, 물 채널 입구의 다른 단부는 제1 냉각수 채널 및 제2 냉각수 채널과 연결되고, 물 채널 출구는 물 채널 입구로부터 먼 제1 냉각수 채널 및 제2 냉각수 채널의 단부들과 연결된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 모터는 감속기와 연결된 외부 인클로저 및 외부 인클로저에 삽입된 내부 인클로저를 포함한다. 냉각 공간이 외부 인클로저의 내부 벽과 내부 인클로저의 외부 벽 사이에 형성된다. 양자 모두 냉각 공간과 연통하는 물 입구 및 물 출구가 외부 인클로저 상에 배치된다. 제1 냉각수 채널로부터 먼 물 채널 출구의 단부가 물 입구와 연통한다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 다수의 리브형 유동 안내 플레이트가 모터의 출력 샤프트의 원주 방향으로 내부 인클로저의 외부 벽 상에 배치된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 감속기는 메인 샤프트, 중간 샤프트, 출력 샤프트, 구동 기어, 출력 기어, 중간 구동 기어, 및 중간 종동 기어를 포함한다. 메인 샤프트는 모터의 출력 샤프트와 연결된다. 구동 기어는 메인 샤프트에 장착되고, 중간 구동 기어 및 중간 종동 기어는 양자 모두 중간 샤프트에 장착되며, 출력 기어는 출력 샤프트에 장착된다. 중간 구동 기어는 구동 기어와 맞물리고, 중간 종동 기어는 출력 기어와 맞물린다.
중간 샤프트의 축은 메인 샤프트와 출력 샤프트의 축들보다 높다. 메인 샤프트의 축에 수직인 평면에서 메인 샤프트의 중심점을 출력 샤프트의 중심점에 연결하는 선과 수평 평면 사이의 끼인각은 미리설정된 각도 이하이다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 배터리가 장착되도록 구성된 배터리 장착 공간이 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 단일 피스 인클로저의 단부 표면 상에 배치된다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 통합형 전기 구동 시스템은 개구와 매칭되는 인클로저 커버를 추가로 포함한다.
본 개시내용에서, 통합형 전기 구동 시스템은 제어기, 모터 및 감속기를 통합한다. 제어기는 단일 피스 인클로저 내의 제1 인클로저 공간에 장착되고, 모터 및 감속기는 단일 피스 인클로저 아래의 제2 인클로저 공간 및 제3 인클로저 공간에 각각 장착된다. 또한, 제2 인클로저 공간의 폭 값과 제3 인클로저 공간의 폭 값의 합과 제1 인클로저 공간의 폭 값 사이의 차이의 절대값은 제1 차이 임계값 이하이다. 제1 인클로저 공간의 길이 값과 제3 인클로저 공간의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터의 출력 샤프트에 수직하고 수평 평면에 평행한 방향에서 제2 차이 임계값 이하이다. 상기 배치를 통해, 모든 방향에서의 통합형 전기 구동 시스템의 장착 공간들이 더 균형을 이루고, 모든 방향에서 큰 부동 공간(hanging space)이 남지 않으며, 이는 단일 피스 인클로저의 양식 및 차량의 잡음, 진동, 및 가혹함(NVH)을 개선한다. 또한, 통합형 전기 구동 시스템은 높은 통합 레벨을 가지며, 이는 차량 상의 통합형 전기 구동 시스템의 장착 공간을 줄임으로써, 더 큰 모터를 위한 공간을 제공한다. 또한, 높은 통합 레벨을 갖는 통합형 전기 구동 시스템에서는 구성요소들 사이의 복잡한 와이어링 하니스 연결이 생략된다.
본 개시내용의 실시예는 상기 통합형 전기 구동 시스템을 포함하는 전기 차량을 추가로 제공한다.
본 개시내용의 추가적인 양태들 및 장점들은 다음의 설명에서 부분적으로 주어져야 하고, 다음의 설명에서 부분적으로 명백해지거나 본 개시내용의 실시를 통해 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 분해 구조의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 조립 구조의 개략도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 제1 인클로저 공간, 제2 인클로저 공간, 및 제3 인클로저 공간의 배치를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 제어기의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 온보드 충전기 및 DC 컨버터의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 제1 냉각수 채널 및 제2 냉각수 채널의 개략도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예에 따른 통합형 전기 구동 시스템의 감속기의 개략적인 구조도이다.
본 개시내용에서 해결될 기술적 문제들, 기술적 해결책들, 및 유익한 효과들을 더 명확하게 하기 위해, 본 개시내용은 첨부 도면들 및 실시예들을 참조하여 이하에서 상세히 추가로 설명된다. 본 명세서에 설명된 특정 실시예들은 본 개시내용을 설명하기 위해 사용될 뿐이며, 본 개시내용을 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해해야 한다.
"위", "아래", "좌측", "우측", "전방", "후방", 및 "중간"과 같은 용어들에 의해 표시된 배향 또는 위치 관계들은 첨부 도면들에 도시되는 배향 또는 위치 관계들에 기초하고, 언급된 장치 또는 요소가 특정한 배향을 갖거나 특정한 배향으로 구성되고 동작될 필요가 있다는 것을 표시하거나 암시하기보다는, 단지 본 개시내용의 설명의 용이성 및 설명의 간결성을 위해 사용된다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 이러한 용어들은 본 개시내용에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
본 개시내용에서, 통합형 전기 구동 시스템의 구조 및 그것의 연결 관계를 더 잘 보여주기 위해, 본 개시내용에서의 용어 "위"는 차량의 상단(즉, 도 2에 도시되는 통합형 전기 구동 시스템 위)을 가리키는 실제 방향을 의미하고, 본 개시내용에서의 용어 "아래"는 차량의 하단(즉, 도 2에 도시되는 통합형 전기 구동 시스템 아래)을 가리키는 실제 방향을 의미하고, 본 개시내용에서의 "좌측"은 도 2에 도시되는 통합형 전기 구동 시스템의 좌측을 의미하고, 본 개시내용에서의 "우측"은 도 2에 도시되는 통합형 전기 구동 시스템의 우측을 의미한다.
도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 본 개시내용의 실시예에서 제공되는 통합형 전기 구동 시스템은 모터(1), 감속기(2), 제어기(3) 및 단일 피스 인클로저(4)를 포함한다. 제1 개구를 갖고 제어기(3)가 장착되도록 구성된 제1 인클로저 공간(41)이 단일 피스 인클로저(4) 상에 리세스된다. 모터(1)가 장착되도록 구성된 제2 인클로저 공간(42) 및 감속기(2)가 장착되도록 구성된 제3 인클로저 공간(43)이 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 단일 피스 인클로저(4)의 방향에 배치된다. 제어기(3)는 모터(1)와 연결된다. 모터(1)의 출력 샤프트(23)는 감속기(2)와 연결된다. 제1 인클로저 공간(41)은 단일 피스 인클로저(4) 내에 위치되고, 제2 인클로저 공간(42) 및 제3 인클로저 공간(43)은 각각 단일 피스 인클로저(4) 아래의 좌측 및 우측에 위치된다는 것을 이해할 수 있다. 그러나, 제어기(3)는 모터 제어기, 차량 전력 배터리 제어기, 차량 전력 배터리 충전/방전 장치 등을 포함한다.
도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 미리설정된 장착 폭 값과 제1 인클로저 공간(41)의 폭 값 사이의 차이의 절대값은 모터(1)의 출력 샤프트(23)에 평행한 방향에서 제1 차이 임계값 이하이다. 미리설정된 장착 폭 값은 제2 인클로저 공간(42)의 폭 값과 제3 인클로저 공간(43)의 폭 값의 합이다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 차이 임계값은 0이다. 즉, 제1 인클로저 공간(41)의 폭 값은 제2 인클로저 공간(42)의 폭 값과 제3 인클로저 공간(43)의 폭 값의 합과 동일하다. 즉, 모터(1) 및 감속기(2)는 단일 피스 인클로저(4)의 폭 방향으로(즉, 모터(1)의 출력 샤프트(23)에 평행한 방향으로) 단일 피스 인클로저(4)의 하부 부분을 채운다. 제1 차이 임계값은 실제 요구에 따라 추가로 설정될 수 있는데, 예를 들어, 제1 차이 임계값의 값 범위는 0 내지 10 mm(예를 들어, 3 mm, 6 mm, 9 mm 등)이라는 것을 이해할 수 있다.
제1 인클로저 공간(41)의 길이 값과 제3 인클로저 공간(43)의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터(1)의 출력 샤프트(23)에 수직이고 수평 평면에 평행한 방향에서 제2 차이 임계값 이하이다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제2 차이 임계값은 0이다. 즉, 제1 인클로저 공간(41)의 길이 값은 제3 인클로저 공간(43)의 길이 값과 동일하다. 즉, 감속기(2)는 단일 피스 인클로저(4)의 길이 방향으로 단일 피스 인클로저(4)의 하측을 채운다. 제2 차이 임계값은 실제 요구에 따라 추가로 설정될 수 있는데, 예를 들어, 제2 차이 임계값의 값 범위는 0 내지 10 mm(예를 들어, 3 mm, 6 mm, 9 mm 등)이라는 점이 이해될 수 있다.
본 개시내용에서, 통합형 전기 구동 시스템은 제어기(3), 모터(1) 및 감속기(2)를 통합한다. 제어기(3)는 단일 피스 인클로저(4) 내의 제1 인클로저 공간(41)에 장착되고, 모터(1) 및 감속기(2)는 단일 피스 인클로저(4) 아래의 제2 인클로저 공간(42) 및 제3 인클로저 공간(43)에 각각 장착된다. 또한, 제2 인클로저 공간(42)의 폭 값과 제3 인클로저 공간(43)의 폭 값의 합과 제1 인클로저 공간(41)의 폭 값 사이의 차이의 절대값은 제1 차이 임계값 이하이다. 제1 인클로저 공간(41)의 길이 값과 제3 인클로저 공간(43)의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터(1)의 출력 샤프트(23)에 수직이고 수평 평면에 평행한 방향에서 제2 차이 임계값 이하이다. 상기 배치를 통해, 모든 방향에서의 통합형 전기 구동 시스템의 장착 공간들은 더 균형을 이루고, 모든 방향에서 큰 부동 공간이 남지 않으며, 이는 단일 피스 인클로저(4)의 양식 및 차량의 잡음, 진동 및 가혹함(NVH)을 개선한다. 또한, 통합형 전기 구동 시스템은 높은 통합 레벨을 가지며, 이는 차량 상의 통합형 전기 구동 시스템의 장착 공간을 줄임으로써, 모터(1)의 증가를 위한 공간을 제공한다. 또한, 높은 통합 레벨을 갖는 통합형 전기 구동 시스템에서는 구성요소들 사이의 복잡한 와이어링 하니스 연결이 생략된다.
일 실시예에서, 도 2에 도시되는 바와 같이, 제1 인클로저 공간(41)의 길이 값의 절반과 제2 인클로저 공간(42)의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 모터(1)의 출력 샤프트(23)에 수직하고 수평 평면에 평행한 방향에서 제3 차이 임계값 이하이다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제3 차이 임계값은 0이다. 즉, 모터(1)의 장착 길이는 단일 피스 인클로저(4)의 길이 방향으로 단일 피스 인클로저(4)의 길이의 절반을 차지하고, 제2 인클로저 공간(42)의 길이는 모터(1)의 형상에 따라 설계되는 제1 인클로저 공간(41)의 길이의 절반만을 차지한다. 제3 차이 임계값은 실제 요구에 따라 추가로 설정될 수 있는데, 예를 들어, 제3 차이 임계값의 값 범위는 0 내지 10 mm(예를 들어, 3 mm, 6 mm, 9 mm 등)이라는 점이 이해될 수 있다. 제2 인클로저 공간(42)의 배치를 통해, 통합형 전기 구동 시스템은 더 높은 통합 레벨을 가질 수 있으며, 이는 차량의 NVH를 추가로 개선한다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 통합형 전기 구동 시스템은 공기 컨디셔닝 압축기(8) 및 제2 인클로저 공간(42)으로부터 먼 감속기(2)의 단부 표면 상에 장착된 지지체(5)를 추가로 포함한다. 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 지지체(5)에 장착되고 제어기(3)에 연결된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 지지체(5) 및 감속기(2)의 인클로저는 일체로 형성된다. 지지체(5) 및 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 단일 피스 인클로저(4)의 측면 상에 위치된다는 것을 이해할 수 있다. 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 지지체(5)를 통해 통합형 전기 구동 시스템에 통합되고, 이는 통합형 전기 구동 시스템의 통합 레벨을 추가로 개선한다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 통합형 전기 구동 시스템은 지지체부(5)에 장착되고 제어기(3)와 연결된 워터 펌프(6)를 추가로 포함한다. 워터 펌프(6)는 차량 와이퍼에 대한 물의 공급원을 제공할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 또한, 워터 펌프(6)의 설계는 통합형 전기 구동 시스템의 통합 레벨을 추가로 개선한다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 지지체(5)는 수직 플레이트 및 수직 플레이트의 상부 단부와 연결된 횡방향 플레이트를 포함한다. 수직 플레이트는 모터(1)로부터 먼 감속기(2)의 단부 표면에 장착되고, 워터 펌프(6)는 횡방향 플레이트 위에 장착된다. 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 감속기(2)로부터 먼 수직 플레이트의 측면에 장착되고, 횡방향 플레이트 아래에 위치된다. 워터 펌프(6)는 지지체(5) 위에 배치되고, 이는 워터 펌프(6)와 차량 와이퍼 사이의 연결 파이프라인의 길이의 감소를 용이하게 하고, 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 지지체(5) 아래에 장착되어, 공기 컨디셔닝 압축기(8)와 차량 공기 컨디셔너의 다른 구성요소들 사이의 연결을 위한 충분히 큰 공간을 확보할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 또한, 워터 펌프(6) 및 공기 컨디셔닝 압축기(8)는 지지체(5)를 통해 통합형 전기 구동 시스템에 통합되어, 통합형 전기 구동 시스템의 통합 레벨을 추가로 개선한다.
일 실시예에서, 도 5에 도시되는 바와 같이, 제어기(3)는 커패시터 모듈(31), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 모듈(32), 3상 구리 바아(33), DC 버스(34), 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)를 포함한다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 양자 모두 차량 전력 배터리와 연결된다. 커패시터 모듈(31), IGBT 모듈(32), 3상 구리 바아(33), 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 모두 제1 인클로저 공간(41)에 장착된다. 커패시터 모듈(31)은 단일 피스 인클로저(4)에 장착된 DC 버스(34)를 통해 차량 전력 배터리와 연결된다. 3상 구리 바아(33)는 모터(1)의 3상 단자와 연결된다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 온보드 충전기와 DC 컨버터를 통합한 장치라는 것을 이해할 수 있다. 온보드 충전기는 차량 전력 배터리를 안전하게 그리고 자동으로 완전히 충전하는 능력을 갖는다. 온보드 충전기는 충전 전류 및 충전 전압을 동적으로 조정하고 대응하는 작업을 실행하여 차량 전력 배터리의 충전 프로세스를 완료할 수 있다. 그러나, DC 컨버터는 차량 전력 배터리의 고전압을 차량 상의 저장 배터리에 의해 요구되는 저전압으로 변환할 수 있다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 설계는 제어기(33)의 통합 레벨을 추가로 개선한다.
차량 전력 배터리는 순차적으로 연결된 DC 버스(34), 커패시터 모듈(31), IGBT 모듈(32) 및 3상 구리 바아(33)를 통해 회전하도록 모터(1)를 구동한다. 차량 전력 배터리는 모터(1)를 상기 경로를 통해 회전하도록 구동하고, 모터(1)는 차량 바퀴들을 감속기(2)를 통해 회전하도록 구동하고, 이에 의해 차량 바퀴들을 회전하도록 구동하는 차량 전력 배터리의 기술적 효과를 실현한다는 것을 이해할 수 있다.
일 실시예에서, 도 6에 도시되는 바와 같이, 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 방열 모듈(351), 전기 제어 요소 구동 모듈(352) 및 가열 요소 구동 모듈(353)을 포함한다. 가열 요소 구동 모듈(353)은 방열 모듈(351)에 장착되고, 전기 제어 요소 구동 모듈(352)은 방열 모듈(351)로부터 먼 가열 요소 구동 모듈(353)의 단부에 장착된다. 방열 모듈(351)은 직냉 플레이트(straight cold plate)와 같은 방열 부재와 통합되고, 전기 제어 요소 구동 모듈(352)은 주로 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 전기 제어 요소와 통합된다는 것이 이해될 수 있다(예를 들어, 전기 제어 요소 구동 모듈(352)은 차량 제어기, 공기 컨디셔닝 압축기(8)의 제어기, 워터 펌프(6)의 제어기, 및 차량 전력 배터리의 제어기와 같은 열을 거의 발생시키지 않는 전기 제어 요소들과 통합된다). 가열 요소 구동 모듈(353)은 주로 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 가열 요소들과 통합된다(예를 들어, 가열 요소 구동 모듈(353)은 차량 제어기, 공기 컨디셔닝 압축기(8)의 제어기, 워터 펌프(6)의 제어기, 및 차량 전력 배터리의 제어기와 같은 많은 열을 발생시키는 가열 요소들과 통합된다). 즉, 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 3개의 층을 포함한다. 중간 층은 가열 요소 구동 모듈(353)이고, 하부 층은 전기 제어 요소 구동 모듈(352)이며, 상부 층은 방열 모듈(351)이다. 방열 모듈(351)이 단일 피스 인클로저(4) 내부의 냉각수 채널과 접촉하기 때문에, 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 층 분산 설계는 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 방열 효율을 개선한다.
일 실시예에서, 도 5에 도시되는 바와 같이, 제1 인클로저 공간(41)은 제1 내부 공간 및 제2 내부 공간을 포함하고, 이들 양자 모두는 직사각형 형상으로 배치되고 서로 인접한다. 제1 내부 공간 및 제2 내부 공간은 각각 단일 피스 인클로저(4)의 좌측 및 우측에 위치한다는 것을 이해할 수 있다.
커패시터 모듈(31), IGBT 모듈(32) 및 3상 구리 바아(33)는 제1 내부 공간에 장착된다. 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 제2 내부 공간에 장착되고, DC 버스(34)는 제2 내부 공간으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 내부 공간의 측면 상에 위치된다. 본 개시내용의 일부 실시예에서, 커패시터 모듈(31), IGBT 모듈(32), 및 3상 구리 바아(33)는 제1 내부 공간에 순차적으로 배치된다. 커패시터 모듈(31), IGBT 모듈(32), 3상 구리 바아(33), 및 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)는 제1 인클로저 공간(41)에 질서 있게 장착되어, 제어기(3)의 구성요소들 사이의 복잡한 와이어링 하니스 연결이 생략되며, 이는 통합형 전기 구동 시스템의 소형화 및 신뢰성을 향상시키고 제어기(3)의 양식을 개선한다는 것을 이해할 수 있다.
일 실시예에서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 단일 피스 인클로저(4)는 제1 냉각수 채널(44), 제2 냉각수 채널(45), 물 채널 입구 및 물 채널 출구(47)를 포함한다. 제1 냉각수 채널(44)은 IGBT 모듈(32)에 대향하는 단일 피스 인클로저(4)의 위치에 배치되고, 제2 냉각수 채널(45)은 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)에 대향하는 단일 피스 인클로저(4)의 위치에 배치된다. 제1 냉각수 채널(44)은 IGBT 모듈(32)에 의해 소산되는 열을 흡수하도록 주로 구성되고, 제2 냉각수 채널(45)은 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)에 의해 소산되는 열을 흡수하도록 주로 구성된다는 점이 이해될 수 있다. 구체적으로, 다수의 돌출부가 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)의 방열 모듈(351)의 하부 부분 상에 배치되고, 돌출부들은 제2 냉각수 채널(45)에 대향하여 배치된다. 돌출부들은 방열 모듈(351)과 제2 냉각수 채널(45) 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 방열 모듈(351)의 방열 효율을 개선한다.
물 채널 입구의 일 단부는 미리설정된 물 입구 장치와 연결되고, 물 채널 입구의 다른 단부는 제1 냉각수 채널(44) 및 제2 냉각수 채널(45)과 연결되며, 물 채널 출구(47)는 물 채널 입구로부터 먼 제1 냉각수 채널(44) 및 제2 냉각수 채널(45)의 단부들과 연결된다. 제1 냉각수 채널(44) 및 제2 냉각수 채널(45)은 물 채널 입구(46)와 물 채널 출구(47) 사이에 병렬로 연결된다는 점이 이해될 수 있다. 본 개시내용에서, 제1 냉각수 채널(44) 및 제2 냉각수 채널(45)의 설계는 제어기(3)의 방열 효율을 향상시키고, 그 다음 통합형 전기 구동 시스템의 서비스 수명을 증가시킨다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 모터(1)는 감속기(2)와 연결된 외부 인클로저(11) 및 외부 인클로저(11)에 삽입된 내부 인클로저(12)를 포함한다. 냉각 공간은 외부 인클로저(11)의 내부 벽과 내부 인클로저(12)의 외부 벽 사이에 형성된다. 양자 모두 냉각 공간과 연통하는 물 입구 및 물 출구(111)가 외부 인클로저(11) 상에 배치된다. 제1 냉각수 채널(44)로부터 먼 물 채널 출구(47)의 단부는 물 입구와 연통한다. 냉각 공간의 설계는 모터(1)의 방열 효율을 개선시킬 수 있으며, 이에 의해 모터(1)의 서비스 수명을 연장시킬 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
구체적으로, 2개의 경로들에서의 냉각 액체들은 물 채널 입구로부터 유입된다. 하나의 경로의 냉각 액체는 제1 냉각수 채널(44)을 통해 IGBT 모듈(32)의 열을 흡수하고, 다른 경로의 냉각 액체는 제2 냉각수 채널(45)을 통해 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35)에 의해 소산되는 열을 흡수한다. 2개의 경로 내의 냉각 액체는 물 채널 출구(47)를 통해 수집되고, 물 입구를 통해 냉각 공간 내로 유동된다. 냉각 액체는 냉각 공간에서 모터(1)에 의해 소산된 열을 흡수하고 물 출구(111)로부터 유출된다. 본 개시내용에서, 냉각 액체는 IGBT 모듈(32), 온보드 충전기 및 DC 컨버터(35), 및 모터(1)를 냉각시킬 수 있고, 이는 냉각 액체의 이용률을 증가시킨다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 다수의 리브형 유동 안내 플레이트가 모터(1)의 출력 샤프트(23)의 원주 방향으로 내부 인클로저(12)의 외부 벽 상에 배치된다. 리브형 유동 안내 플레이트들은 냉각 공간의 냉각 액체가 내부 인클로저(12)의 원주 방향으로 유동하게 함으로써, 모터(1)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다는 점이 이해될 수 있다.
일 실시예에서, 도 8에 도시되는 바와 같이, 감속기(2)는 메인 샤프트(21), 중간 샤프트(22), 출력 샤프트(23), 구동 기어(24), 출력 기어(25), 중간 구동 기어(26), 및 중간 종동 기어(27)를 포함한다. 메인 샤프트(21)는 모터(1)의 출력 샤프트와 연결된다. 구동 기어(24)는 메인 샤프트(21)에 장착되고, 중간 구동 기어(26)와 중간 종동 기어(27)는 양자 모두 중간 샤프트(22)에 장착되며, 출력 기어(25)는 출력 샤프트(23)에 장착된다. 중간 구동 기어(26)는 구동 기어(24)와 맞물린다. 중간 종동 기어(27)는 출력 기어(25)와 맞물린다. 모터(1)의 출력 샤프트(23)는 메인 샤프트(21), 구동 기어(24), 중간 구동 기어(26), 중간 샤프트(22), 중간 종동 기어(27), 출력 기어(25), 및 출력 샤프트(23)를 순차적으로 통과하고, 그 후 차량 바퀴를 회전하도록 구동한다는 것을 이해할 수 있다.
중간 샤프트(22)의 축은 메인 샤프트(21)와 출력 샤프트(23)의 축들보다 높다. 메인 샤프트(21)의 축에 수직인 평면에서 메인 샤프트(21)의 중심점을 출력 샤프트(23)의 중심점에 연결하는 선과 수평 평면 사이의 끼인각은 미리설정된 각도 이하이다. 미리설정된 각도는 설계 요건에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 미리설정된 각도의 값 범위는 -10도 내지 10도이다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 메인 샤프트(21)의 중심점을 출력 샤프트(23)의 중심점에 연결하는 선과 수평 평면 사이의 끼인각은 0도와 동일하다. 중간 샤프트(22)는 메인 샤프트(21)와 출력 샤프트(23) 위에 위치되고, 중간 구동 기어(26)와 중간 종동 기어(27)는 양자 모두 구동 기어(24)와 출력 기어(25) 위에 위치된다는 것을 이해할 수 있다. 감속기(2)의 설계는 통합형 전기 구동 시스템의 무게 중심 및 차량의 무게 중심을 감소시킬 수 있고, 이에 의해 차량의 운전 안정성을 개선하고 차량의 운전 즐거움을 증가시킨다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 배터리가 장착되도록 구성된 배터리 장착 공간(48)이 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 단일 피스 인클로저(4)의 단부 표면 상에 배치된다. 통합형 전기 구동 시스템은 배터리 장착 공간(48)에 장착된 배터리를 추가로 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 일 실시예에서, 도 2에 도시되는 바와 같이, 배터리 장착 공간(48)은 제2 개구를 갖고, 제2 개구의 방향은 제2 개구의 방향에 수직이다. 배터리 장착 공간(48)은 단일 피스 인클로저(4) 아래에 통합되어, 배터리가 배터리 장착 공간(48) 내에 장착될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 배터리는 12V의 소형 배터리라는 점에 유의해야 한다. 소형 배터리는 차량 도어 개방/폐쇄 서브시스템, 차량 시동 서브시스템, 및 차량 조명 서브시스템과 같은 차량의 저전력 서브시스템을 위하여 일반적으로 사용된다. 배터리의 설계는 통합형 전기 구동 시스템의 통합 레벨을 추가로 개선한다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 통합형 전기 구동 시스템은 제1 개구와 매칭되는 인클로저 커버(7)를 추가로 포함한다. 인클로저 커버(7)는 단일 피스 인클로저(4) 내의 제어기(3)를 보호하기 위해 단일 피스 인클로저(4)와 연결된다는 것을 이해할 수 있다.
전술한 설명들은 본 개시내용의 바람직한 실시예들일 뿐이며, 본 개시내용을 제한하려는 의도는 아니다. 본 개시내용의 사상 및 원리 내에서 이루어지는 임의의 수정, 등가의 대체, 또는 개선은 본 개시내용의 보호 범위 내에 속할 것이다.

Claims (18)

  1. 통합형 전기 구동 시스템이며, 모터, 감속기, 제어기, 및 단일 피스 인클로저를 포함하고, 제1 개구를 가지며 상기 제어기가 장착되도록 구성된 제1 인클로저 공간이 상기 단일 피스 인클로저 상에 리세스되고; 상기 모터가 장착되도록 구성된 제2 인클로저 공간 및 상기 감속기가 장착되도록 구성된 제3 인클로저 공간이 상기 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 단일 피스 인클로저의 방향에 배치되고; 상기 제어기는 상기 모터와 연결되고; 상기 모터의 출력 샤프트가 상기 감속기와 연결되고;
    미리설정된 장착 폭 값과 상기 제1 인클로저 공간의 폭 값 사이의 차이의 절대값은 상기 모터의 상기 출력 샤프트에 평행한 방향에서 제1 차이 임계값 이하이고; 상기 미리설정된 장착 폭 값은 상기 제2 인클로저 공간의 폭 값과 상기 제3 인클로저 공간의 폭 값의 합이며;
    상기 제1 인클로저 공간의 길이 값과 상기 제3 인클로저 공간의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 상기 모터의 상기 출력 샤프트에 수직하고 수평 평면에 평행한 방향에서 제2 차이 임계값 이하인, 통합형 전기 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 인클로저 공간의 길이 값의 절반과 상기 제2 인클로저 공간의 길이 값 사이의 차이의 절대값은 상기 모터의 상기 출력 샤프트에 수직하고 상기 수평 평면에 평행한 방향에서 제3 차이 임계값 이하인, 통합형 전기 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 차이 임계값은 0인, 통합형 전기 구동 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 차이 임계값은 0인, 통합형 전기 구동 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제3 차이 임계값은 0인, 통합형 전기 구동 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 컨디셔닝 압축기 및 상기 제2 인클로저 공간으로부터 먼 상기 감속기의 단부 표면 상에 장착되는 지지체를 추가로 포함하고, 상기 공기 컨디셔닝 압축기는 상기 지지체에 장착되고 상기 제어기와 연결되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지지체에 장착되고 상기 제어기와 연결되는 워터 펌프를 추가로 포함하는, 통합형 전기 구동 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지지체는 수직 플레이트 및 상기 수직 플레이트의 상부 단부와 연결된 횡방향 플레이트를 포함하고; 상기 수직 플레이트는 상기 모터로부터 먼 상기 감속기의 단부 표면에 장착되고; 상기 워터 펌프는 상기 횡방향 플레이트 상에 장착되며; 상기 공기 컨디셔닝 압축기는 상기 감속기로부터 먼 상기 수직 플레이트의 측면에 장착되고 상기 횡방향 플레이트 아래에 위치되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는 커패시터 모듈, IGBT 모듈, 3상 구리 바아, DC 버스, 온보드 충전기, 및 DC 컨버터를 포함하고; 상기 온보드 충전기 및 상기 DC 컨버터는 양자 모두 차량 전력 배터리와 연결되고; 상기 커패시터 모듈, 상기 IGBT 모듈, 상기 3상 구리 바아, 상기 온보드 충전기, 및 상기 DC 컨버터는 모두 상기 제1 인클로저 공간에 장착되고; 상기 커패시터 모듈은 상기 단일 피스 인클로저에 장착된 DC 버스를 통해 상기 차량 전력 배터리와 연결되고; 상기 3상 구리 바아는 상기 모터의 3상 단자와 연결되며;
    상기 차량 전력 배터리는 순차적으로 연결된 상기 DC 버스, 상기 커패시터 모듈, 상기 IGBT 모듈, 및 상기 3상 구리 바아를 통해 회전하도록 상기 모터를 구동하는, 통합형 전기 구동 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 온보드 충전기 및 상기 DC 컨버터는 방열 모듈, 전기 제어 요소 구동 모듈, 및 가열 요소 구동 모듈을 포함하고; 상기 가열 요소 구동 모듈은 상기 방열 모듈에 장착되며; 상기 전기 제어 요소 구동 모듈은 상기 방열 모듈로부터 먼 상기 가열 요소 구동 모듈의 단부에 장착되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 인클로저 공간은 제1 내부 공간 및 제2 내부 공간을 포함하고, 이들 양자 모두는 직사각형 형상으로 배치되고 서로 인접하며,
    상기 커패시터 모듈, 상기 IGBT 모듈, 및 상기 3상 구리 바아는 모두 상기 제1 내부 공간에 장착되고; 상기 온보드 충전기 및 상기 DC 컨버터는 상기 제2 내부 공간에 장착되며; 상기 DC 버스는 상기 제2 내부 공간으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 제1 내부 공간의 측면 상에 위치하는, 통합형 전기 구동 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 단일 피스 인클로저는 제1 냉각수 채널, 제2 냉각수 채널, 물 채널 입구, 및 물 채널 출구를 포함하고; 상기 제1 냉각수 채널은 상기 IGBT 모듈에 대향하는 상기 단일 피스 인클로저 내의 위치에 배치되고; 상기 제2 냉각수 채널은 상기 온보드 충전기 및 상기 DC 컨버터에 대향하는 상기 단일 피스 인클로저 내의 위치에 배치되며;
    상기 물 채널 입구의 일 단부는 미리설정된 물 입구 장치와 연결되고; 상기 물 채널 입구의 다른 단부는 제1 냉각수 채널 및 제2 냉각수 채널과 연결되며; 상기 물 채널 출구는 상기 물 채널 입구로부터 먼 상기 제1 냉각수 채널 및 상기 제2 냉각수 채널의 단부들과 연결되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모터는 상기 감속기와 연결되는 외부 인클로저 및 상기 외부 인클로저에 삽입되는 내부 인클로저를 포함하고; 냉각 공간이 상기 외부 인클로저의 내부 벽과 상기 내부 인클로저의 외부 벽 사이에 형성되고; 양자 모두 상기 냉각 공간과 연통하는 물 입구 및 물 출구가 상기 외부 인클로저 상에 배치되며; 상기 제1 냉각수 채널로부터 먼 상기 물 채널 출구의 단부가 상기 물 입구와 연통하는, 통합형 전기 구동 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 복수의 리브형 유동 안내 플레이트가 상기 모터의 상기 출력 샤프트의 원주 방향으로 상기 내부 인클로저의 상기 외부 벽 상에 배치되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감속기는 메인 샤프트, 중간 샤프트, 출력 샤프트, 구동 기어, 출력 기어, 중간 구동 기어, 및 중간 종동 기어를 포함하고; 상기 메인 샤프트는 상기 모터의 상기 출력 샤프트와 연결되고; 상기 구동 기어는 상기 메인 샤프트에 장착되고; 상기 중간 구동 기어 및 상기 중간 종동 기어는 양자 모두 상기 중간 샤프트에 장착되고; 상기 출력 기어는 상기 출력 샤프트에 장착되고; 상기 중간 구동 기어는 상기 구동 기어와 맞물리고; 상기 중간 종동 기어는 상기 출력 기어와 맞물리며;
    상기 중간 샤프트의 축은 상기 메인 샤프트와 상기 출력 샤프트의 축들보다 높고; 상기 메인 샤프트의 축에 수직인 평면에서 상기 메인 샤프트의 중심점을 상기 출력 샤프트의 중심점에 연결하는 선과 상기 수평 평면 사이의 끼인각은 미리설정된 각도 이하인, 통합형 전기 구동 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 배터리가 장착되도록 구성된 배터리 장착 공간이 상기 제1 개구로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 단일 피스 인클로저의 단부 표면 상에 배치되는, 통합형 전기 구동 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 개구와 적응적으로 연결되는 인클로저 커버를 추가로 포함하는, 통합형 전기 구동 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 통합형 전기 구동 시스템을 포함하는 전기 차량.
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