一体集成式电驱动系统及电动汽车的制作方法

1.本发明属于电动汽车技术领域，特别是涉及一种一体集成式电驱动系统及电动汽车。


背景技术：

2.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、壳体空间大以及模具及材料费用高等缺点。


技术实现要素：

3.本发明解决了现有技术中电驱动系统存在着集成度不高、壳体空间大等技术问题，提供了一种一体集成式电驱动系统及电动汽车。
4.鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种一体集成式电驱动系统,包括电机本体、减速器本体、一体化壳体以及连接所述电机本体的控制器；所述电机本体的电机输出轴连接所述减速器本体的减速器输入轴；所所述一体化壳体包括用于支撑所述控制器的支撑壳体、用于安装所述电机本体的电机外壳体，以及用于安装所述减速器本体的减速器壳体；所述支撑壳体设置在所述电机外壳体和所述减速器壳体的上方。
5.可选地，所述一体集成式电驱动系统还包括电控壳体，所述电控壳体上设有用于安装所述控制器的安装槽，所述电控壳体的安装槽的槽口边缘连接所述支撑壳体的上端面；所述支撑壳体上设有用于冷却所述控制器的冷却水道。
6.可选地，所述支撑壳体上还设有开口朝向所述安装槽的电池安装空间；所述一体集成式电驱动系统还包括安装在所述电池安装空间内的电池。
7.可选地，所述一体集成式电驱动系统还包括均安装在所述减速器壳体上的空调压缩机和水泵；所述空调压缩机和所述水泵均连接所述控制器。
8.可选地，所述控制器包括安装在所述电控壳体上的直流母线以及均安装在所述安装槽内的第一集成模块和第二集成模块；所述第一集成模块连接汽车动力电池；
9.所述第二集成模块包括电容模块、igbt模块和三相铜排；所述电容模块通过所述直流母线连接汽车动力电池；所述三相铜排连接所述电机本体的三相端子；所述汽车动力电池通过顺次连接的所述直流母线、所述电容模块、所述igbt模块以及所述三相铜排驱动所述电机本体转动。
10.可选地，所述控制器还包括低压接插件、接触器、直流充电线以及交流充电线；所述交流充电线和所述低压接插件均连接所述第一集成模块，所述直流充电线通过所述接触器连接所述三相铜排。
11.可选地，所述控制器包括第一集成模块和第二集成模块；所述安装槽包括均呈矩形设置且相邻的第一内部空间和第二内部空间；所述第一集成模块安装在所述第一内部空间内；所述第二集成模块安装在所述第二内部空间内。
12.可选地，所述控制器包括第一集成模块和第二集成模块；所述第一集成模块包括第一控制模块以及与所述第一控制模块上下间隔设置的第一散热模块；所述第二集成模块包括第二控制模块以及与所述第二控制模块上下间隔设置的第二散热模块；所述第一散热模块和所述第二散热模块均位于第一平面上；所述第一控制模块和所述第二控制模块均位于第二平面上，所述第二平面位于所述第一平面远离所述支撑壳体的一端；
13.所述集成壳体上凹陷形成有用于容纳自所述安装槽伸出的所述第一散热模块以及所述第二散热模块的容纳槽。
14.可选地，所述第一集成模块还包括设置在所述第一散热模块远离所述第一控制模块的端面上的多个第一凸起；所述第二集成模块还包括设置在所述第二散热模块远离所述第二控制模块的端面上的多个第二凸起。
15.可选地，所述冷却水道包括水道入口、水道出口以及连通所述水道入口和所述水道出口的水道空腔；所述电机本体包括安装在所述电机外壳体内的电机内壳体；所述电机外壳体和所述电机内壳体之间形成有冷却空间；所述电机外壳体上设有与所述冷却空间连通的进水口；所述水道出口远离所述水道空腔的一端连通所述进水口。
16.可选地，所述电机内壳体的外壁上设有沿所述电机输出轴周向布置的多个导流肋板。
17.可选地，所述减速器本体包括减速器输入轴、减速器中间轴、减速器输出轴、主动齿轮、输出齿轮、中间主动齿轮以及中间从动齿轮；所述减速器输入轴连接所述电机输出轴；所述主动齿轮安装在所述减速器输入轴上，所述中间主动齿轮和所述中间从动齿轮均安装在所述减速器中间轴上，所述输出齿轮安装在所述减速器输出轴上；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；
18.所述减速器中间轴的轴线高于所述减速器输入轴以及所述减速器输出轴的轴线；在与所述减速器输入轴的轴线垂直的平面上，所述减速器输入轴的中心点和所述减速器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。
19.本发明中，所述一体化壳体包括用于支撑所述控制器的支撑壳体、用于安装所述电机本体的电机外壳体，以及用于安装所述减速器本体的减速器壳体；所述支撑壳体设置在所述电机外壳体和所述减速器壳体的上方。从而所述控制器可直接安装在所述支撑壳体内，无需另外为所述控制器设置盒盖，简化了该集成化电驱系统的结构，且安装方便。并且，该集成化电驱系统集成有所述电机本体、所述减速器本体以及所述控制器，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，改善了该集成电驱系统的模态和汽车的nvh性能。
20.本发明一实施例还提供了一种电动汽车，包括上述的一体集成式电驱动系统。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
22.图1为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的装配结构示意图；
23.图2为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的爆炸结构示意图；
24.图3为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的控制器安装在安装槽内的结构示意图；
25.图4为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的控制器安装在安装槽内的另一视角的结构示意图；
26.图5为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的第一散热部、第二散热部以及一体化壳体的结构示意图；
27.图6为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的一体化壳体的结构示意图；
28.图7为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的第一散热部和第二散热部的结构示意图；
29.图8为本发明一实施例提供的一体集成式电驱动系统的减速器本体安装在一体化壳体中的结构示意图。
30.说明书中的附图标记如下：
31.1、电机本体；11、电机内壳体；111、导流肋板；2、减速器本体；21、减速器输入轴；22、减速器中间轴；23、减速器输出轴；24、主动齿轮；25、输出齿轮；26、中间主动齿轮；27、中间从动齿轮；3、一体化壳体；31、支撑壳体；311、冷却水道；3111、水道入口；3112、水道出口；312、电池安装空间；313、容纳槽；32、电机外壳体；321、出水口；33、减速器壳体；4、电控壳体；41、安装槽；411、第一内部空间；412、第二内部空间；5、控制器；51、直流母线；52、第一集成模块；521、电容模块；522、igbt模块；523、第一控制模块；524、第一散热模块；5241、第一凸起；53、第二集成模块；531、第二控制模块；532、第二散热模块；5321、第二凸起；54、低压接插件；55、直流充电线；56、交流充电线；6、空调压缩机；7、水泵。
具体实施方式
32.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。
33.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。
34.在本发明中，为了更好地展示一体集成式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1中所示的一体集成式电驱动系统的上方)；本发明所指的“下”即实际指向车底的方向(也即图1中所示的一体集成式电驱动系统的下方)。
35.如图1和图2所示，本发明一实施例提供的一种一体集成式电驱动系统，包括电机本体1、减速器本体2、一体化壳体3以及连接所述电机本体1的控制器5；所述电机本体1的电机输出轴连接所述减速器本体2的减速器输入轴21；所述一体化壳体3包括用于支撑所述控制器5的支撑壳体31、用于安装(通过螺钉连接等方式安装)所述电机本体1的电机外壳体
32，以及用于安装(通过螺钉连接等方式安装)所述减速器本体2的减速器壳体33；所述支撑壳体31设置在所述电机外壳体32和所述减速器壳体33的上方。可以理解地，所述电机本体1是指安装在所述电机外壳体32内的电机传动件；比如电机输入轴、电机输出轴、线圈等。所述减速器本体2是指安装在所述减速器壳体33内的减速器传动件比如减速器减速器输入轴21、减速器输出轴23、减速器减速器中间轴22、各种啮合齿轮等。所述电机输出轴可以直接连接所述减速器输入轴21，也可以通过齿轮间接连接所述减速器输入轴21。
36.本发明中，所述一体化壳体3包括用于支撑所述控制器5的支撑壳体31、用于安装所述电机本体1的电机外壳体32，以及用于安装所述减速器本体2的减速器壳体33；所述支撑壳体31设置在所述电机外壳体32和所述减速器壳体33的上方。从而所述控制器5可直接安装在所支撑壳体31上，无需另外为所述控制器5设置盒盖，简化了该集成化电驱系统的结构，且安装方便。并且，该集成化电驱系统集成有所述电机本体1、所述减速器本体2以及所述控制器5，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，改善了该集成电驱系统的模态和汽车的nvh性能。
37.在一实施例中，如图1和图2所示，所述一体集成式电驱动系统还包括电控壳体4，所述电控壳体4上设有用于安装所述控制器5的安装槽41，所述电控壳体4的安装槽41的槽口边缘连接所述支撑壳体31的上端面；所述支撑壳体31上设有用于冷却所述控制器5的冷却水道311。可以理解地，所述电控壳体4连接所述支撑壳体31之后，所述安装槽41的槽口边缘被所述支撑壳体31的上端面封闭(作为优选，两者之间密封连接)，从而可以起到保护所述控制器5的作用(且无需另外设置用于盖合所述安装槽41以保护控制器的盒盖)。如此，无需另外设置所述电控壳体4的盒盖，简化了该集成化电驱系统的结构，且安装方便。另外，所述支撑壳体31上设有用于冷却所述控制器5的冷却水道311，该冷却水道311结构简单、便于制造，从而降低了该集成化电驱系统的制造成本。
38.在一实施例中，如图2和图5所示，所述支撑壳体31上还设有开口朝向所述安装槽41的电池安装空间312；所述一体集成式电驱动系统还包括安装在所述电池安装空间312内的电池(图未示)。可以理解地，所述电池为12v的小电池，该小电池通常用于汽车的低功耗子系统，比如汽车开关门、汽车启动、车灯等；进一步地，所述电池不仅可以是电池包还可以是电芯或者电池模组；如果所述电池为电池模组或者电芯，此时无需为所述电池设置电池包外壳，从而能够减轻该一体集成式电驱动系统的重量。此外，所述电池与所述控制器之间的连接线位于所述安装槽41内，从而可以缩短所述电池与所述控制器之间的线束的长度，进一步提升了该一体集成式电驱动系统的集成度。
39.在一实施例中，如图1和图2所示，所述一体集成式电驱动系统还包括均安装在所述减速器壳体33上的空调压缩机6和水泵7；所述空调压缩机6和所述水泵7均连接所述控制器5。可以理解地，所述水泵7可以用于给汽车雨刷器提供用水。通过所述空调压缩机6和所述水泵7的设计，进一步提升了该集成化电驱系统的集成度，同时还减小了该集成化电驱系统在汽车上的安装空间。
40.在一实施例中，如图3所示，所述控制器5包括安装在所述电控壳体4上的直流母线51以及均安装在所述安装槽41内的第一集成模块52和第二集成模块53；所述第一集成模块52连接汽车动力电池；可以理解地，所述第一集成模块52还连接所述空调压缩机6，且所述第一集成模块52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53集成有电机控制器、整车控制器以及电池管理控制器等。
41.所述第二集成模块53包括电容模块521、igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块522和三相铜排(图未示)；所述电容模块521通过所述直流母线51连接汽车动力电池；所述三相铜排连接所述电机本体1的三相端子(图未示)；所述汽车动力电池通过顺次连接的所述直流母线51、所述电容模块521、所述igbt模块522以及所述三相铜排驱动所述电机本体1转动。具体地，所述igbt模块522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521连接，所述三相铜排通过三相铜排支架安装在所述安装槽41内。而所述电容模块521上还集成有所述第一集成模块52和所述第二集成模块53的保险丝，进而提升了该集成化电驱系统的安全性。
42.作为优选，所述第二集成模块53还包括霍尔传感器(图未示)，以及安装在所述igbt模块522上的驱动板(图未示)；可以理解地，所述霍尔传感器上均设有供所述三相铜排穿过的通孔，所述霍尔传感器对应连接所述三相铜排；所述控制板可通过所述霍尔传感器检测汽车动力电池输出到所述电机本体1的电流。
43.本发明中，汽车动力电池通过顺次连接的所述直流母线51、所述电容模块521、所述igbt模块522以及所述三相铜排驱动所述电机本体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。
44.在一实施例中，如图3和图4所示，所述控制器5包括第一集成模块52和第二集成模块53；所述安装槽41包括均呈矩形设置且相邻的第一内部空间411和第二内部空间412；所述第一集成模块52安装在所述第一内部空间411内；所述第二集成模块53安装在所述第二内部空间412内。可以理解地，所述直流母线51位于所述第二内部空间412背离所述第一内部空间411的一侧。所述控制器5的各部件有序的安装在所述电控壳体4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5各部件之间复杂线束的连接，提高了所述控制器5的模态。
45.在一实施例中，如图3所示，所述控制器5还包括低压接插件54、接触器(图未示)、直流充电线55以及交流充电线56；所述交流充电线56和所述低压接插件54均连接所述第一集成模块52，所述直流充电线55通过所述接触器连接所述三相铜排。可以理解地，所述低压接插件54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54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55、所述接触器以及所述三相铜排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56、所述第一集成模块52给汽车动力电池进行交流充电。通过上述的控制器5的设计，提升了该集成化电驱系统的适用性和集成度。
46.在一实施例中，如图4和图5所示，所述控制器5包括第一集成模块52和第二集成模块53；所述第一集成模块52包括第一控制模块523以及与所述第一控制模块523上下间隔设置的第一散热模块524；所述第二集成模块53包括第二控制模块531以及与所述第二控制模块531上下间隔设置的第二散热模块532；所述第一散热模块524和所述第二散热模块532均位于第一平面上；所述第一控制模块523和所述第二控制模块531均位于第二平面上，所述第二平面位于所述第一平面远离所述支撑壳体31的一端；可以理解地，所述第一集成模块52和所述第二集成模块53均为上下双层结构，所述第一控制模块523集成有所述第一集成
模块52的第一控制元件(也即所述第一集成模块52中发热量较少的元件)，所述第一散热模块524集成有所述第一集成模块52的第一发热部件和第一散热部件(所述第一发热部件为所述第一集成模块52中发热量多的元件，所述第一散热部件直冷板等辅助所述第一发热部件散热的器件)；所述第二控制模块531集成有所述第二集成模块53的第二控制元件(也即所述第二集成模块53中发热量较少的元件)，所述第二散热模块532集成有所述第二集成模块53的第二发热部件和第二散热部件(所述第二发热部件为所述第二集成模块53中发热量多的元件，所述第二散热部件直冷板等辅助所述第二发热部件散热的器件)。
47.所述支撑壳体31上凹陷形成有用于容纳自所述安装槽41伸出的所述第一散热模块524以及所述第二散热模块532的容纳槽313；所述容纳槽313与所述冷却水道311相对设置。可以理解地，所述第一散热模块524和所述第二散热模块532均插入所述容纳槽313中，从而所述冷却水道311内的冷却液可以充分吸收所述第一散热模块524和所述第二散热模块532散发出来的热量。本发明中，通过上下两层的所述第一集成模块52和所述第二集成模块53的设计(所述第一散热模块524和所述第二散热模块532直接插入所述容纳槽313中，所述冷却水道331位于所述容纳槽的下方，从而可充分吸收所述第一散热模块524和所述第二散热模块532散发出来的热量)，提升了所述控制器5的散热效率，延长了该集成化电驱系统的使用寿命。
48.在一实施例中，如图7所示，所述第一集成模块52还包括设置在所述第一散热模块524远离所述第一控制模块523的端面上的多个第一凸起5241；所述第二集成模块53还包括设置在所述第二散热模块532远离所述第二控制模块53的端面上的多个第二凸起5321。可以理解地，所述第一凸起5241的设计，增大了所述第一散热模块524与所述冷却水道311的接触面积，而所述第二凸起5321的设计，增大了所述第二散热模块532与所述冷却水道311的接触面积，从而进一步提升了所述控制的散热效率，延长了该集成化电驱系统的使用寿命。
49.在一实施例中，如图6所示，所述冷却水道311包括水道入口3111、水道出口3112以及连通所述水道入口3111和所述水道出口3112的水道空腔(图未示)；所述电机本体1包括安装在所述电机外壳体32内的电机内壳体11；所述电机外壳体32和所述电机内壳体11之间形成有冷却空间(图未示)；所述电机外壳体32上设有与所述冷却空间连通的进水口(图未示)；所述水道出口3112远离所述水道空腔的一端连通所述进水口。进一步地，所述电机外壳体32上还设有与所述冷却空间和外部空间均连通的出水口321；所述冷却空间内的冷却液可以自所述出水口321流出。可以理解地，所述支撑壳体31内设置有所述水道空腔，该冷却空腔结构加工方便，从而降低了该一体集成式电驱动系统的制造成本。
50.具体地，冷却液从所述水道入口3111流入所述水道空腔内并吸收所述第一集成模块52和所述第二集成模块53散发的热量之后，通过所述水道出口3112和所述进水口流入所述冷却空间，冷却液在所述冷却空间内吸收电机本体1散发的热量后从所述出水口321流出。本发明中，所述冷却液可对所述第一集成模块52、所述第二集成模块53以及所述电机本体1进行降温，提高了冷却液的利用率。
51.在一实施例中，如图2所示，所述电机内壳体11的外壁上设有沿所述电机的电机输出轴周向布置的多个导流肋板111。可以理解地，所述导流肋板111可以使得所述冷却空间内的冷却液沿所述内壳体的周向流动，从而提升了所述电机的冷却效率。
52.在一实施例中，如图8所示，所述减速器本体2包括减速器输入轴21、减速器中间轴22、减速器输出轴23、主动齿轮24、输出齿轮25、中间主动齿轮26主动齿轮24以及中间从动齿轮27；所述减速器输入轴21连接所述电机输出轴，所述主动齿轮24安装在所述减速器输入轴21上，所述中间主动齿轮26和所述中间从动齿轮27均安装在所述减速器中间轴22上，所述输出齿轮25安装在所述减速器输出轴23上；所述中间主动齿轮26与所述主动齿轮24啮合；所述中间从动齿轮27与所述输出齿轮25啮合；可以理解地，所述电机本体1的电机输出轴依次通过所述减速器输入轴21、所述主动齿轮24、所述中间主动齿轮26、所述减速器中间轴22、所述中间从动齿轮27、所述输出齿轮25、所述减速器输出轴23，进而带动汽车车轮转动。
53.所述减速器中间轴22的轴线高于所述减速器输入轴21以及所述减速器输出轴23的轴线；在与所述减速器输入轴21的轴线垂直的平面上，所述减速器输入轴21的中心点和所述减速器输出轴23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，所述减速器输入轴21的中心点和所述减速器输出轴23的中心点之间的连线与水平面之间的夹角等于0度。可以理解地，所述减速器中间轴22位于所述减速器输入轴21和所述减速器输出轴23的上方，所述中间主动齿轮26、所述中间从动齿轮27均所述主动齿轮24和所述输出齿轮25的上方；通过所述减速器本体2的设计，可以降低该一体集成式电驱动系统的重心以及车辆的重心，从而提升了汽车行驶的稳定性，增加了汽车驾驶乐趣。
54.本发明一实施例还提供了一种电动汽车，包括上述的一体集成式电驱动系统。
55.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。