CN110539623A - 一种电动汽车双电机集成驱动系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车双电机集成驱动系统，属于电动汽车驱动系统技术领域，该驱动系统，包括机壳、双电机组件和控制组件，双电机组件包括通过同步器相连的电机Ⅰ和电机Ⅱ，电机Ⅰ的体积较大，电机Ⅰ和电机Ⅱ的顶部设置控制组件，控制组件包括分别为电机Ⅰ、电机Ⅱ供电的IGBT功率单元Ⅰ和IGBT功率单元Ⅱ，IGBT功率单元Ⅰ设置在电机Ⅱ的上方，IGBT功率单元Ⅱ设置在电机Ⅰ的上方，本发明的有益效果是，该驱动系统通过将双电机组件和控制组件集成在一个机壳内，充分利用了双电机组件的结构差异来布置控制组件，充分利用了空间，有利于整车布置，而且通过设计的水冷组件可同时对双电机组件和控制组件进行散热，提高了整体的散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车驱动系统技术领域，尤其涉及一种电动汽车双电机集成驱动系统。
背景技术
目前电动汽车的发展是我国汽车行业转型的重大战略之一，国家层面正大力推动电动汽车的发展，而纯电动汽车则是主要推广的对象之一。电驱系统是纯电动汽车非常重要的核心部件，电驱系统高度集成化，高效率化是行业内一直追求的目标。
而纯电动汽车的动力性和经济性常被认为是两个相互矛盾的基本点，动力性要求高使得电机功率扭矩参数大，从而整车常常工作在电机低功率低扭矩点，此处电机系统的效率很低，故而整车经济性就严重拉低。反之，如果追求更好的经济性，势必会影响整车的动力性。因此，纯电动汽车的电机系统正朝着解决兼顾动力性和经济性问题的方向发展。多档位多电机组合设计，选择性实时输出，优化运行点效率，成为目前研究的主要热点。然而，目前多档多电机系统的组合势必会带来尺寸上的大幅增大，造成整车的布置困难，同时，多电机系统组合的冷却问题也较为突出。
基于此，设计一种高度集成的电动汽车驱动系统，兼顾运行的经济性和动力性，降低整体的结构体积，利于整车布置，而且可提高整体的冷却效率，是目前电动汽车驱动系统需要改进和提升的地方。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双电机集成驱动系统，主要解决了双电机驱动系统的组合结构所占空间大，使整车布置困难的问题，进一步解决了双电机驱动系统的冷却效率低的问题，目的在于，通过将双电机组件和控制组件集成在一个机壳内，充分利用双电机组件的结构空间布置控制组件，减少占用空间，有利用整车布置，而且通过优化冷却结构，来提高集成系统的散热效率。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述电动汽车双电机集成驱动系统，包括机壳以及机壳内设置的双电机组件和控制组件，所述双电机组件包括通过同步器相连的电机Ⅰ和电机Ⅱ，电机Ⅰ的体积大于电机Ⅱ的体积，电机Ⅰ和电机Ⅱ的顶部设置所述控制组件，所述控制组件包括分别为电机Ⅰ、电机Ⅱ供电的IGBT功率单元Ⅰ和IGBT功率单元Ⅱ，所述IGBT功率单元Ⅰ设置在所述电机Ⅱ的上方，所述IGBT功率单元Ⅱ设置在所述电机Ⅰ的上方。
进一步地，所述电机Ⅰ为输出动能的主驱动电机，所述电机Ⅱ的输出轴通过同步器与电机Ⅰ的输出轴相连，用以对电机Ⅰ提供辅助输出动能。
进一步地，所述驱动系统还包括用于同时对电机Ⅰ、电机Ⅱ和控制组件冷却散热的水冷组件，所述水冷组件安装在机壳的两侧。
进一步地，所述水冷组件包括总进水管和总出水管，所述总进水管和总出水管均设置为三通管，包括一个总管道和所述总管道循环通水后分别对双电机组件和控制组件散热的两个分支管道。
进一步地，所述电机Ⅰ和电机Ⅱ的外部贴合包覆有散热壳体，所述散热壳体的内壁上沿电机Ⅰ和电机Ⅱ的输出轴的轴线方向延伸设置有与分支管道相通连的螺旋形水道。
进一步地，所述散热壳体的上方设置有水平散热板，所述散热壳体和水平散热板之间相隔一段距离形成冷却空腔，所述冷却空腔与分支管道相通连，所述水平散热板的上方设置所述IGBT功率单元Ⅱ，所述水平散热板的下方设置所述IGBT功率单元Ⅰ。
进一步地，所述IGBT功率单元Ⅰ包括IGBT功率模块及其上下面分别贴合设置的散热中空板，两个散热中空板的两端通过中空支撑板相连，所述中空支撑板的上下两端分别与两个散热中空板相通连，两个中空支撑板的外侧分别设置有进水口和出水口，所述进水口与所述总进水管上的分支管道相连，所述出水口与所述总出水管上的分支管道相连。
进一步地，所述控制组件还包括控制板，所述控制板的输出端与IGBT功率单元Ⅰ和IGBT功率单元Ⅱ的输入端电连接，所述IGBT功率单元Ⅰ的输出端通过铜排与电机Ⅰ电连接，所述IGBT功率单元Ⅱ的输出端通过所述铜排与电机Ⅱ电连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过将双电机组件和控制组件集成在一个机壳内，由于电机Ⅰ的体积大于电机Ⅱ的体积，即电机Ⅰ的功率大于电机Ⅱ的功率，电机Ⅰ和电机Ⅱ通过同步器相连，在电动汽车的高速运行阶段，同步器脱开，使整车运行效率点落在功率较大的电机Ⅰ上，只有电机Ⅰ提供输出动力，保证较高车速，提高了整车运行的经济性；当需要追求强劲的动力时，即在电动汽车的提速阶段，同步器咬合，使功率较小的电机Ⅱ提供辅助输出动力，和电机Ⅰ一起能够提供最大的输出动力，提升了整车运行的动力，这种结构设计兼顾了电动汽车运行的经济性和动力性；
由于电机Ⅰ的功率大于电机Ⅱ的功率，则为电机Ⅰ供电的IGBT功率单元Ⅰ的体积大于为电机Ⅱ供电的IGBT功率单元Ⅱ，因此IGBT功率单元Ⅰ在工作时产生的热量也比较多，因此在体积较小的电机Ⅱ上方较大的空间设置IGBT功率单元Ⅰ，充分利用了空间，而且还有利于IGBT功率单元Ⅰ的散热，在电机Ⅰ上方的空间设置IGBT功率单元Ⅱ，IGBT功率单元Ⅰ和IGBT功率单元Ⅱ平铺设置，进一步提高了控制组件的散热效果，充分利用了双电机组件中电机Ⅰ和电机Ⅱ的体积差异来布置控制组件，减少了驱动系统的占用空间，有利于整车布置，而且提高了控制组件的散热效果。
2、具体地，该驱动系统中还包括水冷组件，该水冷组件包括均为三通管的总进水管和总出水管，电机Ⅰ和电机Ⅱ的外部贴合包覆有散热壳体，散热壳体内壁上设置螺旋形水道，散热壳体的上方设置水平散热板，散热壳体和水平散热板之间形成冷却空腔，总进水管和总出水管上的两个分支管道分别与螺旋形水道和冷却空腔相连通，使双电机组件和控制组件共用一个水冷系统，而且可同时对双电机组件和控制组件散热，提高了散热效率，降低了散热成本；
而且IGBT功率单元Ⅰ设置在水平散热板的下方，IGBT功率单元Ⅰ包括贴合在IGBT功率模块上下面的散热中空板，散热中空板的两端通过中空支撑板相连通，冷却空腔内的水由中空支撑板上的进水口进入，流入IGBT功率模块上下面的散热中空板内对IGBT功率模块的上下面同时散热，提高了热量较高的IGBT功率模块的散热效果。
综上，该驱动系统通过将双电机组件和控制组件集成在一个机壳内，充分利用了双电机组件的结构差异来布置控制组件，充分利用了空间，减少占用空间，有利于整车布置，而且通过设计一套水冷组件可同时对双电机组件和控制组件进行散热，提高了整体的散热效率。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为IGBT功率单元Ⅰ的结构示意图；
上述图中的标记均为：1.机壳，2.双电机组件，21.同步器，22.电机Ⅰ，23.电机Ⅱ，24.散热壳体，241.螺旋形水道，3.控制组件，31.IGBT功率单元Ⅰ，311.IGBT功率模块，312.散热中空板，313.中空支撑板，314.进水口，315.出水口，32.IGBT功率单元Ⅱ，4.水冷组件，41.总进水管，411.总管道，412.分支管道，42.总出水管，5.水平散热板，6.冷却空腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1所示，该电动汽车双电机集成驱动系统，包括机壳1以及机壳1内设置的双电机组件2和控制组件3，双电机组件2包括电机Ⅰ22和电机Ⅱ23，电机Ⅰ22的体积大于电机Ⅱ23的体积，即电机Ⅰ22的功率大于电机Ⅱ23的功率，电机Ⅰ22为输出动能的主驱动电机，电机Ⅱ23的输出轴通过同步器21与电机Ⅰ22的输出轴相连，用以对电机Ⅰ22提供辅助输出动能。同步器21的脱开和咬合属于现有技术，其原理为：同步器脱开和咬合是通过拨叉实现，拨叉往前推，拨叉脚推动齿环动作，齿环顺带推动摩擦环动作，摩擦环与相配对的从动结合齿轮间隙变小，使得摩擦力变大，随着拨叉进一步往前推，从动齿轮的转速随着摩擦力的增大而与齿环转速相同，于是，从动齿轮结合齿，摩擦环和齿环三者啮合，完成同步咬合动作，反之，则为同步器脱开动作。在电动汽车的高速运行阶段，同步器21脱开，使整车运行效率点落在功率较大的电机Ⅰ上，只有电机Ⅰ提供输出动力，保证较高车速，提高了整车运行的经济性；当需要追求强劲的动力时，即在电动汽车的提速阶段，同步器咬合，使功率较小的电机Ⅱ提供辅助输出动力，和电机Ⅰ一起能够提供最大的输出动力，提升了整车运行的动力，这种结构设计兼顾了电动汽车运行的经济性和动力性；
电机Ⅰ22和电机Ⅱ23的顶部设置控制组件3，控制组件3包括分别为电机Ⅰ22、电机Ⅱ23供电的IGBT功率单元Ⅰ31和IGBT功率单元Ⅱ32，IGBT功率单元Ⅰ31设置在电机Ⅱ23的上方，IGBT功率单元Ⅱ32设置在电机Ⅰ22的上方。由于电机Ⅰ22的功率大于电机Ⅱ23的功率，则IGBT功率单元Ⅰ31的体积大于IGBT功率单元Ⅱ32的体积，因此IGBT功率单元Ⅰ31在工作时产生的热量也比较多，因此在体积较小的电机Ⅱ23上方较大的空间设置IGBT功率单元Ⅰ31，充分利用了空间，而且还有利于IGBT功率单元Ⅰ31的散热，在电机Ⅰ22上方的空间设置IGBT功率单元Ⅱ32，IGBT功率单元Ⅰ31和IGBT功率单元Ⅱ32平铺设置，进一步提高了控制组件3的散热效果，充分利用了双电机组件2中电机Ⅰ22和电机Ⅱ23的体积差异来布置控制组件3，减少了驱动系统的占用空间，有利用整车布置，而且提高了控制组件的散热效果。
另外，如图1所示，驱动系统还包括用于同时对电机Ⅰ22、电机Ⅱ23和控制组件3冷却散热的水冷组件4，水冷组件4安装在机壳1的两侧，该水冷组件4包括总进水管41和总出水管42，总进水管41和总出水管42均设置为三通管，包括一个总管道411和总管道411循环通水后分别对双电机组件2和控制组件3散热的两个分支管道412，总进水管41通水后，总进水管41的水流同时通过双电机组件2和控制组件3，并由总出水管42流出，如此循环往复，使双电机组件2和控制组件3共用一个水冷系统，可同时对双电机组件2和控制组件3散热，提高了散热效率，降低了散热成本。
具体地，如图1所示，电机Ⅰ22和电机Ⅱ23的外部贴合包覆有散热壳体24，散热壳体24的内壁上沿电机Ⅰ22和电机Ⅱ23的输出轴的轴线方向延伸设置有与分支管道412相通连的螺旋形水道241，使螺旋形水道241贴合包覆在电机Ⅰ22和电机Ⅱ23的外部，当水流通过时使电机Ⅰ22和电机Ⅱ可均匀散热，提高了散热效果。
具体地，如图1所示，散热壳体24的上方设置有水平散热板5，散热壳体24和水平散热板5之间相隔一段距离形成冷却空腔6，冷却空腔6与分支管道412相通连，水平散热板5的上方设置IGBT功率单元Ⅱ32，水平散热板5的下方设置IGBT功率单元Ⅰ31，分支管道412内的水流进入冷却空腔6后，对产热较少的IGBT功率单元Ⅱ32底部进行散热冷却，同时对产热较多IGBT功率单元Ⅰ31的上下两面同时散热冷却，提高了散热效果。
具体地，如图2所示，其中的IGBT功率单元Ⅰ31包括IGBT功率模块311及其上下面分别贴合设置的散热中空板312，两个散热中空板312的两端通过中空支撑板313相连，中空支撑板313的上下两端分别与两个散热中空板312相通连，两个中空支撑板313的外侧分别设置有进水口314和出水口315，进水口314与总进水管41上的分支管道412相连，但不完全密封，出水口315与总出水管42上的分支管道412相连，也不完全密封。
运用该水冷组件4对整个驱动系统散热冷却的过程是：首先，对总进水管41上的总管道411通水，水流的一部分由总进水管41上的一个分支管道412进入冷却空腔6内，另一部分进入两个散热中空板312内，还有一部分通过另一个分支管道412进入螺旋形水道241，分别对IGBT功率单元Ⅱ32的下部、IGBT功率模块311的上下两面和电机Ⅰ22、电机Ⅱ23的外部进行冷却散热；然后，水流通过上述部件后，使冷却空腔6内的水、由出水口315流出的水和螺旋形水道241端部流出的水带着热量一并进入总出水管42上的两个分支管道412，最后由总出水管42上的总管道411流出，完成对整个系统的散热冷却过程。
另外，控制组件3还包括控制板，控制板的输出端与IGBT功率单元Ⅰ31和IGBT功率单元Ⅱ32的输入端电连接，IGBT功率单元Ⅰ31的输出端通过铜排与电机Ⅰ22电连接，IGBT功率单元Ⅱ32的输出端通过铜排与电机Ⅱ23电连接，省掉了三相线的连接，降低了电磁干扰，节省了成本，实现了结构的高度集成化。
综上，该驱动系统通过将双电机组件和控制组件集成在一个机壳内，充分利用了双电机组件的结构差异来布置控制组件，充分利用了空间，减少占用空间，有利于整车布置，而且通过设计一套水冷组件可同时对双电机组件和控制组件进行散热，提高了整体的散热效率。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (8)
1.一种电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，包括机壳(1)以及机壳(1)内设置的双电机组件(2)和控制组件(3)，所述双电机组件(2)包括通过同步器(21)相连的电机Ⅰ(22)和电机Ⅱ(23)，电机Ⅰ(22)的体积大于电机Ⅱ(23)的体积，电机Ⅰ(22)和电机Ⅱ(23)的顶部设置所述控制组件(3)，所述控制组件(3)包括分别为电机Ⅰ(22)、电机Ⅱ(23)供电的IGBT功率单元Ⅰ(31)和IGBT功率单元Ⅱ(32)，所述IGBT功率单元Ⅰ(31)设置在所述电机Ⅱ(23)的上方，所述IGBT功率单元Ⅱ(32)设置在所述电机Ⅰ(22)的上方。
2.根据权利要求1所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述电机Ⅰ(22)为输出动能的主驱动电机，所述电机Ⅱ(23)的输出轴通过同步器(21)与电机Ⅰ(22)的输出轴相连，用以对电机Ⅰ(22)提供辅助输出动能。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述驱动系统还包括用于同时对电机Ⅰ(22)、电机Ⅱ(23)和控制组件(3)冷却散热的水冷组件(4)，所述水冷组件(4)安装在机壳(1)的两侧。
4.根据权利要求3所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述水冷组件(4)包括总进水管(41)和总出水管(42)，所述总进水管(41)和总出水管(42)均设置为三通管，包括一个总管道(411)和所述总管道(411)循环通水后分别对双电机组件(2)和控制组件(3)散热的两个分支管道(412)。
5.根据权利要求4所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述电机Ⅰ(22)和电机Ⅱ(23)的外部贴合包覆有散热壳体(24)，所述散热壳体(24)的内壁上沿电机Ⅰ(22)和电机Ⅱ(23)的输出轴的轴线方向延伸设置有与分支管道(412)相通连的螺旋形水道(241)。
6.根据权利要求4所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述散热壳体(24)的上方设置有水平散热板(5)，所述散热壳体(24)和水平散热板(5)之间相隔一段距离形成冷却空腔(6)，所述冷却空腔(6)与分支管道(412)相通连，所述水平散热板(5)的上方设置所述IGBT功率单元Ⅱ(32)，所述水平散热板(5)的下方设置所述IGBT功率单元Ⅰ(31)。
7.根据权利要求6所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述IGBT功率单元Ⅰ(31)包括IGBT功率模块(311)及其上下面分别贴合设置的散热中空板(312)，两个散热中空板(312)的两端通过中空支撑板(313)相连，所述中空支撑板(313)的上下两端分别与两个散热中空板(312)相通连，两个中空支撑板(313)的外侧分别设置有进水口(314)和出水口(315)，所述进水口(314)与所述总进水管(41)上的分支管道(412)相连，所述出水口(315)与所述总出水管(42)上的分支管道(412)相连。
8.根据权利要求1所述的电动汽车双电机集成驱动系统，其特征在于，所述控制组件(3)还包括控制板，所述控制板的输出端与IGBT功率单元Ⅰ(31)和IGBT功率单元Ⅱ(32)的输入端电连接，所述IGBT功率单元Ⅰ(31)的输出端通过铜排与电机Ⅰ(22)电连接，所述IGBT功率单元Ⅱ(32)的输出端通过所述铜排与电机Ⅱ(23)电连接。
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- 2019-08-28 CN CN201910802414.9A patent/CN110539623B/zh active Active
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