用于车辆的电驱系统壳体和车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车领域，具体提供一种用于车辆的电驱系统壳体和车辆。


背景技术：

2.新能源电驱系统是新能源汽车的核心部件，其作用相当于燃油车的发动机和变速箱，主要包含电机、控制器和传动总成三部分。控制器根据整车控制器的指令将电池包传输的高压直流电逆变为三相交流电以驱动电机转动，再通过减速器进行减速、提高输出转矩，以带动车轮转动。电驱系统顺应集成化的发展趋势，主要向实现多部件融合的系统改造升级，并逐步从硬件融合，向电气融合、芯片融合推进，形成功能更全的多合一动力总成系统。
3.中国实用新型专利cn208754130u公开了一种控制器、减速器、电机的三合一壳体结构。该三合一壳体结构包括一体铸造成型的控制器壳体、减速器壳体和电机壳体，其中，控制器壳体、减速器半壳、电机端盖、电机壳体一体铸造成型；水道、高低压接口一体铸造成型；电机水道设计成径向m型水道，冷却水自控制器里出来后，最先冷却壳体公用部分水道，防止电机高温对控制器产生不利影响。该三合一壳体结构采用一体化设计，壳体共用，减少了材料使用量和相互之间的固定、密封设计和使用的零部件。然而该控制器壳体的结构导致其中的部件集成化程度不高。
4.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的电驱系统多合一壳体集成化程度不高的问题，本发明提供一种用于车辆的电驱系统壳体。本发明电驱系统壳体包括：上部壳体，其包括控制器上壳体和用于覆盖控制器上壳体的端盖，端盖与控制器上壳体形成可拆卸的固定连接，在控制器上壳体内设有隔板；和下部壳体，其位于上部壳体的下方，下部壳体至少包括一体成形的控制器下壳体、电机壳体和减速器壳体，控制器下壳体与控制器上壳体形成可拆卸的固定连接以组成控制器壳体，隔板将控制器壳体分为至少两个腔室，腔室用于安装车辆的多种电力电子模块。
6.本发明的控制器壳体分为控制器上壳体和控制器下壳体，并且在控制器上壳体内设有隔板。控制器上壳体和控制器下壳体合在一起后，隔板将控制器壳体分为至少两个腔室，因此能够充分利用控制器壳体内的空间，提高其内部安装的电力电子模块的集成度。通过端盖的设置，便于对控制器上部腔室内的电力电子模块的安装和检修。控制器下壳体、电机壳体和减速器壳体一体铸造成型，省去了原本三者之间所需的连接件，一方面降低了电驱壳体的加工工艺和装配工艺的难度；另一方面三者集成到一体，体积较原来缩小，减少了电驱系统壳体对车辆内部空间的挤占。进一步地，将控制器壳体与电机壳体集成到一起，能够把控制器与电机的外部连接线束转移到壳体内部，优化了车辆内部的空间，并提升美观程度。
7.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，至少两个腔室包括第一腔室
和第二腔室，第一腔室由端盖、控制器上壳体的侧壁和隔板围成；第二腔室由控制器下壳体和隔板围成。通过两个腔室的设置，将控制器壳体内的空间分为上下两层，并且通过可拆卸的端盖，便于对第一腔室内的电力电子模块进行维修和更换；通过控制器上壳体和控制器下壳体之间可拆卸的固定连接，便于对第二腔室内的电力电子模块进行维修和更换，提高了空间利用率。
8.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，在隔板上设置有垂直于隔板的竖向挡板，竖向挡板将第一腔室和第二腔室中的至少一个分成多个子腔室。通过竖向挡板的设置，进一步提高第一腔室和第二腔室内部空间的利用率，每个电力电子模块能够更稳定地固定在与其形状相配的子腔室中。此外，竖向挡板还能够改善电力电子模块之间存在电磁干扰的情况。
9.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，多个子腔室包括位于第一腔室内的第一子腔室、位于第二腔室内的第二子腔室和从第一腔室延伸到第二腔室的第三子腔室；其中，第一子腔室用于安装逆变器，第二子腔室用于安装dc/dc转换器，第三子腔室用于安装高压配电模块。通过逆变器、dc/dc转换器和高压配电模块的集成安装，减少了电驱壳体的外部连接线束，提高了电驱系统壳体的集成度，进一步减少对车辆内部空间的挤占。
10.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，在控制器上壳体的侧壁上形成有用于向控制器上壳体内通入冷却液的控制器冷却液进口；隔板与侧壁一体地形成，并且在其上形成有冷却流道，冷却流道与控制器冷却液进口相互连通。通过上述的配置，隔板上的冷却流道能够对控制器壳体内的电力电子模块进行冷却，并且通过一体成形的隔板和冷却流道，既提升了冷却液流路的密封性能，也降低了冷却流道的制造难度。
11.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，冷却流道包括相互串联的第一流道和第二流道，第一流道形成在隔板的下表面上，第二流道形成在隔板的上表面上。通过上述的配置，第一流道和第二流道构成一条冷却液流路，从而用一条冷却液流路能够同时冷却第一子腔室和第二子腔室中的电力电子模块，因此提升了控制器壳体的热管理能力。
12.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，第一流道包括第一进口和第一出口，第一进口与控制器冷却液进口相互连通；第二流道包括第二进口和第二出口，第二进口与第一出口相互连通，使得冷却液从第一进口流入第一流道并从第一出口流出第一流道并进入第二流道，然后经第二出口流出第二流道。由于第二流道用于冷却逆变器模块，而逆变器模块通常采用针翅状散热结构与第二流道相配，通过上述的配置，冷却液避免直接冲击易损坏的逆变器模块散热结构，并且从位于隔板下表面的第一流道流入位于上表面的第二流道的流动路线，其流阻较小，能够提升冷却效果。
13.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，在控制器下壳体的底部形成有用于向电机壳体通入冷却液的控制器冷却液出口，控制器冷却液出口与第二出口相互连通，并与形成在电机壳体上的电机冷却液进口相互连通。通过上述的配置，实现了控制器和电机的冷却液流路的串联，减少了冷却管路，进一步提升电驱系统壳体的集成度。
14.在上述用于车辆的电驱系统壳体的优选技术方案中，第二出口通过管状构件延伸到隔板的下表面上。通过管状构件的配置，当上部壳体和下部壳体固定装配时，便于第二出口和控制器冷却液出口能够密封地对接到一起。
15.为了解决现有技术中存在的电驱系统多合一壳体集成化程度不高的问题，本发明还提供一种车辆，该车辆使用上述任一项所述的用于车辆的电驱系统壳体。通过采用上面任一项所述的电驱系统壳体，提高了本发明车辆的空间利用率和整车nvh性能。
附图说明
16.下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
17.图1是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的装配示意图；
18.图2是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的爆炸图；
19.图3是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的控制器上壳体的示意图；
20.图4是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第一腔室的示意图；
21.图5是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第二腔室的示意图；
22.图6是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第一流道的示意图；
23.图7是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的控制器下壳体的示意图；
24.图8是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的剖视图；
25.图9是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的在图8中的a处的局部放大图。
26.附图标记列表：
27.1、电驱系统壳体；10、上部壳体；11、控制器壳体；11a、控制器上壳体；11b、控制器下壳体；111、第一竖向壁；112、安装孔；113、控制器冷却液进口；114、控制器冷却液出口；115、底面；116、第二竖向壁；117、支撑台；118、通孔；12、端盖；13、隔板；131、固定柱；132、第一竖向挡板；133、铜排通过孔；134、第二竖向挡板；135、第一接线孔；136、第三竖向挡板；137、第二接线孔；138、第一流道；138a、第一流段；138b、第二流段；1381、流水槽；1382、盖板；13821、出水嘴；13822、环形凹槽；1383、分隔筋；1384、第一进口；1385、第一出口；1386、导流筋；13861、引流开口；139、凸台；1391、第二流道；13911、第二进口；13912、第二出口；1392、边缘；14、第一腔室；141、第一子腔室；142、第三子腔室；143、第四子腔室；15、第二腔室；151、第二子腔室；20、下部壳体；21、电机壳体；211、外水套；212、内水套；213、电机冷却流道；2131、电机冷却液进口；2132、电机冷却液出口；22、减速器壳体；23、电机端盖；24减速器端盖。
具体实施方式
28.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
29.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域
技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.为了解决现有技术中存在的电驱系统多合一壳体集成化程度不高的问题，本发明提供一种用于车辆的电驱系统壳体1。本发明电驱系统壳体包括：上部壳体10，其包括控制器上壳体11a和用于覆盖控制器上壳体的端盖12，端盖12与控制器上壳体11a形成可拆卸的固定连接，在控制器上壳体11a内设有隔板13；和下部壳体20，其位于上部壳体10的下方，下部壳体20至少包括一体成形的控制器下壳体11b、电机壳体21和减速器壳体22，控制器下壳体11b与控制器上壳体11a形成可拆卸的固定连接以组成控制器壳体11，隔板13将控制器壳体11分为至少两个腔室，腔室用于安装车辆的多种电力电子模块。
32.图1是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的装配示意图；图2是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的爆炸图。如图1和图2所示，本发明用于车辆的电驱系统壳体1包括上部壳体10和位于上部壳体10下方的下部壳体20。在一种或多种实施例中，上部壳体10和下部壳体20都采用铝合金材料制成，在保证电驱系统壳体1强度的同时，兼具轻量化的特点。替代地，上部壳体10和下部壳体20中的至少一个可采用钢材料制成，以提升壳体刚度。上部壳体10包括控制器上壳体11a和端盖12。下部壳体20包括一体铸造成形的控制器下壳体11b、电机壳体21和减速器壳体22。电机壳体21和减速器壳体22并列布置，并且控制器下壳体11b位于电机壳体21和减速器壳体22的上方。通过上部壳体10和下部壳体20之间可拆卸的固定连接，控制器上壳体11a和控制器下壳体11b可组成控制器壳体11。在控制器上壳体11a与控制器下壳体11b之间的接触面上设置有密封胶条，配合紧固件起到防水、防尘、减震的作用。
33.图3是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的控制器上壳体的示意图；图4是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第一腔室的示意图；图5是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第二腔室的示意图。如图2和图3所示，上部壳体10包括控制器上壳体11a，端盖12和隔板13。
34.如图2和图3所示，在一种或多种实施例中，控制器上壳体11a配置成由四个第一竖向壁111组成的大致长方形的框架，在第一竖向壁111上设置有多个安装孔112。安装孔112用于安装与外部连接线束相配的接线端子(图中未示出)。外部连接线束用于将控制器壳体11内的电力电子模块与外部的其它组件相连接。在一种或多种实施例中，外部的其它组件包括但不限于电池包、低压蓄电池、ptc加热器、空调压缩机、气泵、油泵以及can通信网络等。在替代的实施例中，外部的其它组件也可为前述多个组件中的一个或多个。另外，在第一竖向壁111上还形成有控制器冷却液进口113。
35.继续参阅图2和图3，端盖12位于控制器上壳体11a的上部开口处，并与控制器上壳体11a形成可拆卸的固定连接。固定连接方式包括但不限于螺接、卡扣连接等。在端盖12与控制器上壳体11a之间的接触面上布置有密封胶条，配合紧固件起到防水、防尘、减震的作用。
36.继续参阅图2和图3，在一种或多种实施例中，隔板13设置在控制器上壳体11a内，与控制器上壳体11a一体地铸造成形，并配置成与端盖12大致平行。隔板13上方的空间形成第一腔室14，隔板13下方的空间形成第二腔室15(参见图5)。通过两个腔室的设置提升控制器壳体11内的空间利用率。替代地，隔板13也可配置成与端盖12大致垂直，以在隔板13左右两侧形成腔室。在隔板13的上下两侧表面上都设置有固定柱131。电力电子模块可与固定柱
131以螺接、卡接等方式形成固定连接。在替代的实施例中，仅在隔板13的上表面上设置固定柱131，以安装设置在第一腔室14中的电力电子模块。第二腔室15中设置的电子模块可通过控制器下壳体11b内的固定柱或其它固定结构来安装。
37.如图4和图5所示，在隔板13的上表面上设置有第一竖向挡板132。基于图4所示方位，在第一竖向挡板132右侧形成第一子腔室141，用于安装逆变器。在第一子腔室141的区域内，隔板13上还设置有铜排通过孔133，以便从逆变器延伸出的可导通三相交流电的铜排从其中穿过并与安装在下部壳体20中的电机相连接。在隔板13的下表面上还设置有第二竖向挡板134。第二竖向挡板134与第一竖向挡板132的形状相同，并以隔板13所在平面为中心面相互对称。基于图5所示方位，在第二竖向挡板134右侧形成第二子腔室151，用于安装dc/dc转换器。
38.继续参阅图4和图5，在一种或多种实施例中，在隔板13上还设置有多个第一接线孔135。第一接线孔135使第一腔室14和第二腔室15形成连通，因此相对称布置的第一竖向挡板132和第二竖向挡板134与控制器上壳体11a共同围成从第一腔室14延伸到第二腔室15的第三子腔室142。在隔板13的上下两侧表面上分别安装高压配电模块的一部分(即在第三子腔室142中安装高压配电模块)，高压配电模块的连接线从第一接线孔135中穿过。由于高压配电模块体积较大，通过上述的配置不仅充分利用了控制器壳体11内的空间，还能够保证高压配电模块的牢固安装。在替代的实施例中，还可以在隔板13上设置更大通过孔或者在第三子腔室内不设置隔板13，以适应高压配电模块的安装。
39.继续参阅图4和图5，在一种或多种实施例中，在隔板13的上表面上还设置有第三竖向挡板136和第二接线孔137。第三竖向挡板136分割出第一子腔室132的一部分空间，以形成第四子腔室143。逆变器、dc/dc转换器和高压配电模块上需要通过第四子腔室143所在区域的侧壁111与外部连接线束相连的导线，可通从第二接线孔137延伸到第四子腔室143中，再连接到预定的接线端子上。这种配置不仅提高了控制器壳体11内的空间利用率，也便于后期的检修和维护。替代地，第四子腔室143也可以布置在其他合适的位置或者取消第四子腔室143的设置，以适应电力电子模块的连接线路。
40.需要指出的是，上述隔板13以及隔板上的竖向挡板还可以设置成其它合适的形状、位置和数量，以将控制器壳体11内分成更多的子腔室，容纳更多的电力电子模块，进而提高本发明电驱系统壳体1的集成度。其它电力电子模块包括但不限于车载充电机、dc/ac转换器等。
41.在隔板13上还形成有连通控制器冷却液进口113的冷却流道，以便冷却液通过控制器冷却液进口113沿着冷却流道在控制器壳体11内流动，以便对其中的电力电子模块进行冷却。在一种或多种实施例中，冷却流道包括相互串联的第一流道138和第二流道1391。第一流道138形成在隔板13的下表面上，而第二流道1391形成在隔板13的上表面上。
42.继续参阅图3和图4，在一种或多种实施例中，在第一子腔室141所在区域的隔板13的上表面上，设置有与隔板13一体成形的凸台139。在凸台139的中间设置有敞口的水槽，该水槽即为第二流道1391。当逆变器安装到第一子腔室141中时，逆变器中的用于igbt的针翅状散热结构会插进第二流道1391中，并且散热结构上的密封胶圈能够与凸台139的边缘1392相抵靠，使散热结构与第二流道1391形成密封连接。替代地，第二流道也可设置成与igbt散热结构相配的其它形状。
43.图6是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的第一流道的示意图。如图5和图6所示，在一种或多种实施例中，在第二子腔室151所在区域的隔板13的下表面上，第一流道138与隔板13一体成形，用以冷却dc/dc转换器，并且与控制器冷却液进口113形成流体连通。如图5和图6所示，第一流道138包括与隔板13一体成形的流水槽1381和与流水槽1381形成密封连接的盖板1382，以便冷却液在第一流道138中流动而不会泄漏到控制器壳体11内。盖板1382与流水槽1381的连接方式包括但不限于螺接、焊接。盖板1382可以使用铜材料制成，以提高散热效率，也可使用铝材料制成，以降低制造成本。如图4所示，第二流道1391具有相对的第二进口13911和第二出口13912。
44.继续参阅图6，在一种或多种实施例中，第一流道138由分隔筋1383分成第一流段138a和第二流段138b。在一种或多种实施例中，第一流段138a配置成“u”型流道，第二流段138b配置成“j”型流道，以降低流阻。替代地，第一流段138a和第二流段138b也可以配置成其它合适的形状。第一流段138a具有第一进口1384，第一出口1385和导流筋1386。在导流筋1386上设置有引流开口13861，以便降低冷却液在第一出口1385处的流阻。第一流段138a的第一出口1385连通第二流道1391的第二进口13911，并且第二流段138b连通第二流道1391的第二出口13912。因此，沿着冷却液的流向，第二流道1391位于第一流段138a和第二流段138b之间，并且相互形成串联。冷却液从控制器冷却液进口113流入控制器壳体11后经第一进口1384流入第一流道138的第一流段138a，再从第一出口1385流出第一流段138a。离开第一流段138a的冷却液通过第二进口13911进入第二流道1391，并从第二出口13912流出第二流道1391后再流入第二流段138b。冷却液经由第二流段138b流出控制器壳体11。替代地，第一流道138也可以配置成只有第一流段，冷却液从第二流道中流过后不再回流到第一流道中。通过上述的配置，冷却液先是进入位于隔板13下表面的第一流道138，然后流入位于隔板13上表面的第二流道1391，最后再流回第一流道138。这样配置的优势在于避免冷却液直接进入第二流道1391冲击易损坏的igbt散热结构。用于冷却dc/dc转换器的第一流道138的面积通常大于用于冷却逆变器的第二流道1391的面积，若冷却液采用“从上至下”(即冷却液先从第二流道进入，再流入第一流道中)的流路，则冷却液容易在从第二流道1391进入第一流道138时发生对冲和紊流，增大流阻进而影响换热效率。在替代的实施例中，冷却液也可采用“从上至下”，但需避免冷却液直接冲击igbt冷却结构，例如将冷却液进口的流体流向配置成朝向隔板13，并采用一体成形或者焊接的方式在第一流道138中设置导流筋，以削弱冷却液的对冲和紊流。
45.图7是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的控制器下壳体的示意图；图8是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例的剖视图；图9是本发明用于车辆的电驱系统壳体的实施例在图8的a处的局部放大图。如图5和图9所示，盖板1382具有一个出水嘴13821，出水嘴13821可与盖板1382一体成形或者焊接到盖板1382上。出水嘴13821设置在第一流道138的第二流段138b上，以便冷却液从第二流段138b进入下一个流道。
46.如图7和图8所示，在控制器下壳体11b上设置有控制器冷却液出口114。控制器冷却液出口114与出水嘴13821相互连通以便冷却液从控制器壳体11中流出。如图9所示，在一种或多种实施例中，出水嘴13821和控制器冷却液出口114都配置成管状构件，并且出水嘴13821的管径较小，适于插入到控制器冷却液出口114中。在出水嘴13821的外壁上设置有环形凹槽13822，以便放置密封圈。在替代的实施例中，出水嘴13821和控制器出口114之间也
可使用其它密封方式，例如填料密封、机械密封等。
47.继续参阅图7，控制器下壳体11b还包括底面115和与第一竖向壁111截面形状相同的第二竖向壁116。其中，由于控制器下壳体11b与电机壳体21和减速器壳体22集成到一起，底面115为不规则的形状，以便于降低制造难度。在底面115上设置有多个支撑台117。支撑台117适于安装衬垫并与第二腔室内安装的电力电子模块相抵靠，以起到支撑和缓冲的作用。在底面115上还设置有通孔118。通孔118位于电机壳体21的上方，逆变器延伸出的三相铜排从铜排通过孔133中穿过后，再通过通孔118最后与电机壳体21中的电机相连接。
48.继续参阅图2和图8，在一种或多种实施例中，电机壳体21用于安装驱动电机，配置成大致圆柱状。电机壳体21具有外水套211、内水套212和形成在外水套211和内水套212之间的电机冷却流道213。替代地，电机壳体21也可以采用其他合适的冷却结构。在一种或多种实施例中，电机冷却流道213具有电机冷却液进口2131和电机冷却液出口2132。由于控制器下壳体11b与电机壳体21集成到一起，电机冷却液进口2131延伸到控制器冷却液出口114上并与其形成流体连通，以便将控制器的冷却流路与电机的冷却流路串联，减少管道和密封面的设置，提升壳体的集成度。替代地，也可不将电机冷却流路与控制器冷却流路集成到一起，而是采用两个不同的冷却流路，这种方式使得冷却液冷却部件较少，冷却效果更好。
49.继续参阅图1和图2，电机冷却液出口2132形成在电机壳体21的外壁上。因此，在本发明用于车辆的电驱系统壳体1装配完成时(如图1所致状态)，冷却液能够从控制器冷却液进口114流入电驱系统壳体1，并从电机冷却液出口2132流出，通过一条流路冷却整个电驱系统壳体1，大大提升了壳体的集成度。
50.继续参阅图2，减速器壳体22布置在电机转子主轴的轴线方向上的一端，并与电机壳体22形成到一起，用于安装减速器和与之相配的差速器。在替代的实施例中，下部壳体20还可以集成更多的传动机构，例如半轴组件。除此之外，电机壳体21设有电机端盖23，并且减速器壳体22设有减速器端盖24。
51.本发明车辆使用上述的用于车辆的电驱系统壳体1。该车辆可以是任何合适的电动汽车、油电混合动力汽车等。
52.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。