用于车辆动力系的具有集成电力电子器件的电动驱动单元制造技术

本发明专利技术提出具有集成电力电子器件的电动驱动单元（EDU）组件，用于制造/操作这样的EDU组件的方法，以及配备有这样的EDU组件的机动车辆。EDU组件包括安装到车身的外壳体。EDU外壳体具有内部电机室和变速器室以及外腔。牵引电机安装在电机室内部并驱动一个或多个车轮从而推动车辆。齿轮系安装在变速器室内部并且将牵引电机驱动地连接至车轮。可操作以控制牵引电机的集成电力电子器件（IPE）单元包括IPE外壳体，其具有安装在外腔内部的壳体底架以及安装在壳体底架上以在其间限定电力电子器件（PE）室的主壳体。多个集成电路（IC）PE模块安装在PE室内部。在PE室内部。在PE室内部。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆动力系的具有集成电力电子器件的电动驱动单元


[0001]本公开总体上涉及机动车辆动力系。更具体地，本公开的方面涉及电动驱动车辆和具有组合到电动驱动单元中的牵引电机、变速器和电力逆变器的动力系。

技术介绍

[0002]当前生产的机动车辆，例如现代化汽车，原始地配备有动力系，所述动力系操作以推动车辆并为车辆的车载电子器件供电。例如，在汽车应用中，车辆动力系通常以原动机为代表，其通过自动或手动换挡的动力变速器将驱动扭矩传递到车辆的最终驱动系统（例如，差速器、车桥半轴、道路车轮等）。由于其立即可用性和相对便宜的成本、重量轻和效率，历史上汽车由往复活塞式内燃机（ICE）组件供给动力。这类发动机包括作为非限制性示例的压缩点火（CI）柴油发动机、火花点火（SI）汽油发动机、二、四和六冲程架构以及旋转发动机。另一方面，混合动力电动和全电动（“电动驱动”）车辆利用替代动力源如电动机-发电机单元（MGU）推动车辆，且因此对于牵引动力最小化或消除对基于化石燃料的发动机的依赖。
[0003]俗称“电动车”的全电动车辆（FEV）是一种电动驱动车辆配置，其从动力系中完全去除内燃机和相关的外围部件，从而仅依靠电动牵引电机来推动和支持附件负载。基于ICE的车辆的发动机组件、燃料供应系统和排气系统被FEV中的单个或多个牵引电机、牵引电池组以及电池冷却和充电电子器件所取代。相比之下，混合动力车辆动力系采用多种牵引动力源来推动车辆，最常见的是结合电池动力或燃料电池动力的电动机来操作内燃机组件。由于混合动力车辆能够从非发动机的其他来源获得动力，因此，在车辆由一个或多个电动机推动时，混合动力电动车辆（HEV）发动机可以全部或部分地关闭。
[0004]高压（HV）电气系统控制每个牵引电机与可充电牵引电池组（也称为“电动车辆电池”或“EVB”）之间的电力传送，该电池组存储且供应用于操作混合动力和全电动动力系的必要电力。HV电动系统可以采用电连接到车辆的一个或多个牵引电池组的前端DC到DC电力转换器，以便增加向高压主直流（DC）总线和电子电力逆变器的电压供应。可以在主DC总线的正和负端子之间布置高频大容量电容器，以提供电稳定性并存储补充电能。当操作采用例如六步运行模式的逆变器时，可以根据预期的DC总线电压范围、峰值电流和纹波电压来选择大容量电容器尺寸——就总电容量而言）。多相电动机/发电机单元的运行和控制，例如永磁同步牵引电机，可以通过以下方式实现：采用逆变器以使用从居民车辆控制器输出的脉宽调制控制信号将DC功率转换为交流（AC）功率。
[0005]已经开发各种多挡动力变速器架构，以便将来自车辆原动机的旋转动力选择性地传输到最终驱动系统。可用类型的动力变速器是电可变电动驱动单元（EDU），其含有一个或多个电动机/发电机单元、行星齿轮系元件、离合器、电力电子器件，以及可选的差速器和车桥部件。离合器控制齿轮系元件的接合/分离，以提供操作的电可变模式，固定速比模式和纯电动（“电池动力”）模式。电子电力逆变器组件用于控制EDU的一个或多个电动机/发电机单元的操作。通常，电力逆变器、DC到DC功率转换器和其他必需的电力电子器件模块是在远离EDU的位置组装并随后安装到EDU。将独立的电力电子器件模块组装到EDU是劳动密集型
的，并且需要额外的安装硬件、电气接插件、密封衬垫和专用壳体容器，以将每个模块固定到EDU。此外，EDU的电力电子器件模块通过将冷却剂流体输送到每个模块的分立壳体中的管子和相关管道进行冷却；需要额外的封装空间来容纳额外的管子和管道。

技术实现思路

[0006]本文提出具有集成电力电子器件（IPE）的电动驱动单元组件，配备有这类EDU组件的车辆动力系，用于制造这样的EDU组件的方法和用于操作这样的EDU组件的方法，以及配备有具有集成电力电子器件的模块化EDU组件和驱动桥的电动驱动车辆。举例来说，模块化EDU组件包括电动牵引电机、齿轮箱、电路和壳体。电动牵引电机可以是单个或一对电动机/发电机单元之类。对于一些应用，齿轮箱可包括行星齿轮系、离合器、差速器和半轴。电路可以由AC-DC电力逆变器模块（PIM）、DC-DC转换器和辅助功率模块（APM）、车载充电模块（OBCM）、高功率分配模块（HPDM）以及其他电力电子器件元件部分组成。所有电力电子器件模块均密封在单个内部冷却的IPE外壳体内；共用的IPE壳体位于IPE腔内并紧固到EDU外壳体。
[0007]前驱动EDU组件呈现高而狭窄的占用空间，具有到位于驱动单元壳体顶部的复合储油器盖的AC杆连接。AC杆连接器在内部与电动机定子的三相端子组件相互联接；油腔和螺栓界面用油冷却。AC杆连接器在外部与3相汇流排组件相互联接；这样做会将连接点移动到电力电子器件安装凸缘的周边附近的位置。干腔在驱动单元壳体的外部，但是在电力电子器件凸缘的内部，该腔被密封在集成电力电子器件共用的壳体组件内。IPE组件包括电力逆变器模块和与在电池电动车辆（BEV）平台中使用前驱EDU有关的其他组件。此外，IPE组件利用与可充电电存储系统（RESS）相互联接的DC连接器。
[0008]与前驱动EDU组件相比，后驱动EDU组件呈现低而宽的占用空间。后驱动EDU组件可包含到壳体的固定AC杆连接。AC杆连接器在内部与定子的3相端子组件相互联接；油腔和螺栓界面用油冷却。AC杆连接器在外部与电力逆变器模块的3相汇流排组件相互联接。电力逆变器模块具有到壳体的密封界面，其位于干腔中。此外，电力逆变器模块具有与车载RESS相互联接的DC连接器。
[0009]电力电子器件到电动驱动单元的策略性集成有助于实现提高的封装效率和重量减轻。可以通过计算出的电动驱动单元和驱动桥的定位以及所需电力电子器件内容物的合并布置来进一步优化车辆封装。将电力电子器件密封在直接安装到EDU壳体的单个整体IPE壳体中实现最大封装紧凑性和宽螺栓布局，其改善噪音、振动和不平顺性（NVH）。至少一些所公开的集成电力电子器件设计的伴随益处包括改进的功率传输效率以及用油冷却定子端子的能力。其他附带的好处可包括：对于使用每个电力电子器件模块的分立壳体的设计，通过消除外围电子硬件和流体管路而降低的系统复杂性和最小化的设计和零件成本。
[0010]本公开的方面涉及具有集成电力电子器件的电动驱动单元。提出EDU组件，其用于驱动具有附接至车身的多个道路车轮的机动车辆。EDU组件包括安装到车身的刚性外壳体。在EDU外壳体内部限定内部电机室和内部变速器室；在EDU外壳体的外表面上限定外腔。一个或多个牵引电机安装在EDU壳体的内部电机室内，且可操作以驱动道路车轮中的一个或多个，从而推动车辆。安装在EDU壳体的内部变速器室内部的齿轮系将一个或多个牵引电机驱动地连接至车辆的道路车轮。控制一个或多个牵引电机的操作是制造有刚性IPE外壳体
的IPE单元。IPE外壳体包括安装在EDU外壳体的外腔内的壳体底架，以及安装在壳体底架上以在其间限定PE室的主壳体。多个集成电路（IC）PE模块安装在PE室内部。
[0011]本公开的其他方面涉及配备有具有集成电力电子器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车辆的电动驱动单元（EDU）组件，所述机动车辆具有车身和附接至所述车身的多个道路车轮，所述EDU组件包括：被配置为安装到所述车身的EDU外壳体，其，所述EDU外壳体在其中限定内部电机室和内部变速器室，并且进一步在其外表面上限定外腔；牵引电机，其安装在所述EDU壳体的所述内部电机室内部并且被配置为驱动所述道路车轮中的一个或多个，从而推动所述机动车辆；齿轮系，其安装在所述EDU壳体的所述内部变速器室内部并且被配置为将所述牵引电机驱动地连接至所述道路车轮中的一个或多个；和集成电力电子器件（IPE）单元，其可操作以控制所述牵引电机的操作，所述IPE单元包括：IPE外壳体，其具有安装在所述EDU外壳体的外腔内部的壳体底架，以及安装在所述壳体底架上的主壳体，以便在壳体底架和主壳体之间限定电力电子器件（PE）室；和安装在所述PE室内部的多个集成电路（IC）PE模块。2.根据权利要求1所述的EDU组件，其中，所述IPE外壳体的主壳体包括主箱体和安装在所述主箱体上的壳体盖。3.根据权利要求2所述的EDU组件，其中，所述壳体盖包括高压直流（HVDC）电气接插件，并且所述主箱体包括高压交流（HVAC）电气接插件。4.根据权利要求3所述的EDU组件，其中，所述主箱体进一步包括空调控制模块（ACCM）HVDC电气接插件、驾驶舱加热器控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：PR加西亚，JA迪默，K特里安托斯，J科塞达尔，PS波特尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：