CN109936234A - 内置充电控制功能的车用马达 - Google Patents

Abstract

一种内置充电控制功能的车用马达，包含一金属机壳单元、一转子定子单元、一充电控制单元，及一散热单元，所述转子定子单元容置于所述金属机壳单元，并用来与一动力传递模组连动，所述充电控制单元具有一设置于所述金属机壳单元的高导热基板、一位于所述金属机壳单元内且设置于所述高导热基板并用来电连接所述转子定子单元、第一电池及第二电池的变压模组，及一位于所述金属机壳单元内并电连接所述变压模组的控制模组，所述散热单元设置于所述金属机壳单元，而能减化传输线路，此外，所述变压模组与所述转子定子单元共用散热系统，因此能有效降低生产制造成本，也能缩减占用体积。

Description

内置充电控制功能的车用马达

技术领域

本发明涉及一种车用马达，特别是涉及一种内置充电控制功能的车用马达。

背景技术

一般而言，车辆的动力来源为运用内燃机引擎，燃烧石化燃料作为能量来源，然近年由于石化能源的来源逐渐枯竭及环境污染的问题，使得运用部分绿能的混合动力车辆成为市场新宠，一方面能够节约能源，另一方面也能够降低污染，而目前最为常见的则为油电混合动力车辆(HEV，Hybrid Electric Vehicle)。

HEV依据输出动力的配置差异，能够分为轻油电车(Mild Hybrid)及全油电车(Full Hybrid)，其主要差别在于，轻油电车是以内燃机引擎为主要动力来源，所配置的马达的输出功率较低，只做为辅助动力的用途，无法单独推动车辆，而全油电车则除了具有内燃机引擎，还另有一个功率较高的马达，而无论是内燃机引擎或马达，二者皆能够独力地或并行地推动车辆，并依据其内燃机引擎及马达的功率输出特性区分时段运作，以取得最大的能源运用效率，当然前述马达同时也兼具发电功能，能够将多余的动能转换为高压电能而加以回收储存。

参阅图1，为一种现行轻油电混合车型式的电动车1，包括一个位于前侧的引擎室11、一个位于后侧的容置空间12、一个设置于所述引擎室11并能够将电能及动能相互转换的转子定子组13、一个连结所述转子定子组13以驱动车轮(图未示)转动的动力传递模组14、一个连接所述动力传递模组14的引擎15、一个电连接所述转子定子组13的交直流转换电路16、一个设置于所述容置空间12以储存由所述交直流转换电路16输入的一个第一直流电压的第一电池17、一个设置于所述容置空间12并电连接所述第一电池17以将所述第一直流电压降压成一个第二直流电压的降压电路18，及一个设置于所述引擎室11并电连接所述降压电路以储存所述第二直流电压的第二电池19。所述第一直流电压为48伏特，所述第二直流电压为12伏特，所述第二电池19是用来提供车内的周边设备的电力。

然而依此结构，无论所述转子定子组13是处于将电能转为动能的电动功能，或将动能转换为电能的发电功能，所述第二电池19的电力都必须由位于所述容置空间12的降压电路18传输至位于车头的所述引擎室11的所述第二电池19，增加线路配置的复杂性。

此外，所述降压电路18将原先所述转子定子组13所提供传输效率较佳的高压电能，降压成为传输效率较低的所述第二直流电压后，再由车辆后侧的所述容置空间12传输至所述引擎室11内的所述第二电池19，这种长距离的低电压传输，会增加电能传输时的耗损。

发明内容

本发明的目的是在提供一种克服所述背景技术至少一个缺点的内置充电控制功能的车用马达。

本发明内置充电控制功能的车用马达，用于一电动车，所述电动车包括一储存一第一直流电压的第一电池、一储存一电压低于所述第一直流电压的第二直流电压的第二电池，及一动力传递模组，所述内置充电控制功能的车用马达包含一金属机壳单元、一转子定子单元、一充电控制单元，及一散热单元。

所述转子定子单元容置于所述金属机壳单元，并用来与所述动力传递模组连动，所述充电控制单元具有一设置于所述金属机壳单元的高导热基板、一位于所述金属机壳单元内且设置于所述高导热基板并用来电连接所述转子定子单元、所述第一电池及所述第二电池的变压模组，及一位于所述金属机壳单元内并电连接所述变压模组的控制模组，所述散热单元设置于所述金属机壳单元。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述变压模组具有一电连接所述转子定子单元及所述第一电池间的交直流转换电路，及一电连接所述交直流转换电路及所述第二电池间的降压电路，所述交直流转换电路能够受所述控制模组的控制而于一个充电模式及一个电动模式间转换，于所述充电模式时，所述交直流转换电路将来自所述转子定子单元运转所产生的交流电压转换成所述第一直流电压，并输出至所述第一电池及所述降压电路，所述降压电路将所述第一直流电压降压成电压低于所述第一直流电压的所述第二直流电压，并输出至所述第二电池，于所述电动模式时，所述交直流转换电路将来自所述第一电池的所述第一直流电压转换成所述交流电压，且输出并驱使所述转子定子单元运转。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述金属机壳单元包括一绕一轴线设置的环壁，及沿所述轴线分别连接于所述环壁的两侧的一前壁及一后壁，所述转子定子单元包括一沿所述轴线延伸并能够绕所述轴线转动地穿出所述前壁并用来与所述动力传递模组连动的转轴、一环设于所述转轴的转子部，及一环绕所述转子部且设置于所述环壁内侧的定子部。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述散热单元包括一设置于所述后壁的散热鳍片。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述散热单元包括一连接于所述环壁内侧并供所述高导热基板设置的金属板，及一贯穿所述环壁及所述金属板的导孔，所述控制模组设置于所述金属板。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述散热单元包括一连接于所述环壁内侧并供所述高导热基板设置的金属板，及两个贯穿所述环壁的导孔，所述控制模组设置于所述后壁。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述交直流转换电路具有至少一个电晶体，所述降压电路具有至少一个电晶体。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述交直流转换电路的电晶体为绝缘栅双极电晶体，所述降压电路的电晶体为绝缘栅双极电晶体。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述交直流转换电路的电晶体为氮化镓功率元件，所述降压电路的电晶体为氮化镓功率元件。

本发明所述内置充电控制功能的车用马达，所述高导热基板为陶瓷板或表面绝缘金属板。

本发明的有益效果在于：通过将所述转子定子单元、所述变压模组及所述控制模组皆设置于所述金属机壳单元内，而能减化传输线路，此外，所述变压模组与所述转子定子单元共用散热系统，因此能有效降低生产制造成本，也能缩减占用体积。

附图说明

图1是一个现有的电动车的系统方块图；

图2是本发明内置充电控制功能的车用马达的一个第一实施例及一个电动车的一个系统方块图；

图3是所述第一实施例的一个示意图；

图4是本发明内置充电控制功能的车用马达的一个第二实施例的一个示意图；

图5是本发明内置充电控制功能的车用马达的一个第三实施例的一个示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

为了方便说明，以下的实施例，相同的元件以相同的标号表示。

参阅图2、3，本发明内置充电控制功能的车用马达的一个第一实施例，用于一个电动车9，所述电动车9包括一个位于前侧的引擎室91、一个位于后侧的容置空间92、一个储存一个第一直流电压的第一电池93、一个储存一个电压低于所述第一直流电压的第二直流电压的第二电池94、一个连动多个车轮(图未示)的动力传递模组95、一个连动所述动力传递模组95的引擎96，及一个电连接所述第一电池93、所述第二电池94及所述引擎96的混合动力控制器97。

所述第一电池93是设置于所述容置空间92，所述第二电池94、所述动力传递模组95、所述引擎96及所述混合动力控制器97是设置于所述引擎室91。于本实施例中，所述电动车9为电动机车，所述第一直流电压是48VDC，所述第二直流电压是12VDC。

所述内置充电控制功能的车用马达是用来设置于所述引擎室91，且包含一个金属机壳单元2、一个转子定子单元3、一个充电控制单元4，及一个散热单元5。

所述金属机壳单元2包括一个绕一条轴线L设置的环壁21，及沿所述轴线L分别连接于所述环壁21的两侧的一个前壁22及一个后壁23。

所述转子定子单元3容置于所述金属机壳单元2，并用来与所述动力传递模组95连动，所述转子定子单元3包括一个沿所述轴线L延伸并能够绕所述轴线L转动地穿出所述前壁22并用来与所述动力传递模组95连动的转轴31、一个环设于所述转轴31的转子部32，及一个环绕所述转子部32且设置于所述环壁21内侧的定子部33。

所述充电控制单元4具有一个设置于所述金属机壳单元2的高导热基板41、一个位于所述金属机壳单元2内且设置于所述高导热基板41并用来电连接所述转子定子单元3、所述第一电池93及所述第二电池94的变压模组42，及一个位于所述金属机壳单元2内并电连接所述变压模组42及所述混合动力控制器97的控制模组43。于本实施例中，所述高导热基板41为陶瓷板，但是在其它的实施态样中，所述高导热基板41也能够为表面绝缘的金属板。

所述变压模组42具有一个电连接所述转子定子单元3及所述第一电池93间的交直流转换电路421，及一个电连接所述交直流转换电路421及所述第二电池94间的降压电路423。

所述交直流转换电路421具有多个电晶体422，所述降压电路423具有多个电晶体424。于本实施例中，所述交直流转换电路421的电晶体422为绝缘栅双极电晶体(IGBT)，且为氮化镓功率(GaN)元件，所述降压电路423的电晶体424为绝缘栅双极电晶体，且为氮化镓功率元件，在其它的实施态样中，所述交直流转换电路421也能够只具有一个电晶体422，所述降压电路423也能够只具有一个电晶体424。

所述散热单元5设置于所述金属机壳单元2，且包括一个设置于所述后壁23的外侧的散热鳍片51。于本实施例中，所述高导热基板41与所述散热鳍片51是分别设置于所述后壁23的两相反侧。

所述交直流转换电路421能够受所述控制模组43的控制而于一个充电模式及一个电动模式间转换，于所述充电模式时，所述交直流转换电路421将来自所述转子定子单元3运转所产生的交流电压转换成所述第一直流电压，并输出至所述第一电池93及所述降压电路423，所述降压电路423将所述第一直流电压降压成电压低于所述第一直流电压的所述第二直流电压，并输出至所述第二电池94，于所述电动模式时，所述交直流转换电路421将来自所述第一电池93的所述第一直流电压转换成所述交流电压，且输出并驱使所述转子定子单元3运转。

使用时，在不需要所述第一电池93提供电力来驱动所述转子定子单元3运转时，所述混合动力控制器97会驱使所述引擎96带动所述动力传递模组95以连动所述车轮转动，此时由所述引擎96作为动力源。

而当使用者操作所述电动车9煞车或下坡时，由于所述动力传递模组95及所述转子定子单元3仍在持续运转，为了回收动力，所述混合动力控制器97会根据所述第一电池93及所述第二电池94的电力状态来判断是否需要充电，当两者都需要充电时，所述混合动力控制器97会透过所述控制模组43将所述交直流转换电路421转换成所述充电模式，以使所述转子定子单元3将因转动而产生的所述交流电压转换成所述第一直流电压，并将所述第一直流电压输出至所述第一电池93以对所述第一电池93充电，以及将所述第一直流电压输出至所述降压电路423后，转换成所述第二直流电压以对所述第二电池94充电。

要说明的是，若只有所述第一电池93或所述第二电池94的其中一个需要充电时，所述控制模组43也能只对需要充电的电池进行充电。

而当使用者操作所述电动车9移动或上坡时，所述混合动力控制器97会将所述交直流转换电路421转换成所述电动模式，使所述第一电池93的所述第一直流电压转换成所述交流电压，进而驱使所述转子定子单元3运作，就能提供辅助动力给所述动力传递模组95。

要说明的是，所述动力传递模组95的运转除了能够是单纯的由所述引擎96提供动力，也能够是单纯的由来自所述第一电池93的电力辅助所驱使的所述转子定子单元3提供动力，也能够是以前述两者共同提供动力。

由于所述内置充电控制功能的车用马达包含有变压模组42及设置在变压模组42上的降压电路423，因此当所述内置充电控制功能的车用马达设置于所述引擎室91时，可以与所述第二电池94是同时设置于引擎室91内，因此，所述包含有降压电路423的变压模组42与所述第二电池94间的电路连接变的非常直接且简易，不同于现有的电动车必须在引擎室91及所述容置空间92间传输，而能减少传输损耗。

此外，当所述变压模组42运作时，所述交直流转换电路421及所述降压电路423产生的高热会经由所述高导热基板41而传递至所述金属机壳单元2的所述后壁23，并通过所述散热鳍片51将热散出，由于所述变压模组42是与所述转子定子单元3共用散热系统，因此能有效降低生产制造成本，也能缩减占用体积。

参阅图4，本发明的一个第二实施例是类似于所述第一较佳实施例，其差异处在于：

所述散热单元5包括一个连接于所述环壁21内侧并供所述高导热基板41设置的金属板52，及一个贯穿所述环壁21及所述金属板52的导孔53。

所述控制模组43设置于所述金属板52相反于所述高导热基板41的一侧。

如此，所述第二实施例也能够达到与上述第一较佳实施例相同的目的与有益效果，并能够透过于所述导孔53通入冷却液而达到散热的效果。

参阅图5，本发明的一个第三实施例是类似于所述第一较佳实施例，其差异处在于：

所述散热单元5包括一个连接于所述环壁21内侧并供所述高导热基板41设置的金属板54、两个贯穿所述环壁21的导孔55，及一对应其中一个导孔55设置的散热风扇56。

所述控制模组43设置于所述后壁23，并与所述高导热基板41相向设置。

如此，所述第三实施例也能够达到与上述第一较佳实施例相同的目的与有益效果，并能够以所述散热风扇56驱使空气透过所述导孔55流动的方式进行散热。

综上所述，通过将所述转子定子单元3、所述变压模组42及所述控制模组43皆设置于所述金属机壳单元2内，使所述变压模组42与所述第二电池94间的电路连接变的非常直接简易而不需在引擎室91及所述容置空间92间传输，而能减少传输的损耗，此外，所述变压模组42与所述转子定子单元3共用散热系统，因此能有效降低生产制造成本，也能缩减占用体积，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种内置充电控制功能的车用马达，用于电动车，所述电动车包括储存第一直流电压的第一电池、储存第二直流电压的第二电池，及动力传递模组，所述第二直流电压低于所述第一直流电压，所述内置充电控制功能的车用马达包含金属机壳单元及转子定子单元，其特征在于：所述内置充电控制功能的车用马达还包含充电控制单元，及散热单元，所述转子定子单元容置于所述金属机壳单元，并用来与所述动力传递模组连动，所述充电控制单元具有设置于所述金属机壳单元的高导热基板、位于所述金属机壳单元内且设置于所述高导热基板并用来电连接所述转子定子单元、所述第一电池及所述第二电池的变压模组，及位于所述金属机壳单元内并电连接所述变压模组的控制模组，所述散热单元设置于所述金属机壳单元。

2.根据权利要求1所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述变压模组具有电连接所述转子定子单元及所述第一电池间的交直流转换电路，及电连接所述交直流转换电路及所述第二电池间的降压电路，所述交直流转换电路能够受所述控制模组的控制而于一个充电模式及一个电动模式间转换，于所述充电模式时，所述交直流转换电路将来自所述转子定子单元运转所产生的交流电压转换成所述第一直流电压，并输出至所述第一电池及所述降压电路，所述降压电路将所述第一直流电压降压成电压低于所述第一直流电压的所述第二直流电压，并输出至所述第二电池，于所述电动模式时，所述交直流转换电路将来自所述第一电池的所述第一直流电压转换成所述交流电压，且输出并驱使所述转子定子单元运转。

3.根据权利要求1所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述金属机壳单元包括绕一轴线设置的环壁，及沿所述轴线分别连接于所述环壁的两侧的前壁及后壁，所述转子定子单元包括沿所述轴线延伸并能够绕所述轴线转动地穿出所述前壁并用来与所述动力传递模组连动的转轴、环设于所述转轴的转子部，及环绕所述转子部且设置于所述环壁内侧的定子部。

4.根据权利要求3所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述散热单元包括设置于所述后壁的散热鳍片。

5.根据权利要求3所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述散热单元包括连接于所述环壁内侧并供所述高导热基板设置的金属板，及贯穿所述环壁及所述金属板的导孔，所述控制模组设置于所述金属板。

6.根据权利要求3所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述散热单元包括连接于所述环壁内侧并供所述高导热基板设置的金属板，及两个贯穿所述环壁的导孔，所述控制模组设置于所述后壁。

7.根据权利要求2所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述交直流转换电路具有至少一个电晶体，所述降压电路具有至少一个电晶体。

8.根据权利要求7所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述交直流转换电路的电晶体为绝缘栅双极电晶体，所述降压电路的电晶体为绝缘栅双极电晶体。

9.根据权利要求7所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述交直流转换电路的电晶体为氮化镓功率元件，所述降压电路的电晶体为氮化镓功率元件。

10.根据权利要求1所述的内置充电控制功能的车用马达，其特征在于：所述高导热基板为陶瓷板或表面绝缘金属板。