CN115366647A - 一种电动重卡车用动力*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动重卡车用动力***，涉及新能源重卡领域，包括：动力电池***、驱动电机***、高压附件总成，三者之间电连接；动力电池***包括：动力电池包、动力电池安装框架、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒、充电口以及高低压电线束，动力电池安装框架采用后背式固定于车架上方，动力电池包、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒固定于动力电池安装框架内；驱动电机***包括：交流三相感应电机、电机控制器，交流三相感应电机安装方式包括：采用中央驱动的形式悬挂与车架中部，采用电驱桥形式悬挂于车架后部；电机控制器与高压附件总成模块化，实现中央驱动与电驱桥驱动，有利于提高整车动力性与续航里程。

Description

一种电动重卡车用动力***
技术领域
本发明涉及新能源重卡领域，特别是涉及一种用于电动重卡车用动力***。
背景技术
电动重卡为节省开发成本在传统重卡上进行优化设计，重卡在克服本身自重大问题的同时，还需尽可能多的装载更多货物，实际使用中用户会加装其他额外部件，但重卡底盘以及车身空间有限，客户实际需求与整车动力与空间利用出现了矛盾。现有的电动重卡动力***根据驱动形式的不同分为中央驱动与电驱桥驱动两种方式，但两种方式使得整车动力***布置不同，动力电池以及相关的高压附件布置会随之变动，无法将两种驱动方式兼顾，增加了设计成本以及装配的复杂度，其中高压附件包括四合一控制器、电动空压机、电动转向泵、PTC、PTC水泵、低压接线盒、VCU等。有相关技术将动力***部件直接暴露于整车外侧，无防护，影响整车安全性。动力电池包是整车动力核心部件，现有技术多采用后背式电池包、车架外侧悬挂式电池包以及车架内嵌式，但这些方式使得其它高压部件布置多为不同，在保证多数高压附件布置不变，形成高压附件布置模块化，可节省更多整车空间以布置更多的电池，进而增大电量获得更大的续航里程。另一方面，内部高低线束的布置走向与固定方式也同样影响着电池的安全性。因此电动重卡的动力***及其布置方式至关重要，合理的动力***以及布置会使得整车空间利用率与集成度更高，并可降低设计成本以及生产装配时的复杂度，合理的匹配布置亦可提高整车安全性与经济性。
中国发明专利名称：一种新能源车辆的集成式电驱动桥及新能源车辆，专利号：CN112356618B提供了一种新能源车辆的集成式电驱动桥及新能源车辆。该集成式电驱动桥包括后桥以及集成有电机和减速器的电机减速器总成，所述电机减速器总成布置在所述后桥上，且所述电机的轴线与所述后桥的轴线相互垂直。根据本发明的方案，通过将电机轴线和后桥轴线垂直布置，由此可以减少电驱动桥在底盘横向的占用空间，并且为将电机布置在后桥的气室的中间位置提供了条件，从而可以留出后桥前方的整块空间用于整车电池等的布置。另外，该电机也可以放置在后桥的前方，从而不会存在电机和减振器干涉或者间隙小的情况，使得底盘布置方案更多样灵活。该专利并未考虑到动力***中的高低压接口线之间的影响，且无法兼顾电驱桥驱动方式。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电动重卡车用动力***，包括动力电池***、高压附件总成以及驱动电机***三部分。驱动电机***以及高压附件总成模块化布置于驾驶室下方既提高整车空间利用率以及整车安全性，也可降低装配复杂性。并且高压附件模块化布置设计可兼顾中央驱动与电驱桥驱动两种方式，也可以使后背式电池包与车架外侧悬挂式电池包两种方式同时布置，有利于提高整车动力性与续航里程。
本发明采用的技术方案为：
一种电动重卡车用动力***，包括：动力电池***、驱动电机***以及高压附件总成，动力电池***、驱动电机***、高压附件总成之间电连接；动力电池***包括：动力电池包、动力电池安装框架、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒、充电口以及高低压电线束，动力电池安装框架采用后背式固定于车架上方，动力电池包、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒固定于动力电池安装框架内；驱动电机***包括：交流三相感应电机、电机控制器，交流三相感应电机安装方式包括：采用中央驱动的形式悬挂与车架中部，采用电驱桥形式悬挂于车架后部；电机控制器与高压附件总成模块化，实现中央驱动与电驱桥驱动。
进一步地，高压附件总成包括：高压附件支架、四合一控制器、电动空压机、电动转向泵、PTC、PTC水泵、低压接线盒、VCU；高压附件支架包括上下两层，固定于车架内侧，四合一控制器、PTC与PTC水泵固定于高压附件支架上层，电动空压机、电动转向泵、低压接线盒、VCU固定于高压附件支架下层；四合一控制器与动力电池***的电池接线盒、电动空压机、电动转向泵、PTC、PTC水泵、低压接线盒、VCU电连接，用于实现电机驱动、高压配电、DC/DC、油泵/气泵功能。
进一步地，所述***还包括若干线夹，若干橡胶护套。
进一步地，动力电池包包括多个串联的动力电池，左右分两组接入电池接线盒，动力电池安装框架外焊接有矩形管，矩形管设有安装孔；动力电池安装框架内设有电池托架层，与矩形管固定连接，用于放置动力电池包的内部电池，电池托架层设有圆孔，用于梳理和固定高低压线束。
进一步地，动力电池包安装方式包括：后背式、车架外侧悬挂式；采用后背式则动力电池包与驾驶室后方的车架固定连接，采用车架外侧悬挂式则动力电池包固定于底盘中部，后背式电池包后侧；车架外侧悬挂式电池包内部电池串联后与后背式电池包的电池串联。动力电池包内部电池外边缘的四角均设有搭铁安装孔。
进一步地，电池控制***与电池冷却单元、电池接线盒电连接，用于检测电池SOC、温度、电压、电流。
进一步地，高压附件总成模块化固定于车底盘前部，驾驶室下方；驱动电机***的电机控制器固定于高压附件支架下层，电机控制器外接口一端与四合一控制器电连接，用于给四合一控制器提供高压电，一端与交流三相感应电机电连接，用于驱动电机转动。
进一步地，动力电池***的电池接线盒包括电池正极接线口、电池负极接线口、电池加热与低压接线口，动力电池包的内部电池包括两组电池，两组电池串联连接后，接入电池接线盒的电池正极与电池负极接线口。
进一步地，动力电池***的高低压线束包括：动力电池高压线束、动力电池低压通讯线束、动力电池加热线束、动力电池低压通讯线束、控制线、电池搭铁线；动力电池包内部的高压线束与低压线束分开布置，避免干扰；各线束通过线夹固定高压线束，动力电池加热线束与动力电池低压通讯线束共用同一线夹，电池接线盒高压线束通过电池安装框架的圆孔与四合一控制器连接，经过圆孔的线束设有与线径匹配的橡胶护套，用于固定与保护线束。电池搭铁线一端与内部电池的电池搭铁安装孔固定连接，另一端与电池安装框架预留的安装孔固定连接。
进一步地，四合一控制器固定于车架左纵梁侧，PTC、PTC水泵固定于车架右纵梁侧，PTC水泵与PTC连接，PTC水泵置于PTC右侧
本发明的有益效果为：
本发明的高压附件总成采用模块化设计，可以采用后背式电池包与车架外侧悬挂式电池包两种方式，有利于提高整车动力性能与续航历程；本发明将动力***中的高压附件部分以及动力电池***附件部分进行模块化设计以使得电动重卡可使用多种驱动形式并提高整车安全性与降低装配复杂性问题；电池包内部采用更为合理高低压分开布置与固定方式，有利于提高电池与整车的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为后背式电池包的电动重卡动力***结构示意图；
图2为动力电池***内高低压线束示意图；
图3为动力电池***原理简图；
图4为后背式电池包与车架两侧悬挂式电池包动力***结构示意图；
动力电池包1，电池接线盒BDU 2，电池控制***BMS 3，电池冷却单元4、5，动力电池安装框架6，电机控制器7，三相感应电机8，四合一控制器9，电动空压机10，电动转向泵11，PTC 12，PTC水泵13，VCU14，低压接线盒15，高压附件支架16，车架17，充电口18，动力电池高压线束19，电池正负接线口20，动力电池加热线束21，动力电池低压通讯线束22，控制线23，电池正极接线口24，电池负极接线口25，电池加热与低压接线口26，线夹27，车架外侧悬挂式电池包内部电池28，车架外侧悬挂式电池包29，橡胶护套30，电池搭铁线31。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种电动重卡车用动力***匹配布置方式，包括动力电池***、高压附件总成以及驱动电机***三部分。驱动电机***以及高压附件总成模块化布置于驾驶室下方既提高整车空间利用率以及整车安全性，也可降低装配复杂性。并且高压附件模块化布置设计可兼顾中央驱动与电驱桥驱动两种方式，也可以使后背式电池包与车架外侧悬挂式电池包两种方式同时布置，有利于提高整车动力性与续航里程。
动力电池***包括动力电池包1、动力电池安装框架6、电池冷却单元4和5、电池控制***BMS 3、电池接线盒BDU 2、充电口18以及电池内部高低压电线束。动力电池安装框架6采用后背式安装于驾驶室后侧，通过底座安装于车辆的车架17上。
在本发明实施例中，动力电池安装框架6采用轻量化设计，动力电池安装框架6外部为各矩形管焊接结构，矩形管留有安装孔，动力电池安装框架6设有电池托架层，电池托架层采用螺栓与矩形管固定连接，便于安装与拆卸；每个电池托架层开有高低压线束布置与固定的圆孔。即在本实施例中动力电池安装框架6外部结构采用矩形管状一体化装置作为整体框架支撑，框架内部采用U型钢板与L型钢板通过螺栓连接用于支撑内部电池，这种结构可便于电池拆卸和安装，U型钢板与L型钢板上开圆孔处理，可减轻重量，便于内部高压线束的布置与固定。
具体地，在本发明实施例中，动力电池安装框架6采用若干横梁与纵梁通过焊接和螺栓固定连接，包括第一纵列、第二纵列；第一纵列、第二纵列均包括第一层级、第二层级、第三层级、第四层级、第五层级、第六层级；第一纵列的第二、三层级，第三、四层级，第四、五层级，第五、六层级之间设有电池托架层，电池托架层外边沿设有U型钢板，与L型钢板固定连接，用于内部线束的布置与固定，加强动力电池安装框架整体结构强度；U型钢板底部一侧设有电池正极接线口24，另一侧设有电池负极接线口25，U型钢板底部中间设有圆孔，电池加热与低压接线口26通过该圆孔；所述线束采用线夹27进行固定；第二纵列的第一层级设有电池正负接线口20。U型钢板间设有动力电池低压通讯线束22和动力电池加热线束21；第一纵列的第六层级设有充电口；动力电池框架采用一体化设计方便更换电池时的安装与拆卸。
动力电池包1分为左右两组，通过螺栓安装于L型钢板上，背靠背分层布置于动力电池安装框架6内，电池各接线口分别朝外布置，便于线束的布置；动力电池***多个电池采用电池高压线束19电连接，并通过电池接线盒2进行串联，电池控制***BMS 3对动力电池包1采集电池信息并监控。电池正负接线口20包括电池正极接线口24、电池负极接线口25、电池加热与低压接口26，两组电池之间采用串联的方式，每组电池串联后接入电池接线盒2的电池正负接线口20。电池冷却单元4和5、电池控制***BMS 3、电池接线盒BDU 2均集成在动力电池安装框架6内，且置于动力电池包1的最上层电池上方，这种方式提高了电池***以及整车的集成度与空间利用率，动力电池安装框架最后采用钢板封闭，提高了安全性。电池控制***BMS 3分别与电池冷却单元4、5，电池接线盒BDU 2电连接，用于对电池SOC、温度、电压、电流监测控制，电池控制***BMS 3分别与电池冷却单元4、5，电池接线盒BDU 2间采用低压连接，电池控制***BMS 3通过两根控制线23与电池接线盒BDU 2连接。
动力电池***内部高低压电线束包括动力电池高压线束19、动力电池加热线束21、动力电池低压通讯线束22、电池搭铁线31以及控制线23。电池包内部高压线束与低压线束分开布置避免干扰，各线束通过适配线径的若干线夹27固定，动力电池加热线束与动力电池低压通讯线束共用同一线夹，电池接线盒2至四合一控制器9的高压线束通过动力电池安装框架6内预留的圆孔，并使用与线径匹配的若干橡胶护套30固定与防护。本实施例中，各动力电池间动力电池高压线束19、动力电池低压通讯线束22、动力电池加热线21各自串联后接入电池接线盒2，在使用线夹27与橡胶护套30固定与防护各类线束避免磨碰的同时，使其走向更为合理且满足经济性。电池搭铁线31用于保护内部电池，内部电池外缘的四角均有一个搭铁安装孔，电池搭铁线31一端连接搭铁安装孔，另一端连接动力电池安装框架每一层横梁上预留的安装孔处，动力电池包的每一块内部电池均需要一根电池搭铁线31。
高压附件总成包括高压附件支架16、四合一控制器9、电动空压机10、电动转向泵16、PTC 12、PTC水泵13、低压接线盒15、VCU14等，高压附件电器部分根据整车的实际需求合理布置与高压附件支架16上。高压附件支架16分为上下两层，整体使用长螺栓悬挂布置于车架内侧，放置于整车底盘前部，驾驶室下方，四合一控制器9、PTC 12与PTC水泵13置于高压附件支架16上层，四合一控制器9各类接口朝右纵梁方向，四合一控制器9位于车架左纵梁侧，PTC 12与PTC水泵13固定于车架右纵梁侧，这种便于四合一控制器9与PTC 12连接，其中PTC水泵13与PTC 12连接，PTC水泵13置于PTC 12的右侧。电动空压机10、电动转向泵11、低压接线盒15、VCU 14置于高压附件支架16下层。四合一控制器9具有电机驱动、高压配电、DC/DC、油泵/气泵四大功能，四合一控制器9一端电连接电池接线盒BDU 2，另一端电连接于其余上述高压附件剩余电器。
驱动电机***包括流三相感应电机8、电机控制器7，高压附件总成与驱动电机***中的电机控制器7进行模块化布置设计。交流三相感应电机8采用中央驱动的形式悬挂于车架中部，交流三相感应电机也可选用电驱桥形式悬置与车架后部；电机控制器7置于驾驶室下方高压附件支架16上，电机控制器7外接口朝后，一端由四合一控制器9获得高压电，另一端连接于交流三相感应电机8输出三相电驱动电机转动，进而使整车获得驱动力。
在本发明实施例中，高压附件总成与电机控制器7模块化布置设计，结构紧凑，布置合理，提高了整车的空间利用率，且置于驾驶室下方，提高了高压附件模块以及整车的安全性，同时此模块化设计降低了不同车型装配时的难度，有利于提高生产效率，具体的，高压附件总成与电机控制器7模块化可以兼顾中央驱动与电驱桥驱动两种形式。具体应用中，高压附件总成、总成内各电器附件与电机控制器布置方式保持不变，调整相应的电机控制器，增加电驱动桥总成，电机控制器与驱动桥集成，螺栓连接悬挂于车架17中后部分的内侧，交流三相感应电机8三相电高压线束从车架17左右内侧电连接驱动桥总成，就可实现电驱桥驱动。
高压附件总成布置不变，动力***可采用后背式与车架外侧悬挂式两种电池包形式，后背式电池包仍置于驾驶室后方，焊接于车架17上；车架17外侧悬挂式电池包29放置于底盘中部，后背式电池包后侧，采用螺栓固定于车架17外部两侧，车架外侧悬挂式电池包29内部电池28进行串联，具体的，车架外侧悬挂式电池包内部电池28同样采用左右两组，两侧电池分别再串联后背式电池包的两组电池，在实际应用中电池的数量以及功率大小是可选的。实施例中的这种布置方式增加了电池的总体积与电量，这样有利于提高续航能力。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动重卡车用动力***，其特征在于，包括：动力电池***、驱动电机***以及高压附件总成，动力电池***、驱动电机***、高压附件总成之间电连接；动力电池***包括：动力电池包、动力电池安装框架、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒、充电口以及高低压电线束，动力电池安装框架采用后背式固定于车架上方，动力电池包、电池冷却单元、电池控制***、电池接线盒固定于动力电池安装框架内，动力电池包布置方式包括：后背式与车架外侧悬挂式，用于提高整车动力性能与续航里程；驱动电机***包括：交流三相感应电机、电机控制器，交流三相感应电机安装方式包括：采用中央驱动的形式悬挂于车架中部，采用电驱桥形式悬挂于车架后部；电机控制器与高压附件总成模块化，用于实现车辆中央驱动或电驱桥驱动。
2.如权利要求1所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，高压附件总成包括：高压附件支架、四合一控制器、电动空压机、电动转向泵、PTC、PTC水泵、低压接线盒、VCU；高压附件支架包括上下两层，固定于车架内侧，四合一控制器、PTC与PTC水泵固定于高压附件支架上层，电动空压机、电动转向泵、低压接线盒、VCU固定于高压附件支架下层；四合一控制器与动力电池***的电池接线盒、电动空压机、电动转向泵、PTC、PTC水泵、低压接线盒、VCU电连接，用于实现电机驱动、高压配电、DC/DC、油泵/气泵功能。
3.如权利要求1所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，所述***还包括若干线夹，若干橡胶护套，用于固定与保护线束。
4.如权利要求1所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，动力电池包包括多个动力电池，左右分两组串联接入电池接线盒；动力电池安装框架外焊接有矩形管，矩形管设有安装孔；动力电池安装框架内设有电池托架层，与矩形管固定连接，用于放置动力电池包的内部电池，电池托架层设有圆孔，用于梳理和固定高低压线束。
5.如权利要求1所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，动力电池包安装方式包括：后背式、车架外侧悬挂式；采用后背式则动力电池包与驾驶室后方的车架固定连接，采用车架外侧悬挂式则动力电池包固定于底盘中部，后背式电池包后侧；车架外侧悬挂式电池包内部电池串联后与后背式电池包的电池串联；动力电池包内部电池外边缘的四角均设有搭铁安装孔。
6.如权利要求4所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，电池控制***与电池冷却单元、电池接线盒电连接，用于检测电池SOC、温度、电压、电流。
7.如权利要求2所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，高压附件总成模块化固定于车底盘前部，驾驶室下方；驱动电机***的电机控制器固定于高压附件支架下层，电机控制器外接口一端与四合一控制器电连接，用于给四合一控制器提供高压电，一端与交流三相感应电机电连接，用于驱动电机转动。
8.如权利要求1所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，动力电池***的电池接线盒包括电池正极接线口、电池负极接线口、电池加热与低压接线口，动力电池包的内部电池包括两组电池，两组电池串联连接后，接入电池接线盒的电池正极与电池负极接线口。
9.如权利要求1或5所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，动力电池***的高低压线束包括：动力电池高压线束、动力电池低压通讯线束、动力电池加热线束、控制线、电池搭铁线；动力电池包内部的高压线束与低压线束分开布置，避免干扰；各线束通过线夹固定高压线束，动力电池加热线束与动力电池低压通讯线束共用同一线夹，电池接线盒高压线束通过电池安装框架的圆孔与四合一控制器连接，经过圆孔的线束设有与线径匹配的橡胶护套，用于固定与保护线束；电池搭铁线一端与内部电池的搭铁安装孔固定连接，另一端与动力电池安装框架预留的安装孔固定连接。
10.如权利要求2所述的电动重卡车用动力***，其特征在于，四合一控制器固定于车架左纵梁侧，PTC、PTC水泵固定于车架右纵梁侧，PTC水泵与PTC连接，PTC水泵置于PTC右侧。
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