《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》是蔚來汽車有限公司於2015年9月28日申請的專利，該專利的公布號為CN105216598A，授權公布日為2016年1月6日，發明人是柴旭、黃晨東、何彬、蘭紅玉、劉夢洋、任誼濱、梁博之、柴少彪。
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》提供一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車。所述汽車用的電驅動系統包括：逆變器單元，用於將外部供給來的直流電能轉換成交流電；電動機單元，用於將來自所述逆變器單元的交流電能轉變成機械轉動，從輸出軸輸出；變速箱單元，使從輸入軸傳遞來的轉動減速後輸出。電動機單元、變速箱單元、逆變器單元分別具有相對獨立的封裝殼體，並以電動機單元和逆變器單元沿變速箱單元的輸入軸的軸向將變速箱單元夾在中間的方式，可拆卸地相互固定連線在一起。逆變器單元的封裝殼體的所述軸向上的厚度最小。
2020年7月14日，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車
- 申請人：蔚來汽車有限公司
- 申請日：2015年9月28日
- 申請號：201510629084X
- 公布號：CN105216598A
- 公布日：2016年1月6日
- 發明人：柴旭、黃晨東、何彬、蘭紅玉、劉夢洋、任誼濱、梁博之、柴少彪
- 地址：中國香港中環夏愨道12號美國銀行大廈502室
- Int. Cl.：B60K1/00(2006.01)I、H02K7/00(2006.01)I
- 代理機構：北京市天達律師事務所
- 代理人：張嵩、龔建華
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電動汽車或混合動力汽車由於利用了電能作為動力源，相比傳統的單純以汽油或柴油等為動力源的汽車，在減低排放量、節約能源等方面具有顯著優勢，故在當今推動綠色環保的時代，正逐漸成為汽車產業發展的趁勢所向。
在上述以電能為動力源的驅動系統中，基於成本、結構複雜度、維修便利性、以及工作效率等觀點，通常採用交流電動機（以下簡稱作電動機）作為動力輸出源。然而，作為電動汽車或混合動力汽車中的儲能系統（電池組等），其輸出的是直流電，故為驅動交流電動機，需要在儲能系統和交流電動機之間配置逆變器，以將直流電轉換成交流電供給電動機。電動機以從逆變器供給來的交流電為電源進行工作，其輸出軸連線至變速箱，被變速箱減速後提供給車輪，使之轉動。
為多和寒備保證逆變器和電動機的輸出功率，不得不加大其外形尺寸，這將導致驅動系統整體占用空間的增大，與儘可能確保汽車的乘用空間形成矛盾。尤其是汽車的後輪位置，由危連去於沒有車頭髮動機艙那樣的可供配置尺寸較大的電驅動系統的空間，故無法針對後輪的驅動配置這樣的電驅動系統，不得不另行設計驅動系統的原理及布置，導致成本的增加。
在專利文獻1中，公開了一種橫置式排布的緊湊型電驅動系統，其將逆變器、變速箱、電動機沿變速箱的輸入軸方向並排地直線排布，從而減小了電驅動系統的縱向高度，能夠節省電驅動系統的縱向占用空間。[專利文獻1]US9030063（B2）
發明內容
專利目的
然而，在該專利文獻1記載的發明中，將逆變器、變速箱、電動機橫向排布後，電驅動系統的橫向尺寸變得過大，在空間布置上仍然無法滿足車軸安裝空間的要求洪擊，尤其是在安裝空間更加受限的後輪車軸，無法採用該電驅動系統進行後輪驅動，故需要另行開發設計一套後輪驅動用的驅動或動力傳遞系統，導致設計、生產、維護等成本的增加。
另外，在專利文獻1記載的發明中，該電驅動系統熱旬重是被集成為一體，被封裝在一個殼體中的，這將導致電驅動系統在生產下線測試或後期維修時，無法針對逆變器、變速箱、電動機按單元分別進行測試或維修、更換，導致測試和維修成本嫌艱霉的加大。
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》是鑒於上述2015年9月之前的技術存在的問題而研發的，其目的之一在於提屑遙道漿供一種進一步縮短了橫向尺寸的汽車用的電驅動系統。此外，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的另一目的在於提供一種既結構緊湊，又便於測試和維修的汽車用的電驅動系統。另外，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的再一個目的在於提供一種提高了逆變器單元與電動機單元的電連線的絕緣保護的汽車用的電驅動系統。在此需要說明的是，上述各目的僅為該發明的技術效果的例示，並非要求該發明必須同時實現上述全部目的。
技術方案
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》一個方案的汽車用的電驅動系統包括：逆變器單元，用於將外部供給來的直流電能轉換成交流電；電動機單元，用於將來自所述逆變器單元的交流電能轉變成機械轉動，從輸出軸輸出；變速箱單元，使從輸入軸傳遞來的轉動減速後輸出。所述電動機單元、所述變速箱單元、所述逆變器單元分別具有相對獨立的封裝殼體，並以所述電動機單元和所述逆變器單元沿所述變速箱單元的所述輸入軸的軸向將所述變速主腿元箱單元夾在中間的方式，可拆卸地相互固定連線在一起。所述逆變器單元的所述封裝殼體的所述軸向上的厚度最小。
所述逆變器單元內可以包含一塊或多塊逆變器電路板，所述逆變器電路板被以其電路板面大致垂直於所述軸向的方式配置。
所述逆變器單元的所述封裝殼體可以是底面形狀與其內部的各電路板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀。
所述變速箱單元內可以設有隔板，將變速箱單元內劃分成齒輪傳動腔和用於插通所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路的乾腔，所述乾腔可以包括使所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路相對接的對接區域。
所述電連線線路可以有多組連線線。可以在所述對接區域內設有絕緣塊，所述絕緣塊可以帶有使所述電連線線路的各組連線線間絕緣隔離的絕緣格柵。
所述電連線線路可以是母排。所述電動機單元的母排與所述逆變器單元的母排可以在所述對接區域上下層疊，並以可拆卸的連線方式相互連線。
可以是所述電動機單元的所述輸出軸為具有內花鍵的空心軸，所述變速箱單元的所述輸入軸為從所述變速箱單元的封裝殼體伸出的、前端具有外花鍵的軸。所述變速箱單元的所述輸入軸插入所述電動機單元的所述輸出軸內，其所述外花鍵與所述電動機單元的所述輸出軸的所述內花鍵配合聯接，使得所述變速箱單元的所述輸入軸隨所述電動機單元的所述輸出軸的旋轉而旋轉。
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的另一方案是一種汽車，其採用如上所述的汽車用的電驅動系統作為前輪驅動系統。
所述汽車可以還採用同樣的另一套上述汽車用的電驅動系統作為後輪驅動系統。
附圖說明
圖1是示意性地表示被配置於電動汽車的《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統及其相關係統的圖。
圖2是表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統的圖，其中圖2的（a）是示意性地表示電驅動系統組裝後的外觀的主視圖；圖2的（b）是示意性地表示組裝後的電驅動系統的縱向剖視圖。
圖3是示意性地表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式中的絕緣塊的構造及其安裝位置的圖，圖3的（a）和（b）分別是用於說明圖2的（a）中所示的變速箱單元的逆變器側殼體及裝配在其對接區域的絕緣塊的左視圖和俯視圖。
圖4是用於說明作為對比例的專利文獻1所公開的逆變器內部電路PCB板的安裝方式的圖。
圖5是示意性地表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電動機單元、變速箱單元、逆變器單元的裝配關係的爆炸圖。
技術領域
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》涉及汽車用的電驅動系統，尤其涉及以電動機為動力輸出源的電動汽車或混合動力汽車用的緊湊型電驅動系統。
權利要求
1.一種汽車用的電驅動系統，其特徵在於，包括：逆變器單元，用於將外部供給來的直流電能轉換成交流電，電動機單元，用於將來自所述逆變器單元的交流電能轉變成機械轉動，從輸出軸輸出，以及變速箱單元，使從輸入軸傳遞來的轉動減速後輸出；其中，所述電動機單元、所述變速箱單元、所述逆變器單元分別具有相對獨立的封裝殼體，並以所述電動機單元和所述逆變器單元沿所述變速箱單元的所述輸入軸的軸向將所述變速箱單元夾在中間的方式，可拆卸地相互固定連線在一起；所述逆變器單元的所述封裝殼體的所述軸向上的厚度最小。
2.如權利要求1所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述逆變器單元內包含一層或多層逆變器電路板，所述逆變器電路板被以其電路板面大致垂直於所述軸向的方式配置。
3.如權利要求2所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述逆變器單元的所述封裝殼體是外形與其內部的各電路板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀。
4.如權利要求1至3的任一項所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述變速箱單元內設有隔板，將變速箱單元內劃分成齒輪傳動腔和用於插通所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路的乾腔；所述乾腔包括使所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路相對接的對接區域。
5.如權利要求4所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電連線線路有多組連線線；在所述對接區域內設有絕緣塊，所述絕緣塊帶有使所述電連線線路的各組連線線間絕緣隔離的絕緣格柵。
6.如權利要求5所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電連線線路是母排；所述電動機單元的母排與所述逆變器單元的母排在所述對接區域上下層疊，並以可拆卸的連線方式相互連線。
7.如權利要求1所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電動機單元的所述輸出軸為具有內花鍵的空心軸；所述變速箱單元的所述輸入軸為從所述變速箱單元的封裝殼體伸出的、前端具有外花鍵的軸；所述變速箱單元的所述輸入軸插入所述電動機單元的所述輸出軸內，其所述外花鍵與所述電動機單元的所述輸出軸的所述內花鍵配合聯接，使得所述變速箱單元的所述輸入軸隨所述電動機單元的所述輸出軸的旋轉而旋轉。
8.一種汽車，採用如權利要求1至7的任一項所述的汽車用的電驅動系統作為前輪驅動系統。
9.如權利要求8所述的汽車，其特徵在於，還採用如權利要求1至7的任一項所述的汽車用的電驅動系統作為後輪驅動系統。
實施方式
下面將基於附圖具體說明《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的實施方式，在各附圖中，對相同或等同的構成要素標註了相同的標號，並適當省略其說明。
圖1是示意性地表示被配置於電動汽車的《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統及其相關係統的圖。在該圖1中，以電動汽車為例，表示出《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統及其相關係統的配置，省略了電動汽車所需的其它系統的表示。如圖1所示，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電動汽車包括電驅動系統10、動力控制系統20、能量儲存系統30、前輪半軸40、後輪半軸50。其中，電驅動系統10包括逆變器單元100、變速箱單元200、以及作為交流電動機的電動機單元300，逆變器單元100接受來自能量儲存系統30（可以是車載儲能式電源或燃料電池電源等電池組）的直流電能，在動力控制系統20的功率控制下將直流電轉換成交流電提供給電動機單元300，電動機單元300內的轉子在交流電所產生的磁場的作用下旋轉，從而將電能轉變成機械轉動力，通過輸出軸將該轉動力輸出至變速箱單元200，變速箱單元200通過其內部的各齒輪機構的配合使該轉動減速，並經過差速齒輪的調整後，輸出至車輪的半軸（前輪半軸40、後輪半軸50），驅動車輪轉動。
圖2是表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統的圖，其中圖2的（a）是示意性地表示電驅動系統組裝後的外觀的主視圖；圖2的（b）是示意性地表示組裝後的電驅動系統的縱向剖視圖。下面基於圖2具體說明該實施方式的電驅動系統的結構特徵。
如圖2的（a）和（b）所示，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100擁有各自獨立的封裝殼體，分別構成相對獨立的單元。電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100沿變速箱單元200的輸入軸202的方向（同時也是電動機單元300的輸出軸303的方向，以下簡稱作軸向）橫向排布在一條直線上。電動機單元300的輸出軸側的法蘭連線面309與變速箱單元200的電動機側殼體210的法蘭連線面通過螺栓可拆裝地連線，變速箱單元200的逆變器側殼體211的法蘭連線面與逆變器單元100的法蘭連線面106通過螺栓可拆裝地連線。
需要說明的是，在該實施方式中，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100三者間是通過螺栓連線實現可拆裝的機械連線的，但也可以採用卡扣連線、鉸鏈連線等其它可拆裝的機械或非機械連線方式，根據需要，連線面也可以不是法蘭面。由此，能將電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100分別作為一個整體地方便拆裝，故便於各單元的測試及維護、維修。
圖2的（b）中示意性地表示了電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100各自的主要內部構造。另外，在圖2中省略了各單元的冷卻系統及具體電子電路的圖示。
（電動機單元）如圖2的（b）所示，電動機單元300包括與殼體相對固定的定子301、基於定子301通電後產生的磁場而旋轉的轉子302、與轉子301相對固定並一體地旋轉的輸出軸303、在輸出軸303的兩端側分別可旋轉地支承輸出軸303的兩組軸承304及305、以及與定子301電連線的用於給電動機單元300供電的母排307。其中，輸出軸303為空心軸構造，在空心軸的內側設有用於與變速箱單元200的輸入軸的外花鍵相配合的內花鍵306。
（變速箱單元）如圖2的（b）所示，變速箱單元200的電動機側殼體210與逆變器側殼體211所圍成的腔體被內部的隔板212劃分成圖中上方的乾腔201和圖中下方的密閉的齒輪傳動腔213。乾腔201內不充填潤滑油，在乾腔201的靠電動機單元300側的端面形成有用於插通電動機單元300的母排307的母排穿孔。另外，在逆變器側殼體211的隔板212上方，形成為向圖中上方開口的凹槽構造，成為電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域214。在變速箱單元200的逆變器側殼體211的與逆變器單元100連線的法蘭連線面上、在與對接區域214對應的區域形成有用於插通逆變器單元100的母排105的母排穿孔。另外，在對接區域214內固定有絕緣塊209，介由各母排穿孔插入到對接區域214的母排307和母排105上下交疊在絕緣塊209上，通過用螺栓穿過母排307和母排105各自的交疊處所設的用於對接的螺栓孔並進行螺固，使得電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105電連線，並相對固定於變速箱單元200的逆變器側殼體211。關於絕緣塊209的具體構造，將在後面詳細說明。
在變速箱單元200的齒輪傳動腔213設有從變速箱單元200的電動機側殼體210向外部伸出的前端帶有與電動機單元300的輸出軸的內花鍵相配合的外花鍵的輸入軸202、可旋轉地支承輸入軸202的兩組軸承215和216、與輸入軸202相嚙合並隨著輸入軸202的旋轉而旋轉的小齒輪203、與小齒輪203相嚙合並隨著小齒輪203旋轉而旋轉的大齒輪204、與大齒輪204相配合的差速齒輪組205、作為差速齒輪組205的輸出的輸出半軸215a和215b、以及分別可旋轉地支承輸出半軸215a和215b的軸承207a和207b。在齒輪傳動腔213內，為潤滑各齒輪組的旋轉而填充有潤滑油，為防止潤滑油泄漏而在輸入軸202從變速箱單元200的電動機側殼體210伸出的部位設有油封構件216。
如上所述變速箱單元200的齒輪傳動腔內要填充潤滑油，故用於防止潤滑油泄漏的油封構件216的作用就較為重要。若採用變速箱單元200的輸入軸為內花鍵的空心軸、使電動機的輸出軸插入變速箱單元200並花鍵聯接的構造，則油封構件216可能會在後期的測試或維修過程中因電動機的花鍵輸出軸的多次插入、拔出等而受到損害或縮短壽命。而電動機單元300內並不填充潤滑油等，無需油封構件，故通過如該實施方式那樣採用使變速箱單元200的輸入軸202為伸出變速箱的帶外花鍵的軸、使電動機單元300的輸出軸為內花鍵空心軸的構造，能減少在後期的測試或維修過程中使變速箱單元200的油封構件受到損害或縮短壽命的情況，使油封構件216與輸入軸202的配合保持生產下線時的水準。
此外，在該實施方式中，為便於說明，以單速的固定齒比變速箱為例說明了變速箱單元200，但當然也可以採用多速變速箱等。
（絕緣塊）圖3是示意性地表示絕緣塊209的構造及其安裝位置的圖。圖3的（a）和（b）分別是用於說明圖2的（a）中所示的變速箱單元200的逆變器側殼體211及裝配在其對接區域214的絕緣塊209的左視圖和俯視圖。
如圖3的（a）所示，在變速箱單元200的逆變器側殼體211的隔板212上方，形成有供電動機單元300的母排307和逆變器單元100的母排105穿過的開窗217。即，該開窗217沿軸向貫穿變速箱單元200的逆變器側殼體211。由該開窗217和隔板212圍成的凹槽空間構成電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域214。在該對接區域214內設有絕緣塊209，絕緣塊209通過螺栓連線固定於逆變器側殼體211。絕緣塊209可採用各種無機、有機或混合絕緣材料，只要具有設計所需的絕緣性能即可。
如圖3的（a）所示，絕緣塊209上設有沿母排走線方向延伸的、向上方突起的絕緣格柵218。在該實施方式中，電動機單元300和逆變器單元100分別設有三條由銅或其它導電材料製成的母排相對接，故絕緣塊209共設有四個絕緣格柵218，相鄰的絕緣格柵218間形成供母排307和母排105交疊對接的對接空間。
如圖3的（b）所示，在每個對接空間處設有用於螺固母排307和母排105的螺栓孔219。在實際進行裝配時，使對應的母排307和母排105在絕緣塊的對應的對接空間內上下交疊，並使各母排的螺栓孔與該對接空間的螺栓孔在上下方向上同軸地對準，用螺栓穿過已對準的母排307、母排105後螺固於對接空間的螺栓孔，使三者相對固定。或者也可以使絕緣塊209的螺栓孔為穿透孔，並在逆變器側殼體211的相應位置設定螺栓盲孔，使螺栓穿過已對準的母排307、母排105及對接空間的螺栓孔後，螺固於逆變器側殼體211的相應的螺栓盲孔中，使得母排307、母排105、絕緣塊209、逆變器側殼體211四者相對固定。
在專利文獻1所公開的技術中，其逆變器和電動機之間也採用了母排來進行電連線，每個母排採用12厘米長、2厘米寬、0.5厘米厚量級的導電材料製成，以保證其剛性。與此不同，在該實施方式中，由於在電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域還設定有絕緣塊209，絕緣塊209的絕緣格柵218能夠作為使各三組平行延伸的母排的絕緣構件發揮作用，同時各絕緣格柵218之間所形成的對接空間還作為承載母排的支承構件發揮作用。因此，與專利文獻1所公開的技術相比，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》能夠降低母排的剛性要求，節省材料成本，同時還能有效地防止用於對接母排的螺栓在長期使用過程中因顛簸等而造成鬆動時母排間發生短路、造成電驅動系統重大故障的情況。
另外，在以上的說明中，對於各母排與絕緣塊和/或變速箱殼體的固定，以螺栓連線為例進行了說明，該連線方式不限於螺栓連線，還可以是卡扣連線、鉸鏈連線等其它可拆裝方式的機械或非機械連線方式。由此，能方便地將各部件拆裝，便於各部件的測試、維護、維修。
（逆變器單元）下面說明該實施方式的逆變器單元及其內部電路板的排布方式。在《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》中，逆變器為直流/交流（DC/AC）電能變換器，用於將能量儲存系統30供給的直流電源變換為驅動電動機單元300（交流電動機）所需的交流電源。在《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》中，逆變器單元300可以是有源逆變器、無源逆變器、以及多種不同組合的高性能DC/AC電能變換器。
在說明該實施方式的逆變器單元100的殼體內的逆變器電路PCB板及其相關元器件的排布方式前，先利用圖4簡要說明作為對比例的專利文獻1中的逆變器內部電路PCB板及其相關元器件的排布方式。圖4對應於專利文獻1的附圖8，展示了逆變器內部電路PCB板的安裝方式。在圖4中，虛線框400示意性地表示其逆變器的外殼，標號401表示逆變器電路PCB板的安裝基座，標號402表示逆變器電路PCB板的安裝接口，標號403表示逆變器電路PCB板。需要說明的是，在專利文獻1所公開的技術中，逆變器電路共有三塊PCB板，圖4中僅示出其中一塊PCB板403。三塊PCB板403分別插裝在與變速箱集成為一體的安裝基座上所設的安裝接口402中，三塊PCB板呈三角狀排布。如圖4所示，專利文獻1的逆變器中的逆變器電路PCB板403是沿與變速箱輸入軸平行的方向（以下稱作軸向）裝配的，在外部套裝逆變器外殼後，逆變器的軸向長度必然要大於PCB板403的軸向長度，造成逆變器的軸向長度過長，進而導致電驅動系統整體的軸向長度過長。此外，其三塊PCB板403呈三角狀排布，而逆變器外殼400為圓筒形狀，PCB板403與外殼400間的無用空間過大，既造成空間的浪費，又不利於PCB板的減震等保護措施的構建。
如圖2的（b）所示，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的逆變器單元中主要包含兩層逆變器電路PCB板101、102，其上分別安裝有各種用於實現逆變器功能的電子元器件。由於逆變器的電路構成及DC/AC變換原理等並非《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的發明點所在，可採用各種2015年9月之前的逆變器電路原理及構成，故在此省略其詳細的說明。兩層PCB板101、102沿與變速箱單元200的輸入軸方向（以下稱作軸向）大致垂直的方向排布，靠近逆變器單元100的法蘭連線面106的PCB板101與逆變器單元100的殼體之間、以及各PCB板之間通過多根沿軸向延伸的固定柱103相互固定，由此，各PCB板被以層疊的方式固定在逆變器單元100的外殼之內。當然，各PCB板之間也可以不彼此連線固定，而是分別固定於逆變器單元100的殼體。
逆變器單元100的殼體是底面形狀與其內部的各PCB板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀，在該實施方式中，由於各PCB板101、102的形狀為四邊形，故逆變器單元100的外殼為具有長方體形狀的箱體。
以層疊方式裝配在一起後的逆變器電路PCB板101、102的軸向厚度小於PCB板本身的長度和寬度，故通過這樣排布逆變器單元100內的各PCB板及其相關元器件，能縮短逆變器單元100的軸向長度，進而縮短電驅動系統整體的軸向長度。此外，由於逆變器單元100的外殼是底面形狀與其內部的各PCB板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀，故各PCB板與外殼組裝後的內部空間利用率較高，且便於構建有效的電路板保護措施。
另外，在以上的該實施方式的說明中說明了逆變器單元100內裝有兩塊逆變器電路PCB板的例子，但該PCB板的數量顯然不限於此，也可以只有一層PCB板，或者是有更多層PCB板的層疊，只要保證逆變器單元100的封裝殼體的各方向的厚度中、所述軸向上的厚度最小即可。
圖5是示意性地表示該實施方式的電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100的裝配關係的爆炸圖。如圖5所示，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100沿變速箱單元200的輸入軸202的軸向（圖中單點劃線所示）排布，變速箱單元200的輸入軸202從電動機側殼體210的輸入軸通孔伸出後伸入電動機單元300的作為空心軸的輸出軸303中，其外花鍵與電動機單元300的輸出軸303內的內花鍵配合聯接而能夠隨輸出軸303一體地旋轉。同時，電動機單元300的母排307伸入變速箱單元200的乾腔中，從變速箱單元200的逆變器側殼體211的隔板上方的開窗伸出後，在絕緣塊209的絕緣格柵的導向作用下進入母排對接區域214。此外，逆變器單元100的與其內部逆變器電路PCB板所在的平面大致平行的法蘭連線面沿變速箱單元200的輸入軸202的軸向螺固於變速箱單元200的逆變器側殼體211，同時逆變器單元100的母排105從變速箱單元200的逆變器側殼體211的開窗伸入到對接區域214，與電動機單元300的母排307上下層疊。最後，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100間分別以例如螺栓連線等可拆卸的機械或非機械連線方式相對固定，構成電驅動系統。
與專利文獻1等2015年9月之前技術的橫置式緊湊型電驅動系統相比，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的緊湊型電驅動系統的軸向長度被進一步壓縮，從而不僅能配置於車輛的前軸，還能配置於車輛的後軸作為驅動系統。作為一例，基於專利文獻1的緊湊型電驅動系統實際產品的軸向總長度約在880cm以上，無法滿足裝配空間受到極大限制的車輛後軸的安裝空間要求，而《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的緊湊型電驅動系統由於至少進一步壓縮了逆變器單元的軸向長度，故能將電驅動系統整體的軸向長度控制在700cm左右，從而能將同樣設計的電驅動系統既安裝在車輛前軸處，又安裝在車輛後軸處，以簡單的設計和結構實現車輛的四輪驅動需求。
此外，由於《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的變速箱單元設有用於穿插電動機單元與逆變器單元的電連線線路的乾腔，能將電驅動系統的連線線埋入殼體之內，從而能夠避免電連線線路受到外部的泥水或內部的潤滑油等的影響，同時能使電驅動系統整體更加簡潔，減少了外部走線的干擾、確保了絕緣性。
另外，由於《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》在電動機單元與逆變器單元的電連線線路的對接區域還設有帶絕緣格柵的絕緣塊，故能增加各電連線線路間的絕緣性。同時，由於絕緣格柵的隔離作用，電連線線路無需如專利文獻1的技術那樣為確保剛性而採用厚度較厚的母排，可以選用厚度較薄、剛性較低的母排，或者選用導電性更好但自身剛性較低的導電材料，增加了設計和材料選用的自由度。或者，也可以採用傳統的具有柔性的線束來作為電連線線路，但相比於傳統的採用線束連線逆變器和電動機的驅動系統，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統的排布方式能使連線線束更短，從而顯著簡化系統設計、大幅減輕重量、降低逆變器與電動機之間的電流損耗。另外，該實施方式中例示了逆變器通過三條母排為電機提供三相交流電的方式，但母排數量不限於此，也可以根據電機的類型等設定兩條或多於三條的母排。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》是鑒於上述2015年9月之前的技術存在的問題而研發的，其目的之一在於提供一種進一步縮短了橫向尺寸的汽車用的電驅動系統。此外，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的另一目的在於提供一種既結構緊湊，又便於測試和維修的汽車用的電驅動系統。另外，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的再一個目的在於提供一種提高了逆變器單元與電動機單元的電連線的絕緣保護的汽車用的電驅動系統。在此需要說明的是，上述各目的僅為該發明的技術效果的例示，並非要求該發明必須同時實現上述全部目的。
技術方案
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》一個方案的汽車用的電驅動系統包括：逆變器單元，用於將外部供給來的直流電能轉換成交流電；電動機單元，用於將來自所述逆變器單元的交流電能轉變成機械轉動，從輸出軸輸出；變速箱單元，使從輸入軸傳遞來的轉動減速後輸出。所述電動機單元、所述變速箱單元、所述逆變器單元分別具有相對獨立的封裝殼體，並以所述電動機單元和所述逆變器單元沿所述變速箱單元的所述輸入軸的軸向將所述變速箱單元夾在中間的方式，可拆卸地相互固定連線在一起。所述逆變器單元的所述封裝殼體的所述軸向上的厚度最小。
所述逆變器單元內可以包含一塊或多塊逆變器電路板，所述逆變器電路板被以其電路板面大致垂直於所述軸向的方式配置。
所述逆變器單元的所述封裝殼體可以是底面形狀與其內部的各電路板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀。
所述變速箱單元內可以設有隔板，將變速箱單元內劃分成齒輪傳動腔和用於插通所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路的乾腔，所述乾腔可以包括使所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路相對接的對接區域。
所述電連線線路可以有多組連線線。可以在所述對接區域內設有絕緣塊，所述絕緣塊可以帶有使所述電連線線路的各組連線線間絕緣隔離的絕緣格柵。
所述電連線線路可以是母排。所述電動機單元的母排與所述逆變器單元的母排可以在所述對接區域上下層疊，並以可拆卸的連線方式相互連線。
可以是所述電動機單元的所述輸出軸為具有內花鍵的空心軸，所述變速箱單元的所述輸入軸為從所述變速箱單元的封裝殼體伸出的、前端具有外花鍵的軸。所述變速箱單元的所述輸入軸插入所述電動機單元的所述輸出軸內，其所述外花鍵與所述電動機單元的所述輸出軸的所述內花鍵配合聯接，使得所述變速箱單元的所述輸入軸隨所述電動機單元的所述輸出軸的旋轉而旋轉。
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的另一方案是一種汽車，其採用如上所述的汽車用的電驅動系統作為前輪驅動系統。
所述汽車可以還採用同樣的另一套上述汽車用的電驅動系統作為後輪驅動系統。
附圖說明
圖1是示意性地表示被配置於電動汽車的《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統及其相關係統的圖。
圖2是表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統的圖，其中圖2的（a）是示意性地表示電驅動系統組裝後的外觀的主視圖；圖2的（b）是示意性地表示組裝後的電驅動系統的縱向剖視圖。
圖3是示意性地表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式中的絕緣塊的構造及其安裝位置的圖，圖3的（a）和（b）分別是用於說明圖2的（a）中所示的變速箱單元的逆變器側殼體及裝配在其對接區域的絕緣塊的左視圖和俯視圖。
圖4是用於說明作為對比例的專利文獻1所公開的逆變器內部電路PCB板的安裝方式的圖。
圖5是示意性地表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電動機單元、變速箱單元、逆變器單元的裝配關係的爆炸圖。
技術領域
《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》涉及汽車用的電驅動系統，尤其涉及以電動機為動力輸出源的電動汽車或混合動力汽車用的緊湊型電驅動系統。
權利要求
1.一種汽車用的電驅動系統，其特徵在於，包括：逆變器單元，用於將外部供給來的直流電能轉換成交流電，電動機單元，用於將來自所述逆變器單元的交流電能轉變成機械轉動，從輸出軸輸出，以及變速箱單元，使從輸入軸傳遞來的轉動減速後輸出；其中，所述電動機單元、所述變速箱單元、所述逆變器單元分別具有相對獨立的封裝殼體，並以所述電動機單元和所述逆變器單元沿所述變速箱單元的所述輸入軸的軸向將所述變速箱單元夾在中間的方式，可拆卸地相互固定連線在一起；所述逆變器單元的所述封裝殼體的所述軸向上的厚度最小。
2.如權利要求1所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述逆變器單元內包含一層或多層逆變器電路板，所述逆變器電路板被以其電路板面大致垂直於所述軸向的方式配置。
3.如權利要求2所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述逆變器單元的所述封裝殼體是外形與其內部的各電路板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀。
4.如權利要求1至3的任一項所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述變速箱單元內設有隔板，將變速箱單元內劃分成齒輪傳動腔和用於插通所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路的乾腔；所述乾腔包括使所述電動機單元與所述逆變器單元的電連線線路相對接的對接區域。
5.如權利要求4所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電連線線路有多組連線線；在所述對接區域內設有絕緣塊，所述絕緣塊帶有使所述電連線線路的各組連線線間絕緣隔離的絕緣格柵。
6.如權利要求5所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電連線線路是母排；所述電動機單元的母排與所述逆變器單元的母排在所述對接區域上下層疊，並以可拆卸的連線方式相互連線。
7.如權利要求1所述的汽車用的電驅動系統，其特徵在於，所述電動機單元的所述輸出軸為具有內花鍵的空心軸；所述變速箱單元的所述輸入軸為從所述變速箱單元的封裝殼體伸出的、前端具有外花鍵的軸；所述變速箱單元的所述輸入軸插入所述電動機單元的所述輸出軸內，其所述外花鍵與所述電動機單元的所述輸出軸的所述內花鍵配合聯接，使得所述變速箱單元的所述輸入軸隨所述電動機單元的所述輸出軸的旋轉而旋轉。
8.一種汽車，採用如權利要求1至7的任一項所述的汽車用的電驅動系統作為前輪驅動系統。
9.如權利要求8所述的汽車，其特徵在於，還採用如權利要求1至7的任一項所述的汽車用的電驅動系統作為後輪驅動系統。
實施方式
下面將基於附圖具體說明《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的實施方式，在各附圖中，對相同或等同的構成要素標註了相同的標號，並適當省略其說明。
圖1是示意性地表示被配置於電動汽車的《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統及其相關係統的圖。在該圖1中，以電動汽車為例，表示出《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統及其相關係統的配置，省略了電動汽車所需的其它系統的表示。如圖1所示，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電動汽車包括電驅動系統10、動力控制系統20、能量儲存系統30、前輪半軸40、後輪半軸50。其中，電驅動系統10包括逆變器單元100、變速箱單元200、以及作為交流電動機的電動機單元300，逆變器單元100接受來自能量儲存系統30（可以是車載儲能式電源或燃料電池電源等電池組）的直流電能，在動力控制系統20的功率控制下將直流電轉換成交流電提供給電動機單元300，電動機單元300內的轉子在交流電所產生的磁場的作用下旋轉，從而將電能轉變成機械轉動力，通過輸出軸將該轉動力輸出至變速箱單元200，變速箱單元200通過其內部的各齒輪機構的配合使該轉動減速，並經過差速齒輪的調整後，輸出至車輪的半軸（前輪半軸40、後輪半軸50），驅動車輪轉動。
圖2是表示《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的電驅動系統的圖，其中圖2的（a）是示意性地表示電驅動系統組裝後的外觀的主視圖；圖2的（b）是示意性地表示組裝後的電驅動系統的縱向剖視圖。下面基於圖2具體說明該實施方式的電驅動系統的結構特徵。
如圖2的（a）和（b）所示，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100擁有各自獨立的封裝殼體，分別構成相對獨立的單元。電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100沿變速箱單元200的輸入軸202的方向（同時也是電動機單元300的輸出軸303的方向，以下簡稱作軸向）橫向排布在一條直線上。電動機單元300的輸出軸側的法蘭連線面309與變速箱單元200的電動機側殼體210的法蘭連線面通過螺栓可拆裝地連線，變速箱單元200的逆變器側殼體211的法蘭連線面與逆變器單元100的法蘭連線面106通過螺栓可拆裝地連線。
需要說明的是，在該實施方式中，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100三者間是通過螺栓連線實現可拆裝的機械連線的，但也可以採用卡扣連線、鉸鏈連線等其它可拆裝的機械或非機械連線方式，根據需要，連線面也可以不是法蘭面。由此，能將電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100分別作為一個整體地方便拆裝，故便於各單元的測試及維護、維修。
圖2的（b）中示意性地表示了電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100各自的主要內部構造。另外，在圖2中省略了各單元的冷卻系統及具體電子電路的圖示。
（電動機單元）如圖2的（b）所示，電動機單元300包括與殼體相對固定的定子301、基於定子301通電後產生的磁場而旋轉的轉子302、與轉子301相對固定並一體地旋轉的輸出軸303、在輸出軸303的兩端側分別可旋轉地支承輸出軸303的兩組軸承304及305、以及與定子301電連線的用於給電動機單元300供電的母排307。其中，輸出軸303為空心軸構造，在空心軸的內側設有用於與變速箱單元200的輸入軸的外花鍵相配合的內花鍵306。
（變速箱單元）如圖2的（b）所示，變速箱單元200的電動機側殼體210與逆變器側殼體211所圍成的腔體被內部的隔板212劃分成圖中上方的乾腔201和圖中下方的密閉的齒輪傳動腔213。乾腔201內不充填潤滑油，在乾腔201的靠電動機單元300側的端面形成有用於插通電動機單元300的母排307的母排穿孔。另外，在逆變器側殼體211的隔板212上方，形成為向圖中上方開口的凹槽構造，成為電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域214。在變速箱單元200的逆變器側殼體211的與逆變器單元100連線的法蘭連線面上、在與對接區域214對應的區域形成有用於插通逆變器單元100的母排105的母排穿孔。另外，在對接區域214內固定有絕緣塊209，介由各母排穿孔插入到對接區域214的母排307和母排105上下交疊在絕緣塊209上，通過用螺栓穿過母排307和母排105各自的交疊處所設的用於對接的螺栓孔並進行螺固，使得電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105電連線，並相對固定於變速箱單元200的逆變器側殼體211。關於絕緣塊209的具體構造，將在後面詳細說明。
在變速箱單元200的齒輪傳動腔213設有從變速箱單元200的電動機側殼體210向外部伸出的前端帶有與電動機單元300的輸出軸的內花鍵相配合的外花鍵的輸入軸202、可旋轉地支承輸入軸202的兩組軸承215和216、與輸入軸202相嚙合並隨著輸入軸202的旋轉而旋轉的小齒輪203、與小齒輪203相嚙合並隨著小齒輪203旋轉而旋轉的大齒輪204、與大齒輪204相配合的差速齒輪組205、作為差速齒輪組205的輸出的輸出半軸215a和215b、以及分別可旋轉地支承輸出半軸215a和215b的軸承207a和207b。在齒輪傳動腔213內，為潤滑各齒輪組的旋轉而填充有潤滑油，為防止潤滑油泄漏而在輸入軸202從變速箱單元200的電動機側殼體210伸出的部位設有油封構件216。
如上所述變速箱單元200的齒輪傳動腔內要填充潤滑油，故用於防止潤滑油泄漏的油封構件216的作用就較為重要。若採用變速箱單元200的輸入軸為內花鍵的空心軸、使電動機的輸出軸插入變速箱單元200並花鍵聯接的構造，則油封構件216可能會在後期的測試或維修過程中因電動機的花鍵輸出軸的多次插入、拔出等而受到損害或縮短壽命。而電動機單元300內並不填充潤滑油等，無需油封構件，故通過如該實施方式那樣採用使變速箱單元200的輸入軸202為伸出變速箱的帶外花鍵的軸、使電動機單元300的輸出軸為內花鍵空心軸的構造，能減少在後期的測試或維修過程中使變速箱單元200的油封構件受到損害或縮短壽命的情況，使油封構件216與輸入軸202的配合保持生產下線時的水準。
此外，在該實施方式中，為便於說明，以單速的固定齒比變速箱為例說明了變速箱單元200，但當然也可以採用多速變速箱等。
（絕緣塊）圖3是示意性地表示絕緣塊209的構造及其安裝位置的圖。圖3的（a）和（b）分別是用於說明圖2的（a）中所示的變速箱單元200的逆變器側殼體211及裝配在其對接區域214的絕緣塊209的左視圖和俯視圖。
如圖3的（a）所示，在變速箱單元200的逆變器側殼體211的隔板212上方，形成有供電動機單元300的母排307和逆變器單元100的母排105穿過的開窗217。即，該開窗217沿軸向貫穿變速箱單元200的逆變器側殼體211。由該開窗217和隔板212圍成的凹槽空間構成電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域214。在該對接區域214內設有絕緣塊209，絕緣塊209通過螺栓連線固定於逆變器側殼體211。絕緣塊209可採用各種無機、有機或混合絕緣材料，只要具有設計所需的絕緣性能即可。
如圖3的（a）所示，絕緣塊209上設有沿母排走線方向延伸的、向上方突起的絕緣格柵218。在該實施方式中，電動機單元300和逆變器單元100分別設有三條由銅或其它導電材料製成的母排相對接，故絕緣塊209共設有四個絕緣格柵218，相鄰的絕緣格柵218間形成供母排307和母排105交疊對接的對接空間。
如圖3的（b）所示，在每個對接空間處設有用於螺固母排307和母排105的螺栓孔219。在實際進行裝配時，使對應的母排307和母排105在絕緣塊的對應的對接空間內上下交疊，並使各母排的螺栓孔與該對接空間的螺栓孔在上下方向上同軸地對準，用螺栓穿過已對準的母排307、母排105後螺固於對接空間的螺栓孔，使三者相對固定。或者也可以使絕緣塊209的螺栓孔為穿透孔，並在逆變器側殼體211的相應位置設定螺栓盲孔，使螺栓穿過已對準的母排307、母排105及對接空間的螺栓孔後，螺固於逆變器側殼體211的相應的螺栓盲孔中，使得母排307、母排105、絕緣塊209、逆變器側殼體211四者相對固定。
在專利文獻1所公開的技術中，其逆變器和電動機之間也採用了母排來進行電連線，每個母排採用12厘米長、2厘米寬、0.5厘米厚量級的導電材料製成，以保證其剛性。與此不同，在該實施方式中，由於在電動機單元300的母排307與逆變器單元100的母排105的對接區域還設定有絕緣塊209，絕緣塊209的絕緣格柵218能夠作為使各三組平行延伸的母排的絕緣構件發揮作用，同時各絕緣格柵218之間所形成的對接空間還作為承載母排的支承構件發揮作用。因此，與專利文獻1所公開的技術相比，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》能夠降低母排的剛性要求，節省材料成本，同時還能有效地防止用於對接母排的螺栓在長期使用過程中因顛簸等而造成鬆動時母排間發生短路、造成電驅動系統重大故障的情況。
另外，在以上的說明中，對於各母排與絕緣塊和/或變速箱殼體的固定，以螺栓連線為例進行了說明，該連線方式不限於螺栓連線，還可以是卡扣連線、鉸鏈連線等其它可拆裝方式的機械或非機械連線方式。由此，能方便地將各部件拆裝，便於各部件的測試、維護、維修。
（逆變器單元）下面說明該實施方式的逆變器單元及其內部電路板的排布方式。在《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》中，逆變器為直流/交流（DC/AC）電能變換器，用於將能量儲存系統30供給的直流電源變換為驅動電動機單元300（交流電動機）所需的交流電源。在《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》中，逆變器單元300可以是有源逆變器、無源逆變器、以及多種不同組合的高性能DC/AC電能變換器。
在說明該實施方式的逆變器單元100的殼體內的逆變器電路PCB板及其相關元器件的排布方式前，先利用圖4簡要說明作為對比例的專利文獻1中的逆變器內部電路PCB板及其相關元器件的排布方式。圖4對應於專利文獻1的附圖8，展示了逆變器內部電路PCB板的安裝方式。在圖4中，虛線框400示意性地表示其逆變器的外殼，標號401表示逆變器電路PCB板的安裝基座，標號402表示逆變器電路PCB板的安裝接口，標號403表示逆變器電路PCB板。需要說明的是，在專利文獻1所公開的技術中，逆變器電路共有三塊PCB板，圖4中僅示出其中一塊PCB板403。三塊PCB板403分別插裝在與變速箱集成為一體的安裝基座上所設的安裝接口402中，三塊PCB板呈三角狀排布。如圖4所示，專利文獻1的逆變器中的逆變器電路PCB板403是沿與變速箱輸入軸平行的方向（以下稱作軸向）裝配的，在外部套裝逆變器外殼後，逆變器的軸向長度必然要大於PCB板403的軸向長度，造成逆變器的軸向長度過長，進而導致電驅動系統整體的軸向長度過長。此外，其三塊PCB板403呈三角狀排布，而逆變器外殼400為圓筒形狀，PCB板403與外殼400間的無用空間過大，既造成空間的浪費，又不利於PCB板的減震等保護措施的構建。
如圖2的（b）所示，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》實施方式的逆變器單元中主要包含兩層逆變器電路PCB板101、102，其上分別安裝有各種用於實現逆變器功能的電子元器件。由於逆變器的電路構成及DC/AC變換原理等並非《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的發明點所在，可採用各種2015年9月之前的逆變器電路原理及構成，故在此省略其詳細的說明。兩層PCB板101、102沿與變速箱單元200的輸入軸方向（以下稱作軸向）大致垂直的方向排布，靠近逆變器單元100的法蘭連線面106的PCB板101與逆變器單元100的殼體之間、以及各PCB板之間通過多根沿軸向延伸的固定柱103相互固定，由此，各PCB板被以層疊的方式固定在逆變器單元100的外殼之內。當然，各PCB板之間也可以不彼此連線固定，而是分別固定於逆變器單元100的殼體。
逆變器單元100的殼體是底面形狀與其內部的各PCB板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀，在該實施方式中，由於各PCB板101、102的形狀為四邊形，故逆變器單元100的外殼為具有長方體形狀的箱體。
以層疊方式裝配在一起後的逆變器電路PCB板101、102的軸向厚度小於PCB板本身的長度和寬度，故通過這樣排布逆變器單元100內的各PCB板及其相關元器件，能縮短逆變器單元100的軸向長度，進而縮短電驅動系統整體的軸向長度。此外，由於逆變器單元100的外殼是底面形狀與其內部的各PCB板的外輪廓的投影形狀相匹配的箱體形狀，故各PCB板與外殼組裝後的內部空間利用率較高，且便於構建有效的電路板保護措施。
另外，在以上的該實施方式的說明中說明了逆變器單元100內裝有兩塊逆變器電路PCB板的例子，但該PCB板的數量顯然不限於此，也可以只有一層PCB板，或者是有更多層PCB板的層疊，只要保證逆變器單元100的封裝殼體的各方向的厚度中、所述軸向上的厚度最小即可。
圖5是示意性地表示該實施方式的電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100的裝配關係的爆炸圖。如圖5所示，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100沿變速箱單元200的輸入軸202的軸向（圖中單點劃線所示）排布，變速箱單元200的輸入軸202從電動機側殼體210的輸入軸通孔伸出後伸入電動機單元300的作為空心軸的輸出軸303中，其外花鍵與電動機單元300的輸出軸303內的內花鍵配合聯接而能夠隨輸出軸303一體地旋轉。同時，電動機單元300的母排307伸入變速箱單元200的乾腔中，從變速箱單元200的逆變器側殼體211的隔板上方的開窗伸出後，在絕緣塊209的絕緣格柵的導向作用下進入母排對接區域214。此外，逆變器單元100的與其內部逆變器電路PCB板所在的平面大致平行的法蘭連線面沿變速箱單元200的輸入軸202的軸向螺固於變速箱單元200的逆變器側殼體211，同時逆變器單元100的母排105從變速箱單元200的逆變器側殼體211的開窗伸入到對接區域214，與電動機單元300的母排307上下層疊。最後，電動機單元300、變速箱單元200、逆變器單元100間分別以例如螺栓連線等可拆卸的機械或非機械連線方式相對固定，構成電驅動系統。
與專利文獻1等2015年9月之前技術的橫置式緊湊型電驅動系統相比，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的緊湊型電驅動系統的軸向長度被進一步壓縮，從而不僅能配置於車輛的前軸，還能配置於車輛的後軸作為驅動系統。作為一例，基於專利文獻1的緊湊型電驅動系統實際產品的軸向總長度約在880cm以上，無法滿足裝配空間受到極大限制的車輛後軸的安裝空間要求，而《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的緊湊型電驅動系統由於至少進一步壓縮了逆變器單元的軸向長度，故能將電驅動系統整體的軸向長度控制在700cm左右，從而能將同樣設計的電驅動系統既安裝在車輛前軸處，又安裝在車輛後軸處，以簡單的設計和結構實現車輛的四輪驅動需求。
此外，由於《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的變速箱單元設有用於穿插電動機單元與逆變器單元的電連線線路的乾腔，能將電驅動系統的連線線埋入殼體之內，從而能夠避免電連線線路受到外部的泥水或內部的潤滑油等的影響，同時能使電驅動系統整體更加簡潔，減少了外部走線的干擾、確保了絕緣性。
另外，由於《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》在電動機單元與逆變器單元的電連線線路的對接區域還設有帶絕緣格柵的絕緣塊，故能增加各電連線線路間的絕緣性。同時，由於絕緣格柵的隔離作用，電連線線路無需如專利文獻1的技術那樣為確保剛性而採用厚度較厚的母排，可以選用厚度較薄、剛性較低的母排，或者選用導電性更好但自身剛性較低的導電材料，增加了設計和材料選用的自由度。或者，也可以採用傳統的具有柔性的線束來作為電連線線路，但相比於傳統的採用線束連線逆變器和電動機的驅動系統，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》的電驅動系統的排布方式能使連線線束更短，從而顯著簡化系統設計、大幅減輕重量、降低逆變器與電動機之間的電流損耗。另外，該實施方式中例示了逆變器通過三條母排為電機提供三相交流電的方式，但母排數量不限於此，也可以根據電機的類型等設定兩條或多於三條的母排。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種汽車用的電驅動系統及使用了該電驅動系統的汽車》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
