CN101355292A

CN101355292A - 具有冷却流体通道的车辆逆变器组件

Info

Publication number: CN101355292A
Application number: CNA2008102147857A
Authority: CN
Inventors: M·D·科里奇; K·特里安托斯; M·L·塞洛吉
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: CN101355292B; DE102008033473B4; US20090021971A1; DE102008033473A1; US7710723B2

Abstract

本发明涉及一种具有冷却流体通道的车辆逆变器组件。该车辆的逆变器组件包括壳体、第一逆变器、第二逆变器。该壳体包括多个壁。该多个壁形成让冷却流体流进壳体的进口、让冷却流体流出壳体的出口、让冷却流体在其之中流动的通道。第一逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经上述通道的冷却流体冷却。第二逆变器，也靠近通道布置在壳体内，也设置成被流经上述通道的冷却流体冷却。

Description

具有冷却流体通道的车辆逆变器组件

本申请相参考的文献

本申请要求得到申请日为2007年7月17日，申请号为No.60/950297的美国临时申请的权益(其整个内容都被引入作为参考)。

技术领域

本发明描述的是一种电气组件，尤其是一种用于车辆上的逆变器组件。

背景技术

混合电动、纯电动、燃料电池和其它燃料动力车辆正在变得普及。电动和混合电动车辆利用高电压的电池组或燃料电池释放所需要的直流电来驱动车辆马达，电动牵引系统和其它车辆系统。这种车辆需要用粗的电流连接器以从电池组，燃料电池，或其它能量源传递大功率直流电到车辆的电动机和其它电动装置和系统。

另外，这种车辆上一般都有将如电池组，燃料电池，或其它能量源的直流电转换成可供电动机和其它电动装置和设施使用的交流电的逆变器。但是，如为防止过热，则为逆变器和其它连接元件提供理想的冷却是很困难的。另外，这样的逆变器和元件在车辆系统中需要占据空间和重量。而这种空间和重量在混合动力车辆中，特别是在如今日益复杂和精细的车辆中是非常重要的。并且，制作这样的逆变器和装置需要潜在的时间和金钱，例如，制作这样的逆变器组件需要特别的工具。

因此，需要为车辆提供一种改进的逆变器组件，例如为该逆变器组件的逆变器或其它组件提供改进的冷却。也需要提供一种可以占据较少的车辆空间和/或重量的逆变器组件。另外，需要提供一种与传统逆变器组件相比成本较低的逆变器。进一步说，本发明更多的特性和性质将在随后结合附图的说明书和权利要求的详细描述及前述的技术领域和背景技术的详细描述中变得更加清晰。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种车用逆变器。该逆变器组件包括壳体、第一逆变器、第二逆变器。该壳体由多个壁组成。这些壁形成了让冷却流体进入壳体的进口、让冷却流体流出壳体的出口和让冷却流体在其中流动的通道。第一逆变器布置在壳体中靠近冷却通道，并使之被流经通道的冷却流体冷却。第二逆变器也布置在壳体中靠近冷却通道，也使之被流经通道的冷却流体冷却。

根据本发明的另一实施例，提供了另一种用于车辆的逆变器组件。该逆变器组件包括壳体、第一逆变器、第二逆变器和第三逆变器。壳体有第一侧壁、第二侧壁、第一端壁、第二端壁、顶壁、底壁。第一端壁有让冷却流体流进壳体的进口和让冷却流体流出壳体的出口。通道让冷却流体在进口和出口之间流动。第一逆变器布置在壳体中靠近冷却通道，并使之被流经通道的冷却流体冷却。第二逆变器也被布置在壳体中靠近冷却通道，也使之被流经通道的冷却流体冷却。第三逆变器也被布置在壳体中靠近冷却通道，也使之被流经通道的冷却流体冷却。

根据本发明的又一实施例，提供了另一种用于车辆的逆变器组件。该逆变器组件包括壳体、第一逆变器、第二逆变器和第三逆变器。该壳体由多个壁组成。第一逆变器布置在壳体的靠近多个壁中的第一壁的第一部分中，并使之被流经通道的冷却流体冷却。第二逆变器也被布置在壳体中第一部分中。第三逆变器也被布置在壳体的靠近多个壁的第二壁的第二部分中，也使之被流经通道的冷却流体冷却。第二壁邻近第一壁。

附图说明

本发明将联系下列附图进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中

图1是根据本发明实施例的车辆马达系统的原理框图，该系统包括能量源、逆变器组件、两个马达、泵。

图2是从第一透视角度看的根据本发明实施例的图1的逆变器组件的透视图。

图3是从第二透视角度看的根据发明实施例的图1的逆变器组件的另一透视图。

图4是根据本发明实施例的图1的逆变器组件的部分截面图，描述了进口、出口、供冷却流体流通的通道，并显示了因此被冷却的逆变器组件的各个零件。

图5是根据本发明实施例的图4中的进口、出口和冷却通道的透视图。

具体实施方式

下文的细节描述仅涉及具体的实施例，而不应被认为是限制了本发明或本申请及其使用。并且，在前的技术领域，背景技术，摘要及细节描述所涉及的理论也不能对本发明进行限制。

图1是根据本发明的实施例的车辆的马达系统100的原理框图。该车辆可以是任何不同车辆中的一种，例如轿车、货车、卡车、蓬车、运动车辆(SUV)，或任何一种与此不同的车辆中的一种。该车辆也可以包括一个或多个不同类型的发动机，例如，汽油或柴油燃料发动机，使用汽油和酒精的混合物的混合燃料车辆(FFV)发动机，使用氢气和天然气作为混合气体的混合气体发动机，燃烧/电混合发动机，电动机，或燃料电池电机。

如图1所示，马达系统100包括能量源102、第一马达104、第二马达106、泵108和逆变器组件110。能量源102可以有一个或多个电池、燃料电池和/或任何数量其它不同种类的能量源。第一、第二马达104、106可能是不同类型的车辆马达。在优选的实施例中，泵108是油泵，利用没有描述的传递机构来泵油。显而易见，该实施例描述的能量源、逆变器组件、马达和泵的数量是可以变化的。

在描述的实施例中，能量源102为逆变器110提供了直流电。逆变器110从能量源102接受到直流电后，把直流电转变成交流电，并把该交流电提供给第一马达104、第二马达106和泵108。显而易见，在其它的实施例中，逆变器组件110接受到多个能量源提供的直流电也是可以的。同样在其它的实施例中，逆变器组件110提供的交流电可以提供给一个或多个其它装置而不是如附图1所示的第一马达104、第二马达106、泵108的一个或多个或者除了把直流电提供给如附图1所示的第一马达104、第二马达106、泵108的一个或多个外还可以提供给一个或多个其它装置。

在描述的实施例中，逆变器组件110包括直流电(DC)连接器112，第一逆变器114、第二逆变器116、第三逆变器118、第一交流电(AC)连接器120、第二AC连接器122、第三AC连接器125。在优选的实施例中，DC电连接器112、第一逆变器114、第二逆变器116、第三逆变器118、第一AC电连接器120、第二AC连接器122、第三AC连接器125都被包在一个共同的如图2、3所示壳体200中并随之如下描述的连接。显而易见，在其它的实施例中DC连接器、逆变器、AC连接器的数量的变化也是可以的。同样显而易见地，在特定的实施例中一个或多个这样的DC连接器或AC连接器可以从逆变器组件110中分离出来或者作为替代的成对的装载逆变器组件110中，例如可以根据逆变器组件110是如何定义的。

DC连接器112从能量源102接受到直流电后，将直流电传送到每一个第一逆变器114、第二逆变器116、第三逆变器118。第一逆变器114把从DC连接器112接受到的直流电转变成交流电并把该交流电传送到第一交流连接器120，在此将该交流电传送给第一马达104并被第一马达104使用。同样的，第二逆变器116把从DC连接器112接受到的直流电转变成交流电并把该交流电传送到第二AC连接器122，在此将该交流电传送给第二马达106并被第二马达106使用。同样，第三逆变器118把从DC连接器112接受到的直流电转变成交流电并把该交流电传送到第三AC连接器124，在此将该交流电传送给泵108并被泵108使用。

图2和3是图1的所示的逆变器组件110的透视图，分别从两个不同的透视角度，根据的是本发明的典型实施例。如图2和3所示及如上所述，优选的逆变器组件110的每一个元件都至少部分的在壳体内，更优选的是完全在如上所述的壳体200内。

也如图2和图3所示，壳体200包括多个壁把逆变器组件110的元件装入壳体200中。特别的，如实施例所述，多个壁包括第一壁210(在一个典型实施例中作为第一端壁)、第二壁212(在一个典型实施例中作为顶壁)、第三壁214(在一个典型实施例中作为第二端壁)、第四壁216(在一个典型实施例中作为第一侧壁)、第五壁218(在一个典型实施例中作为第二侧壁)和第六壁220(在一个典型实施例中作为底壁)。

在图2和3中，一些特定的壁如图所示被至少部分的移除来描绘壳体200内部的元件。例如，图2描绘的第四壁216和第五壁218被部分移除来描绘壳体200的内部元件。同样的，图3中描绘的第三壁214和第四壁216被部分移除以达到相同的目的。

第一壁210和第三壁214(也就是一个典型实施例中的两端壁)相互平行并被布置在壳体200相对的两面。第二壁212和第六壁220(也就分别是一个典型实施例中的顶壁和底壁)也同样相互平行的布置在壳体200的相对的两面上。同样的，第四壁216和第五壁218(也就是一个典型实施例中的两侧壁)也同样相互平行的布置在壳体200的相对的两面上。除非有上述别的说明，每组壁中的一面都与四面相互连接的壁相垂直(也就是与该壁不平行的上述组中的四面剩余的壁与这些壁并不平行)并且与这些相互连接的壁通过不同的边连接。

优选的，每一组壁形成的独立的表面大体上是平的。这样可以减少制造成本。例如，由于独立壁形成的平的表面，所以在它们制造和组装时并不需要特殊的工具来把逆变器组装件定位和在不同面上翻转，与制造和组装典型的逆变器组件相同。

该组壁形成进口202、出口204、通道205。冷却流体从进口202流入在壳体200内流经通道205。冷却流体冷却冷却靠近通道205布置的逆变器组件110的元件后，从壳体200的出口204流出。

在描述的实施例中，进口202和出口都至少部分的在第一壁210(也就是一个典型实施例中的第一端壁)中形成。也在描述的实施例中，通道205从靠近第一壁210(也就是一个典型实施例中的第一端壁)的开始点，以一个大体平行于第四壁216和第五壁218(也就是一个典型实施例中的两侧壁)的方向流经进口202流向第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)。通道205最好是到达靠近第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)。在这一点，通道205大体转向90度并沿着第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)延伸直到通道205到达靠近第五壁218(也就是一个典型实施例中的第二侧壁)。在这一点，通道205再次大体转向90度并沿着第五壁218(也就是一个典型实施例中的第二侧壁)延伸直到到达靠近第一壁210(也就是一个典型实施例中的第一端壁)的出口204的终点。然而，在其它实施例中该路线可以改变。例如，在另外的实施例中的不同的变换，在图2和图3中所示的进口202和出口204可以调换。

如图2和3所示，图1中的第一逆变器114和第二逆变器116都被布置在壳体200中靠近第二壁212(也就是一个实施例中的顶壁)(如图2所示)的第一位置，同时图1中的第三逆变器118被布置在壳体200中靠近第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)(如图3所示)的第二位置。并且，也如图3所示第一AC连接器120和第二AC连接器122最好是沿着第二壁212(也就是一个实施例中的顶壁)固定。图1第三AC连接器124(如图3中虚线所示)最好是沿着第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)固定。然而，这种布置在不同的实施例中是可以变化的。连接到第一、第二、第三逆变器114、116、118上的第一、第二、第三连接器120、122、124最好是有各自的从中延伸的母线(图2和3中没有描述)。

上述描述的第一逆变器114、第二逆变器116、第三逆变器118都被布置在靠近通道205，这样可以被在壳体200内从进口202流经通道205到出口204的冷却流体所冷却。另外，逆变器组件的110的其它各种元件也都被冷却流体冷却。例如，逆变器组件110最好包括多种电磁干扰过滤装置，如图2所示的一个电容器壳体206和一个电磁干扰护盾208，也被同样布置的靠近通道205并被流经通道205的冷却流体冷却。

图4是图1所示的逆变器组件110的部分截面图，根据本发明的一个典型实施例描绘了进口202、出口204、通道205，并沿途描绘了被冷却流体冷却的逆变器组件110的各种元件。如图4所示，在一个优选的实施例中，壳体200包括一个沿周边分布的冷却流体岐管702。在一个优选的实施例中，冷却流体岐管702是由铸铝制造的。然而，在不同的实施例中是可以变化的。在一个优选的实施例中，冷却流体岐管组成图3的第一、第二、第三、第四、第五、第六壁206、208、210、212、214和216。

也如图4所示，进口202和出口204优选的包括冷却流体配件704。冷却流体配件704优选的在进口202和出口204进入壳体200开始形成通道205时部分的围绕他们。

也如图4所示，在一个优选的实施例中，各种不同类型的逆变器的能量模块706优选的布置在壳体200内靠近通道205的外边，以便能很容易的冷却能量模块706。在描述的实施例中，能量模块706与第四壁216和第五壁218(也就是一个典型实施例中的第一和第二侧壁)平行排列。能量模块706优选的至少应用在图1中的第一和第二逆变器114和116中(图4中没有描述)。

另外，在一个优选的实施例中，如图4所示，逆变器组件110包括两个铜散热器708和一个铸造散热器710。在描述的实施例中，两个铜散热器708优选的使用在能量模块706上。如图4所示，在一个优选的实施例中，两个铜散热器708优选的布置在壳体200内靠近通道205的外边，以便能很容易的冷却铜散热器708。也如图4所示，两个铜散热器708优选的与图2的第四壁216和第五壁218(也就是一个典型实施例中的第一和第二侧壁)平行排列并且在靠近能量模块706的地方。

另外，在描述的实施例中，铸造散热器710优选的布置在壳体200内靠近第三壁214(也就是一个典型实施例中的第二端壁)的通道205的外边，以便能很容易的冷却铸造散热器710。铸造散热器710优选的使用在图1所示的第三逆变器118上(图4没有描述)。显而易见的，在不同的实施例中能量模块706和/或散热器708、710和/或其它元件的数量、类型、位置、和/或布置也可以不同。

图5是根据本发明的一个实施例，图2-4中的进口102，出口104，冷却通道205的透视图。如图5所示，冷却通道205(如图5中虚线所示)在进口202和出口204之间延伸，并在一个或多个壁502中形成。特别的，通道205在一个或多个壁502的内表面504和外表面506之间形成。

在特定的实施例中，一个或多个壁502可以看成一个单独的壁，如图5所示。在特定的实施例中，一个或多个壁502也可以包括和/或至少部分的由上述图2的第一、第二、第三、第四、第五、第六壁210、212、214、216、218、220构成。例如，在特定的实施例中，图2中的第一、第二、第三、第四、第五、第六壁210、212、214、216、218、220连接在一起共同形成了图5中的一个或多个壁502。在特定的典型实施例中，第一、第二、一个或多个独立的壁502是由图2中的第一、第二、第三、第四、第五、第六壁210、212、214、216、218、220构成和/或在它们之中。

另外，在特定的优选实施例中，如图5所示通道205至少大约呈U形。然而，在不同的实施例中这是可以变化的。另外，在优选的实施例中，通道205至少保持有0.25公升的冷却流体。但是，这也是可在不同的实施例中变化的。

因此，提供一种改进的逆变器组件。在一个典型的实施例中，这种改进的逆变器组件为逆变器和逆变器的其它元件提供改进的冷却。在另一个典型的实施例中，这种改进的逆变器组件与传统的逆变器组件相比在车辆中占用较小的空间和重量，例如是因为多个逆变器和连接器一体化的装配到共同的壳体中。另外，在另一个典型的实施例中，该改进的逆变器组件与传统的用于车辆的逆变器组件相比制造成本较低。特别的，由于形成逆变器组件的壳体的多组壁的表面是平的，因此在制作和组装时不需要用特殊的工具进行定位和在不同的面翻转，和传统的逆变器组件的制造和组装要求一样。

显而易见的，在不同的实施例中该逆变器组件可以应用到任何数量的不同种类的车辆上，也可以电动的连接到任何数量不同种类的能量源，马达，泵，和/或其它有关的可连接的装置和系统。同样的在上述附图和/或实施例中揭露的逆变器组件的特性和元件也是可以变化的。

尽管前述详细的描述了至少一个典型的实施例，但是显而易见还可以存在大量的变化。上述的实施例仅仅是例子，并不能认为是以任何方式限制了本发明的保护范围、应用和结构。更合适的是，前面详细描述的实施例仅是为本领域的技术人员提供了一种实现该典型实施例的方法。应当被理解的是，对元件做出的结构和布置的各种变化也如附加的权利要求和等同法律效力的文件阐述的那样，依然包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于车辆的逆变器组件，该逆变器组件包括：

包括多个壁的壳体，该多个壁形成让冷却流体流进壳体的进口、让冷却流体流出壳体的出口、让冷却流体在其之中流动的通道；

第一逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却；以及

第二逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却。

2.如权利要求1所述的逆变器组件，其特征在于，多个壁形成壳体的多个外表面，每一多个外表面至少大体上是平的。

3.如权利要求1所述的逆变器组件，其特征在于，进口和出口至少部分形成在多个壁的第一壁内。

4.如权利要求3所述的逆变器组件，其特征在于，第一和第二逆变器布置在壳体内靠近多个壁的第二壁的第一部分。

5.如权利要求4所述的逆变器组件，其特征在于，还包括：

连接到第一逆变器上的第一连接器；以及

连接到第二逆变器上的第二连接器。

6.如权利要求5所述的逆变器组件，其特征在于，第一和第二连接器沿着第二壁布置。

7.如权利要求4所述的逆变器组件，其特征在于，还包括：

第三逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却。

8.如权利要求7所述的逆变器组件，其特征在于，第三逆变器布置在壳体内靠近多个壁的第三壁的第二位置，第三壁邻近第二壁。

9.如权利要求1所述的逆变器组件，其特征在于，还包括：

EMI滤装置，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却。

10.一种用于车辆的逆变器组件，该逆变器组件包括：

壳体，具有第一侧壁、第二侧壁、第一端壁、第二端壁、顶壁和底壁，第一端壁上有让冷却流体流进壳体的进口和让冷却流体流出壳体的出口，以及让冷却流体在进口和出口之间流动的通道；

第一逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却；

第二逆变器，靠近通道布置在壳体内，设置成被流经通道的冷却流体冷却；和

11.如权利要求10所述的逆变器组件，其特征在于，第一侧壁、第二侧壁、第一端壁、第二端壁、顶壁和底壁形成了壳体的多个外表面，每一多个外表面至少大体上是平的。

12.如权利要求11所述的逆变器组件，其特征在于，第一和第二逆变器布置在靠近顶壁的第一部分。

13.如权利要求12所述的逆变器组件，其特征在于，还包括：

沿着顶壁布置并连接到第一逆变器上的第一连接器；

沿着顶壁布置并连接到第二逆变器上的第二连接器。

14.如权利要求13所述的逆变器组件，其特征在于，第三逆变器布置在壳体内靠近第二端壁的第二部分。

15.一种用于车辆的逆变器组件，该逆变器组件包括：

包括多个壁的壳体；

第一逆变器，布置在壳体内靠近多个壁的第一壁的第一部分；

第二逆变器，布置在壳体的第一部分内；以及

第三逆变器，布置在壳体内靠近多个壁的第二壁的第二部分。

16.如权利要求15所述的逆变器组件，其特征在于，第一壁邻近第二壁。

17.如权利要求16所述的逆变器组件，其特征在于，

多个壁形成让冷却流体流进壳体的进口、让冷却流体流出壳体的出口、让冷却流体在其之中流动的通道；以及

第一、第二、第三逆变器，布置成被流经通道的冷却流体冷却。

18.如权利要求17所述的逆变器组件，其特征在于，进口至少部分形成在多个壁的第三壁内。

19.如权利要求18所述的逆变器组件，其特征在于，还包括：

沿着第二壁布置并连接到第一逆变器上的第一连接器；

沿着第二壁布置并连接到第二逆变器上的第二连接器。

20.如权利要求16所述的逆变器组件，其特征在于，多个壁组成了壳体的多个外表面，每一多个外表面至少大体上是平的。