CN106232403A - 车辆中混合动力部件的设备总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆(1)中混合动力部件的设备总成，所述车辆包括沿车辆纵向方向延伸的框架轨道(4)。所述设备总成包括具有电能存储装置(7b)的第一单元(7)，具有冷却系统中的至少一个部件(8b‑e)的第二单元(8)，以及紧固元件(10)，第一单元(7)和第二单元(8)利用所述紧固元件接附至框架轨道(4)。第一单元(7)接附至与框架轨道(4)的侧面(4a)相邻的位置，并且第二混合动力部件(8)接附在距框架轨道(4)更远距离且处于至少部分位于第一单元(7)外的位置。

Description

车辆中混合动力部件的设备总成
背景技术
本发明涉及依照权利要求1的前序部分的车辆中混合动力部件的设备总成。
由电能结合一些其它形式燃料驱动的混合动力车辆配备有交替作为电机和发电机操作的电动机，用于存储电能的电能存储装置，以及控制电能存储装置和电动机之间的电力流动的动力电子器件。动力电子器件可包括直流转换器和逆变器，以在电能存储装置和电动机之间引导电力。电能存储装置和动力电子器件在操作期间不可避免地产生特定热量。为了使电能存储装置和动力电子器件以所需的方式运行，所述电能存储装置和动力电子器件不应被加热至过高的温度。例如，电池不应被加热至高于最高可接受温度，所述最高可接受温度对于特定类型的电能存储装置而言应处于40℃左右的范围中。然而，动力电子器件可被加热至稍高的温度。电能存储装置和动力电子器件因而在可接受的情形中应在操作期间被冷却，其可被适当类型的冷却系统影响。
在卡车形式的混合动力车辆中，除了电动机之外的大部分混合动力部件安装在纵向框架轨道上。电能存储装置是动力源，其当车辆从侧面撞上卡车时的碰撞会引火且损坏。
发明内容
本发明的目的是提供车辆中混合动力部件的设备总成，其中在碰撞中损坏电能存储装置的风险基本上减少。
这一目的通过在开头处特定类型的设备总成而实现，其特征在于权利要求1特征部分中特定的特征。电能存储装置可包括具有适当数量原电池的蓄电池。电能存储装置可替代地包括用于静电存储的电容器。电能存储装置通常是重型部件。依照本发明，包括电能存储装置的第一单元接附在相邻框架轨道的外表面的位置处。这消除以下风险，即电能存储装置使得框架轨道上的转矩增加如此大的量度以使得框架轨道基本上被损坏。包括冷却系统中的至少一个部件的第二单元接附在至少部分位于第一单元外的位置。第二单元有利的是这样的尺寸，其可覆盖布置在内部的整个第一单元，并且因而可覆盖电能存储装置。然而，第二单元覆盖电能存储装置的一部分已经足够。冷却系统的所述部件因而构成布置在第一单元和电能存储装置前方的物理保护。如果在碰撞中受力，则冷却系统中的很多部件相对容易变形。通过所述部件，变形区域形成在第一单元和电能存储装置前方，其中碰撞中的大部分动能会被消除。因而电能存储装置在碰撞中会遭受的损坏得以减少。由于电能存储装置被很好保护，因此在碰撞中的人员伤害和车辆损坏的风险也得以减少。
依照本发明，第二单元包括散热器形式的部件。冷却系统中的散热器通常包括管道，所述管道是热传输部件，由具有良好热传输特性的金属材料、例如铝制成。散热器还占据相对大的体积。这些特性使得必须形成相对大的变形区域，其中所述变形区域在碰撞中可被压缩且吸收动能。后方的电能存储装置在碰撞中被损坏的风险因而得以减少。
依照本发明的一个实施方式，第二单元配备有至少部分通过散热器限定的外表面。风冷散热器能够提供冷却的能力取决于流经散热器空气量。流经散热器的空气量取决于散热器的尺寸。因此，散热器有利地占据第二单元的全部外表面。
散热器包括循环的冷却液，所述冷却液适于通过具有环境温度的空气冷却。在电能存储装置的外部布置散热器的额外优点是容易接近来清洁和保养。
依照本发明的一个实施方式，第二单元还包括经过散热器吸入空气的风扇和/或将冷却液在冷却系统中循环的泵。通过风扇的帮助，具有环境温度的持续空气流可经过散热器被吸入。因此，基本上在全部操作模式中保证冷却液的良好冷却。将冷却液经过冷却系统循环的泵还有利地位于第二单元中。风扇、泵、膨胀箱和用于冷却液的管道是冷却系统中的部件，所述部件在第二单元中的散热器后方会产生额外的变形区域。
依照本发明的一个实施方式，冷却系统适于冷却第一单元中的电能存储装置。电能存储装置在操作期间获得热。为了最佳地运行，电能存储装置不得具有过高温度。在适用的情形中，所述电能存储装置因而必须被冷却。电能存储装置的冷却因而通过主要布置在第二单元中的冷却系统获得。由于第二单元接附在第一单元的外部，因此不再需要管道来将冷却液从第一单元引导或引导到第一单元，在此所述冷却液冷却电能存储装置。
依照本发明的一个实施方式，第二单元的高度和长度至少等于第一单元的高度和长度。因此，可能的是将第二单元布置在整个第一单元的外部，其中所述第二单元覆盖整个第一单元。因此，车辆在碰撞中撞击第一单元而不首先接触第二单元的风险被整体消除。第一单元和第二单元的宽度可基本上相同。第二单元在第一单元前方形成变形区域。第二单元越宽，形成在第一单元和能量存储装置前方的变形区域越大。
依照本发明的一个实施方式，第一单元包括形成第一单元外表面且包围电能存储装置的容器。因此，电能存储装置获得遮蔽周围污垢和污染物的位置。容器可适配为矩形立方体，亦即，具有六个基本平面的侧面，且其中相邻侧面彼此成直角。相对不复杂的是，使用这一形状将第一单元与车辆中框架导轨的外侧接附。
依照本发明的一个实施方式，第一单元包括配备有必须在能量存储装置的保养时能够接近的部件的侧面。能量存储装置的电缆连接和一些其它部件必须是可接近的，以便保养。由于第一装置被适配为矩形立方体，因此所述第一装置具有面对框架轨道的内侧、面对第二单元的外侧、向上表面、向下表面和形成第一单元端部的两个侧面。适当的是，需要保养的所述部件布置在限定第一单元端部的两个侧面中的一个处。第二单元可包括能被铰接的悬挂，以使得所述第二单元可旋转地布置在操作位置和保养位置之间。由于第二单元布置在第一单元外部，因此所述第二单元在一些情形中当电能存储装置保养时会发生阻碍。在这一情形中，第二单元可从操作位置向保养位置向外摇摆。在保养位置，第一单元被暴露，在单元端部的一侧提供用于所述部件的保养的通道。然而，在这一情形中，需要保养的所述部件还可布置在单元的外侧。
依照本发明的一个实施方式，设备总成包括具有动力电子器件的第三单元，所述动力电子器件适于控制电能存储装置和电动机之间的电力流动，以使得第三单元在第一单元和第二单元前方或后方的位置在接附至框架轨道。第三单元可替代地布置在第一单元的外部位置，且与第二单元成一条线。在这一情形中，沿框架轨道的纵向方向看，第三单元可布置在第二单元前方或后方。第三单元在这一情形中可被接附至第二单元。动力电子器件可包括直流转换器和逆变器，以在电能存储装置和电动机之间引导电力。
依照本发明的一个实施方式，第三单元包括形成第三单元的外表面且包围所述动力电子器件的容器。因此，动力电子器件获得遮蔽周围污垢和污染物的位置。容器可适配为矩形立方体，亦即，具有六个基本平面的侧面，且其中相邻侧面彼此成直角。相对不复杂的是，使用这一形状将第三单元与车辆中框架导轨的外侧接附。第三单元的宽度基本上等于第一单元和第二单元的总宽度。因此，第三单元获得与第二单元的外表面齐平的外表面。
依照本发明的一个实施方式，第二单元中的冷却系统适于冷却第三单元中的动力电子器件。动力电子器件在操作中不可避免地受热。为了使得动力电子器件最佳运行，所述动力电子器件不得被加热至过高的温度。然而，动力电子器件可被加热至比电能存储装置更高的温度。同一冷却系统因而可冷却第一装置中的电能存储装置和第三单元中的动力电子器件。在这一情形中，冷却系统可包括管道，所述管道首先将冷的冷却液从散热器向第一单元引导，以便冷却电能存储装置，以及随后将冷却液引导至第二单元，以便冷却动力电子器件。在这一情形中，动力电子器件通过具有比电能存储装置稍高温度的冷却液冷却。替代地，冷却系统可包括两个独立的冷却管道。第一冷却管道冷却第一单元中的电能存储装置，以及第二冷却管道冷却第二单元中的动力部件。独立的冷却管道可以这种方式设定尺寸，使得电能存储装置通过具有与冷却动力电子器件的冷却液相比温度更低的冷却液冷却。
附图说明
下文是对本发明的优选实施方式的描述，作为示例，参考附图，其中：
附图1示出依照本发明的车辆中混合动力部件的设备总成，
附图2示出附图1的设备总成的更多细节，
附图3示出附图1的设备总成的俯视图，以及
附图4示出车辆中混合动力部件的替代设备总成。
具体实施方式
附图1示出重型货车1，配备有车舱空间2和货物空间3。重型货车1的车身包括两个纵向框架轨道4。重型货车1是混合动力车辆，且通过示意性显示的内燃机和电动机6操作。由于电动机6作用为电机，因此所述电动机在具有或没有内燃机5的辅助的情况下驱动车辆1。当车辆1减速时，电动机6作用为发电机。电动机6可提供车辆的减速达到特定制动效果。在需要较高制动效果处，制动进程通过车辆的原始制动而完成。车辆包括电动机6的操作所需的多个混合动力部件的设备总成。混合动力部件布置在三个单元7、8、9中，接附至重型货车1的一个纵向框架轨道4。
附图2和3示出设备总成的更多细节。附图2以侧视图示出设备总成且附图3以俯视图示出设备总成。设备总成因而包括三个单元7、8、9。单元7、8、9通过以多个操作台10形式的接附元件的帮助而接附在纵向框架轨道4的外侧4a上。操作台10具有适于抵靠外侧表面4a被接附的垂直部分，以及适于形成用于单元7、8、9的下方支撑和紧固区域的水平部分。第一单元7接附至与框架轨道的外表面4a相邻的位置，并且第二混合动力部件8接附至第一单元7外部的位置。独立单元7、8、9在这一情形中适配为矩形立方体。因此，所述独立单元具有六个平面侧面，其中相邻侧面彼此成直角。第一单元7和第二单元8具有相等尺寸。因此，所述第一单元和第二单元的长度和高度相等。因此，第二单元8可完全覆盖第一单元7。第一单元7和第二单元8的宽度也相等。第三单元9的宽度在装配状态中等于第一单元7和第二单元8总宽度。具有这三个单元7、8、9的设备总成因而可制造得紧凑且占据纵向框架轨道4的相对较小部分。
第一单元7包括呈类似箱子构造7a形式的容器，所述容器形成矩形立方体的外表面。类似箱子构造7a的壁包围电能存储装置7b。类似箱子构造7a因而保护电能存储装置7b抵挡周围污垢和污染物。电能存储装置7b可包括具有适当数量原电池的蓄电池。电能存储装置7b可有利地提供具有相对高压的电力。电能存储装置7b相对较重。由于包围电能存储装置7b的第一单元7接附至与框架轨道的外侧表面4a相邻的位置，因此电能存储装置7b的重力仅获得短力向量，所述电能存储装置的重力通过所述短力向量在纵向框架轨道4上施加转矩。因此，框架轨道4仅承受电能存储装置7b的较小转矩。电能存储装置7b具有内电阻，导致所述电能存储装置在操作期间被加热。大部分类型的电能存储装置7b具有处于相对狭窄的温度间隔中的适当操作温度，例如，所述温度间隔可以是区间15-30°。如果具有过高的温度，则电能存储装置7b的性能显著降低。电能存储装置因而在适用情形中需要在操作期间被冷却。
第二单元8包括具有多个壁、电池和基板的壁结构8a，所述壁结构形成用于装配冷却系统中的多个部件的内部空间。冷却系统包括散热器8b，所述散热器有利地形成第二单元8的外侧的至少一部分。散热器8b有利地形成第二单元8的整个外侧表面。因此，基本上第二单元8的整个外侧可被用于接收具有环境温度的空气，所述空气被引导经过散热器。散热器8a在这一情形中包括用于接收冷却液的入口箱，使得冷却液被空气冷却的冷却部分，以及接收冷却的冷却液的出口箱。冷却系统还包括将空气经过散热器8b的冷却部吸收的风扇8c，以及将冷却液在部分布置在第二单元8内部的线性管道8e中循环的泵8d。线性管道8e将冷的冷却液从散热器8b引导至第一单元7，在此所述冷却液冷却电能存储装置7b。线性管道随后将冷却液引导至第三单元9，以便冷却用于控制电动机6和电能存储装置7b之间的电力流动的动力电子器件。冷却液随后回到散热器8a以被再次冷却，此后所述冷却液被再度用于冷却第一单元7和第三单元9中的所述混合动力部件。
第一单元7在一侧包括端面，电缆连接7c和电能存储装置7b的其它部件已经被布置在所述端面上。这些部件在电能存储装置7b的保养时必须是可接近的。为了这一原因，第一单元7与第三单元9相距特定距离接附至框架轨道4上。因此，在第三单元9和第一单元7之间产生一空间，便于电缆连接9c和布置在第一单元7的端面上的其它部件的保养。为了进一步改进电缆连接9c和需要保养的其它部件的可接近性，第二单元8配备有可被铰接的悬挂8e。第二单元8因而可从操作位置向保养位置向外摇摆，如附图3的虚线所示。当第二单元8处于延伸的保养位置时，获得好的可接近性，以便维护人员执行第一单元7中的电能存储装置7b的保养作业。
第三单元9还包括呈类似箱子构造9a的形式的容器，所述容器在这一情形中包围动力控制电动机6和电能存储装置7b之间的电力流动的电子器件。动力电子器件包括呈直流转换器9b和逆变器9c形式的部件。类似箱子构造9a保护直流转换器9b和逆变器9c抵挡周围污垢和污染物。直流转换器9b和逆变器9c在操作期间取决于所述直流转换器和逆变器工作的难度而变热。所述直流转换器和逆变器不应具有高于阈值上限的温度以根据需要运行。然而，所述直流转换器和逆变器可被加热至比第一单元7中的电能存储装置7b更高的温度。冷却系统中的冷却液因而还冷却直流转换器9b和逆变器9c。在这一情形中，第三单元9在第一单元7和第二单元8前方的位置接附至框架轨道4。因此，连接第三单元9中动力电子器件与电动机6的电缆的长度可以相当短，对于连接动力电子器件与电能存储装置7b的电缆的长度而言也是如此。
电能存储装置7b是昂贵的部件，应当被保护防止损坏。所述电能存储装置还是强大的能量来源，可在碰撞时释放大量能量，引发火灾且损害人员和车辆。为了降低电能存储装置遭受和导致损坏的风险，其支撑电能存储装置的紧固元件10配备有减震区域，使得当能量存储装置7a遭受大力冲击时所述减震区域以预定方式变形。依照本发明，第二单元8在使得所述第二单元覆盖整个第一单元7的位置布置在第一单元7外部。朝向车辆的布置有电能存储装置7b的侧面行驶的车辆因而将在所述车辆接触第一单元7和电能存储装置7b之间首先撞击第二单元8。冷却系统的散热器8b因而形成第二单元8的外侧。散热器8b通常由具有良好热传输特性的金属材料、例如铝制成。散热器8b因而具有存在大量用于空气的流动通道的构造。散热器8b因而具有非常好地适于在碰撞中变形且吸收动能的构造。第二单元8中的其它部件，例如壁构造8a、风扇8c、泵8d、膨胀箱和线性管道8e也在碰撞中提供变形吸收动能。由于第二单元8的宽度与第一单元7相等，因此所述第二单元在第一单元7外部产生相对宽的变形区域。因此，电能存储装置7b在第一单元7内部和第二单元8后部获得非常遮蔽的位置。第二单元8及其部件因而产生变形区域，所述变形区域与可变形紧固元件10一起使得在侧碰中损坏电能存储装置7b的风险明显降低。
附图4示出单元7、8、9的替代设备总成。在这一情形中，第三单元9在第一单元7和第二单元8后方的位置接附至框架轨道4。在这一情形中，各单元可被非常紧密地组装在框架轨道4上。用于电缆连接的部件7a在此是暴露的，以便于电能存储装置7b的保养。然而，连接至第二单元8中的动力电子器件的电缆必须稍长。其他区别是，第二单元8在这一情形中包含具有两个独立冷却管路的冷却系统。冷却系统包括冷却第一单元中的电能存储装置7b第一冷却管道，以及冷却第三单元9中的动力电子器件9b、9c的第二冷却管道。冷却管道中的每个包括散热器8b。两个散热器一起形成第二单元8的外侧面。因此，大量的空气可通过散热器被引导且为各冷却管道中冷却液提供良好冷却。散热器8b的大小可与电能存储装置7b和动力部件9b、9c所需的冷却有关。
两个冷却管道中的每个包括一个风扇8c、冷却液泵8d、膨胀箱和直线管道8e，所述直线管道将冷却液分别引导至第一单元7和第三单元9。第二单元8可包括形成外部壳体的类似箱子构造8a，所述类似箱子构造包含用于两个冷却管道的部件。替代地，第二单元8可包括两个类似箱子构造8a，所述两个类似箱子构造中的每个包含形成冷却管道中的一个的部件。同样在这一情形中，第二单元8的尺寸和位置使得所述第二单元完全覆盖包含电能存储装置7b的第一单元7。第二单元8的部件因而部分形成产生第一单元7前方的变形区域的物理保护，其中动能在碰撞中被吸收。因此，在侧碰中损坏电能存储装置7b的风险被明显降低。
本发明不以任何方式限于附图中显示的实施方式，但可在专利权利要求的范围内自由改变。

Claims (12)

1.车辆(1)中混合动力部件的设备总成，其中，车辆(1)包括沿车辆的纵向方向延伸的框架轨道(4)，其中，所述设备总成包括具有电能存储装置(7b)的第一单元(7)，具有冷却系统中的至少一个部件(8b-e)的第二单元(8)，以及紧固元件(10)，第一单元(7)和第二单元(8)利用所述紧固元件紧固至框架轨道(4)，并且其中，第一单元(7)接附至与框架轨道(4)的侧面(4a)相邻的位置，并且其中，第二单元(8)接附至距框架轨道(4)更远距离且处于至少部分位于第一单元(7)外的位置，其特征在于，第二单元(8)包括呈散热器(8b)形式且包含循环的冷却液的部件，所述冷却液适于通过具有环境温度的空气冷却。
2.如权利要求1所述的设备总成，其特征在于，第二单元(8)配备有至少部分通过散热器(8b)限定的外表面。
3.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，第二单元(8)还包括风扇(8c)，所述风扇通过散热器(8b)和/或泵(8d)吸入空气，所述泵将冷却液在冷却系统中循环。
4.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，冷却系统适于冷却第一单元(7)中的电能存储装置(7b)。
5.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，第二单元(8)的高度和长度至少等于第一单元(7)的高度和长度。
6.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，第一单元(7)包括容器(7a)，所述容器形成第一单元(7)的外侧且包围电能存储装置(7b)。
7.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，第一单元(7)包括配备有需要在能量存储装置的保养时能够接近的部件(7c)的侧面。
8.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，第二单元(8)包括能够被铰接的悬挂(8f)，以使得所述第二单元可旋转地布置在操作位置和保养位置之间。
9.如前述权利要求任一项所述的设备总成，其特征在于，所述设备总成包括具有动力电子器件(9b、9c)的第三单元(9)，所述动力电子器件适于控制电能存储装置(7b)和电动机(6)之间的电力流动，其中第三单元(9)在第一单元(7)和第二单元(8)前方或后方的位置接附至框架轨道(4)。
10.如权利要求9所述的设备总成，其特征在于，第三单元(9)包括容器(9a)，所述容器形成第三单元(9)的外侧且包围所述动力电子器件(9b、9c)。
11.如权利要求9或10所述的设备总成，其特征在于，第三单元(9)的宽度基本上等于第一单元(7)和第二单元(8)的总宽度。
12.如权利要求9-11任一项所述的设备总成，其特征在于，冷却系统适于冷却第三单元(9)中的动力电子器件(9a、9b)。
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