CN110692189A - 机动车和用于机动车的变流器装置 - Google Patents

机动车和用于机动车的变流器装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机动车，其包括：用于驱动机动车(25)的电机(1)；和具有冷却设备(10)的、用于为电机(1)提供交流电流的变流器装置(9)，其中，冷却设备(10)具有至少一个冷却液连接端(11)，所述至少一个冷却液连接端与电机(1)的冷却液接口(6)以导通液体的方式连接，以用于形成公共的冷却循环系统。

Description

机动车和用于机动车的变流器装置
技术领域
本发明涉及一种机动车，其包括：用于驱动机动车的电机；和具有冷却设备的、提供用于电机的交流电流的变流器装置。
背景技术
在部分或完全电驱动的机动车中典型地借助于变流器装置将由高压电池提供的直流电压转换为用于驱动电机的单相或多相的交流电流。在此特别引人注意的是借助于冷却设备冷却在变流器装置运行期间生热的变流器装置。
由文献DE 10 2009 058 270 A1已知了一种用于车辆技术中的电牵引系统的逆变器，其包括：布置在冷却板上的功率模块，该功率模块与电机连接；和位于功率模块下方的水冷却器。
在这种布置中，水冷却器专门被设置用于冷却变流器装置，这要求很大的结构空间。此外，在逆变器内部存在容易泄漏的密封件。
文献DE 10 2010 029 374 A1还公开了一种电力电子装置，其具有电力电子设备-壳体和接纳在其中的电子设备构件以及连接设备，该连接设备具有布置在电力电子设备-壳体上的电连接端，该电连接端被设置为用于将多根高压缆线连接到电子设备构件或电子设备构件的部件。
文献DE 10 2014 002 522 A1公开了一种用于车辆的电池，该电池包括多个相互连接的电池单体和用于冷却电池单体的导体冷却装置，其中，导体冷却装置具有冷却板，该冷却板与电池单体的电极导热地连接，并且该冷却板在电池单体的电极的区域中具有通孔，电极伸入到该通孔中或穿透该通孔。电池单体通过附属的电极分别借助于可导热的且电绝缘的陶瓷元件在冷却板上热接触。
发明内容
本发明的目的是，使变流器装置在机动车中节省结构空间地且可安全运行地构造。
为了实现该目的，根据本发明在开头所述类型的机动车中提出，冷却设备具有至少一个冷却液连接端，所述至少一个冷却液连接端与电机的冷却液接口以传导液体的方式连接，以形成公共的冷却循环系统。
本发明基于以下考虑：将用于冷却变流器装置的冷却设备连入电机的冷却循环系统中，该冷却循环系统例如用于定子冷却和/或转子冷却。冷却设备可以因此有利地共同使用电机的现有的冷却部件，以便节省变流器装置的结构空间。同时可以因此减少待密封的、传导液体的连接部位的数量，且整体上实现变流器装置和机动车的更安全的运行。
优选地，变流器装置布置在电机的电机壳体上，其中，变流器装置和电机壳体界定接纳区域，在该接纳区域中布置有冷却液连接端和冷却液接口。接纳区域可以被电机壳体的框架式的和/或凹槽式的部段界定。该部段适宜地设置在电机壳体的外侧上。该部段典型地具有壁，这些壁沿相对于电机的旋转轴的径向方向延伸。变流器装置随后可以被安放在壁的自由端部上并且因此与电机壳体的壁共同界定接纳区域。
根据本发明的一个特别有利的设计方案，变流器装置具有用于布置变流器装置的部件的底板。优选地，将部件相互连接的汇流排也沿底板引导并且可以因此冷却这些汇流排。
在此，冷却设备可以通过多个设置在底板内部的冷却通道形成。底板因此能被冷却液通流。底板因此可以用作主动式散热器，以便将由变流器装置的部件产生的热量有效地排出到共同的冷却循环系统。
在一个另选的设计方案中，冷却设备可以布置在底板上。底板在这种情况下基本上被设计为用于部件和冷却设备的载体元件，因此仅被动地用于将热量进一步传导到在冷却板上布置的冷却设备。特别优选地，冷却设备嵌入该底板中。也就是说，底板具有开口，在该开口内部存在冷却设备的至少一部分。因此能实现冷却设备的特别节省结构空间的布置。
在根据本发明的机动车的一些实施方式中有利的是，冷却液连接端布置在底板的面对电机的侧上或布置在底板的至少一个边缘侧上。作为边缘侧在此可以理解为，将面对电机的底板侧与背对电机的底板侧连接的底板侧。
作为变流器装置的部件可以设有电力电子的变流器单元和/或中间电路电容器和/或控制装置和/或用于将变流器装置与机动车的低压车载电网连接的直流电压连接端。这些部件优选地布置在底板的背对电机的侧上。
特别优选地，变流器单元布置在设于底板处的冷却设备上。由于变流器单元典型地对变流器装置的热量产生贡献最大，所以优选的是，与冷却设备直接热耦合。即使底板本身形成冷却设备，也适宜地能实现从变流器单元到底板的尽可能高的热传递，例如通过尽可能大的接触面。还适宜的是，将中间电路电容器直接布置在底板或冷却设备上，这是因为中间电路电容器也对变流器装置的生热作出很大贡献。
作为变流器装置的部件还可以设有电磁的滤波单元和/或用于将变流器装置与电机电连接的交流电压连接端和/或用于将变流器装置与高压车载电网电连接的直流电压连接端和/或用于通过变流器装置将电机与机动车的低压车载电网电连接的直流电压连接端。这些部件优选地布置在底板的面对电机的侧上。
此外优选的是，变流器装置的壳体部分包围布置在面对电机的侧上的部件。该壳体部分也可以被称为第一壳体部分。
根据一个设计方案变型，冷却液连接端可以穿透壳体部分。在这种情况下，冷却设备部分地位于壳体部分内部并且这样在壳体部分外部延伸，使得至少所述冷却液连接端位于壳体部分外部。
一个另选的设计方案变型提出，冷却液连接端在壳体部分外部布置在底板上。在这种情况下，该壳体部分仅局部包围底板，因此底板的至少一个部段位于壳体部分外部。随后可特别简单地从外部触及冷却液连接端。特别优选的是，设置在壳体部分外部的冷却液连接端布置在底板的面对电机的侧上或布置在底板的所述或一个边缘侧上。
此外适宜的是，变流器装置的壳体部分包围布置在背对电机的侧上的部件。该壳体部分也可以被称为第二壳体部分。优选地，该壳体部分完全地包围底板的背对电机的侧。壳体部分可以通过紧固元件紧固或能紧固在电机壳体上，特别是框架式的和/或凹槽式的部段上和/或电机壳体的壁上。
壳体部分优选地设计为分开的或设计为连续壳体的部件。
本发明的目的还通过一种用于根据本发明的机动车的变流器装置实现。所有关于根据本发明的机动车的实施方案可以类似地用于根据本发明的变流器装置，从而也可以利用该变流器装置实现前述优点。
附图说明
本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例以及根据附图得出。附图是示意性的并示出：
图1示出用于机动车的电机的详细视图；
图2示出根据本发明的用于机动车的变流器装置的第一实施例的剖面图；
图3示出根据本发明的用于机动车的变流器装置的另一实施例的分解图；
图4示出图3所示的变流器装置的透视图；
图5以剖面图示出根据本发明的用于机动车的变流器装置的另一个实施例的原理图；和
图6示出根据本发明的机动车的一个实施例的原理图。
具体实施方式
图1示出电机1的详细视图，其中，电机壳体2局部可见。
电机壳体2具有框架式的或凹槽式的部段3，该部段具有多个壁4，这些壁界定接纳区域5。在接纳区域5内部设有冷却液接口6以用于导入和导出用于冷却电机1的定子和/或转子的冷却液。此外，在接纳区域5内部设有连接设备7以用于给电机1供给三相的交流电压和由低压电池提供的直流电压，例如12伏特。此外，在壁4中集成有直流电压连接端8以用于提供来自高压电池的待转换为交流电压的直流电压。
图1中的接纳区域5的敞开侧在安装状态中附加地通过变流器装置9(见图2至图5)界定，该变流器装置被安放在电机壳体2上并紧固在壁4处。变流器装置9将通过直流电压连接端8提供的直流电压转换为三相的交流电压并且允许低压电池与连接设备7连接。变流器装置9还具有带有冷却液连接端11(见图2至图5)的冷却设备10，该冷却液连接端与冷却液接口6连接或能连接以形成用于电机1和变流器装置9的公共的冷却循环系统。
图2示出变流器装置9的第一实施例的剖面图，其中包括电机壳体2的接纳区域5和带有壁4的部段3。
变流器装置9包括：底板12，在该底板中集成有冷却设备10；在底板12的面对电机1的侧上的第一壳体部分13；和在底板12的背对电机1的侧上的第二壳体部分14。冷却设备10在此这样穿透底板13和第一壳体部分13，使得冷却液连接端11(在图2中仅能看到一个)在接纳区域5中延伸并且能在接纳区域中与冷却液接口6连接。
变流器装置9的多个部件布置在底板12的背对电机1的侧上并且被第二壳体部分14包围，该第二壳体部分优选地由金属、例如铝制成。部件是电力电子的变流器单元15、中间电路电容器16、用于驱控变流器单元15的控制装置17的控制单元以及用于将变流器装置与低压电池连接的未示出的直流电压连接端。变流器单元15在此直接布置在冷却液流过的冷却设备10上，这是因为变流器单元对在变流器装置9运行期间产生的热量贡献最大。中间电路电容器16与底板12导热地耦合，以便将由中间电路电容器在运行期间产生的热量通过底板输送到冷却设备10。
变流器装置9的另外的部件布置在底板12的面对电机1的侧上并且被第一壳体部分13包围，该第一壳体部分优选地由塑料、例如聚酰胺制成。部件是电磁的滤波单元18、用于将变流器装置9与连接设备7电连接的交流电压连接端19、未示出的用于通过直流电压连接端8将变流器装置9与高压电池电连接的直流电压连接端和未示出的用于通过连接设备7将电机1与低压电池电连接的直流电压连接端。
将第一壳体部分13放置于底板12上并固定在该底板处，而第二壳体部分14与底板12接合并且在安装的状态中位于电机壳体2的部段3上。由此封闭了接纳区域5。通过未示出的紧固件将第二壳体部分14一同紧固在壁4上。对于壳体部分13、14的所示的多部件实施方案，另选地也可以考虑，壳体部分13、14形成连续壳体。
图3示出变流器装置9的另一个实施例的分解图，其中，与图2相同的或作用相同的元件设有相同的附图标记。变流器装置9与图2所示的实施例相比区别基本上在于，底板12设计为冷却液流过的冷却设备10，对此在底板12内部设有未示出的冷却通道。此外，冷却液连接端11(见图4)未穿透底板12和第一壳体部分13，而是在壳体部分13、14外部形成在底板12的面对电机1的侧上。
在图3中还示出：用于通过直流电压连接端8将变流器装置9与高压电池电连接的直流电压连接端20；用于通过连接设备7将电机1与低压电池电连接的直流电压连接端21；用于将变流器装置9与低压电池连接的直流电压连接端22；和在控制装置的控制单元之间的、控制装置17的屏蔽件23。
图4示出图3所示的变流器装置9的透视图，其中底板12朝向电机1的一侧。可以看到，冷却设备10的冷却液连接端11设计为底板12的开口，冷却通道通入该开口中。冷却液连接端因此可以借助于合适的连接件与电机1的冷却液接口6连接。
图5以剖视图示出变流器装置9的另一个实施例的原理图，其中，与图3相同的或作用相同的元件设有相同的附图标记。变流器装置9与图3所示的实施例相比区别基本上在于，冷却液连接端11布置在底板的边缘面24上。
图6示出机动车25的原理图，该机动车包括根据图1的、用于部分地或完全地驱动机动车25的电机1和固定在电机上的、根据前述实施例之一的变流器装置9。变流器装置9通过直流电压连接端8与高压车载电网26连接并通过直流电压连接端23与机动车25的低压车载电网27连接。

Claims (15)

1.一种机动车，其包括：用于驱动机动车(25)的电机(1)；和具有冷却设备(10)的、用于为电机(1)提供交流电流的变流器装置(9)，
其特征在于，
冷却设备(10)具有至少一个冷却液连接端(11)，所述至少一个冷却液连接端与电机(1)的冷却液接口(6)以液体导通的方式连接，以用于形成公共的冷却循环系统。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，变流器装置(9)布置在电机(1)的电机壳体(2)上，其中，变流器装置(9)和电机壳体(2)界定接纳区域(5)，在该接纳区域中布置有冷却液连接端(11)和冷却液接口(6)。
3.根据权利要求1或2所述的机动车，其特征在于，变流器装置(9)具有用于布置变流器装置(9)的部件的底板(12)。
4.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，冷却设备(10)通过设置在底板(12)内部的多个冷却通道形成或布置在底板(12)上，特别是嵌入该底板中。
5.根据权利要求3或4所述的机动车，其特征在于，冷却液连接端(11)布置在底板(12)的面对电机(1)的侧上或布置在底板的至少一个边缘侧(24)上。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的机动车，其特征在于，作为部件设有电力电子的变流器单元(15)和/或中间电路电容器(16)和/或控制装置(17)和/或用于将变流器装置(9)与机动车(25)的低压车载电网(27)连接的直流电压连接端(22)。
7.根据权利要求4和6所述的机动车，其特征在于，变流器单元(9)布置在设于底板(12)处的冷却设备(10)上。
8.根据权利要求6或7所述的机动车，其特征在于，所述部件布置在底板(12)的背对电机(1)的侧上。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的机动车，其特征在于，作为部件设有电磁的滤波单元(18)和/或用于将变流器装置(9)与电机(1)电连接的交流电压连接端(19)和/或用于将变流器装置(9)与高压组件(20)电连接的直流电压连接端(20)和/或用于通过变流器装置(9)将电机(1)与机动车(25)的低压车载电网(26)电连接的直流电压连接端(21)。
10.根据权利要求9所述的机动车，其特征在于，所述部件布置在底板(12)的面对电机(1)的侧上。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的机动车，其特征在于，变流器装置(9)的壳体部分(13)包围布置在面对电机(1)的侧上的部件。
12.根据权利要求11所述的机动车，其特征在于，冷却水连接端(11)穿透壳体部分(13)或在壳体部分(13)外部布置在底板(12)上。
13.根据权利要求12所述的机动车，其特征在于，设置在壳体部分(13)外部的冷却水连接端(11)布置在底板(12)的面对电机(1)的侧上或布置在底板(12)的所述边缘侧或一个边缘侧(24)上。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的机动车，其特征在于，变流器装置(9)的壳体部分(14)包围布置在背对电机的侧上的部件。
15.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的机动车的变流器装置。
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