CN112640269A - 用于电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件、发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于特别是机动车辆的电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件(10)，包括：壳体(12)、冷却流体(12b)和逆变器(20)，其中壳体(12)形成包括至少一个第一凹槽(14)的、用于容纳冷却流体(12b)的冷却回路(12a)，并且逆变器(20)具有至少一个电容器组件(30)，其被预设为布置在壳体(12)的第一凹槽(14)内。电容器组件(30)配置有至少一个电容器(32)，特别是卷绕式电容器，用于容纳电容器(32)的壳罩(36)，和用于将电容器(32)嵌入到壳罩(36)中的导热元件(34)，特别是导热树脂(34)。电容器组件(30)可直接与壳体(12)耦合。此外，本发明还涉及一种发动机和一种车辆。

Description

用于电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件、发动机和车辆

技术领域

本发明涉及一种用于电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件。此外，本发明还涉及一种发动机和一种车辆。

背景技术

电气构件中的热管理对于确保部件的耐久性起着重要作用。对于电容器而言，保证功能性主要取决于不超过特定的温度。即便是仅一次短时超过允许的电容器核心温度也会导致不可逆的损坏，并且由此导致构件或者说相连的组件不可用。

特别是在动态应用中，对于用于轿车等的逆变器，要考虑到例如由于上坡超车造成的最大负荷。在此，热点(Hotspot)总是出现在电容器内部。由于难以接近该热点，无法进行有针对性的温度监控。

因此，为了能够使电容器更接近(长期)功率极限或者说更接近温度极限地运行，必须要加速热传递。

发明内容

本发明的目的在于给出一种用于电驱动装置或者说电驱动单元的壳体组件，其易于制造和维护，占据较小的结构空间，并且提供最佳的冷却效率。本发明的目的还在于给出一种发动机和一种车辆。

根据本发明，在壳体组件方面，该目的通过权利要求1的主题得以实现。关于发动机和车辆，前述目的通过并列权利要求的主题得以实现。在从属权利要求中给出优选的实施方案。

本发明基于这样的想法，即用于电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件包括壳体、冷却流体和逆变器。壳体形成包括至少一个第一凹槽的、用于容纳冷却流体的冷却回路，并且逆变器具有至少一个电容器组件，其被预设为布置在壳体的第一凹槽内。电容器组件配置有至少一个电容器、用于容纳至少一个电容器的壳罩和用于将至少一个电容器嵌入到壳罩中的导热元件，特别是导热树脂。电容器组件直接与壳体耦合或者说可与其耦合。

有利地，电驱动装置被用作机动车辆的驱动装置。有利地，所使用的电容器中的一个或多个被设计为卷绕式电容器。

实质上，根据本发明的壳体组被预设用于电驱动装置或者说电驱动单元和/或被预设用在驱动单元中。壳体组优选地被设计用于容纳至少一个定子，以便能够用于提供驱动单元，特别是电动机形式的驱动单元。

此外，本发明的基础在于，以整体式构造的壳体组件的形式，实现电容器组件的冷却功能和容纳。由此，可以特别地实现构件数量的减少以及制造工艺的最优化。同样地，借助减少的单个构件的数量，降低了壳体组件或者说所属驱动单元的故障可能性，并且由此保证了更高的可靠性以及简化的维护。

逆变器的电容器组件预设有至少一个电容器(特别是卷绕式电容器)、用于容纳电容器的壳罩和用于将电容器嵌入到壳罩中的导热元件，特别是导热树脂。以此方式，可提供从电容器到电容器组件的壳罩的有利热传导，以实现电容器组件的高效冷却。

特别地，不需要任何额外的覆盖层等来预防冷却液和电容器组件之间的接触。

另外，电容器组件直接与壳体耦合或者说可与其耦合。在本发明的意义上，优选地，整体式地配置电容器组件和壳体组件的壳体，使得电容器组件和壳体可直接安放在彼此之上或者说可彼此相连。此外，可提供电容器组件在壳体上，特别是在壳体的第一凹槽中的适当的定位和安置。

优选地，电容器组件可借助材料配合和/或摩擦力配合和/或形状配合的连接，直接与壳体耦合。

特别地，可以预设粘合连接来将电容器组件与壳体直接耦合。以此方式，可以提供机械连接和密封功能。在此，粘合连接可以被配置为可拆卸的或者说可无损坏地拆卸的粘合连接，或者被配置为不可拆卸的粘合连接。

在本发明的意义上，还可以预设诸如螺栓、夹子、铆钉等商业上通用的连接元件，以提供壳体与电容器组件之间的直接且紧邻的连接。

根据一种实施方案，电容器组件的壳罩包括具有至少一个加固元件的凸缘，其中凸缘被设计用于电容器组件与壳体的直接的、力配合和/或材料配合和/或形状配合的连接。

电容器组与壳体组件的壳体的可直接连接性能够以有利的方式用于电驱动装置或者说电驱动单元。此外，在故障情况下，通过与壳体的可拆卸的直接连接，可以轻松地更换电容器组件，或者更确切地说，更换电容器组件连同连接器。

在本发明的框架下，壳体与电容器组件的直接耦合还可以理解为，壳体(特别是第一凹槽)与电容器组件被预设用于形成力配合和/或材料配合和/或形状配合的连接，特别是夹持连接、卡扣连接等。在此意义上，不需要任何其它诸如螺栓、铆钉、粘合剂等连接元件来以适当的形式提供壳体与电容器组件之间的直接连接。

按照另一实施方案，电容器组件被布置在壳体的第一凹槽中，使得壳罩在五个面上与冷却流体接触。

由此产生的优点是，电容器组件的最大面积可用于针对冷却流体的热传递。电容器组件的散热既沿着电容器组件的底侧实现，也经由电容器组件的侧边或者说侧面实现。从电容器组件到冷却流体上的有效散热成为可能。

根据另一优选的实施方案，预设了，壳罩的凸缘和壳体的第一凹槽被配置为，使得电容器组件居中地并且悬浮地布置在第一凹槽中。借助凸缘，电容器组件被居中地放置在壳体的第一凹槽中。

由此实现的优点是，沿着电容器组件的侧边或者说侧面，基本上分别预设了相同体积的冷却流体，从而可以实现电容器组件所有面的均匀冷却。

替代地，壳罩的凸缘和壳体的第一凹槽可以被配置为，使得电容器组件相对于至少一面偏移且悬浮地布置在第一凹槽中，特别是当电容器组件沿侧面的散热不均匀时。

按照一种实施方案，在壳罩的凸缘和壳体之间预设有密封单元，特别是密封环。优选地，密封单元可以沿着第一凹槽布置在壳体中，或者布置在壳罩的凸缘中。以此方式，在电容器组件中或者说沿着壳体的第一凹槽，整体地提供密封。在将电容器组件与壳体连接时，冷却回路或者说流体冷却或者说冷却流体与待冷却的电容器组件适当地接触，并且适当地密封。

根据一种优选的实施方案，电容器组件的壳罩被设计为薄壁的铝壳。壳罩具有最小的吸热性，并且在至少一个电容器与冷却流体之间具有改善的热传递。所提供的电容器组件具有最佳的用于冷却至少一个电容器的散热特性。特别是在高压下，为了绝缘，还可以使用绝缘膜，其被放置在导电的铝壳和电容器绕组之间。

按照又一实施方案，电容器组件的壳罩可以由绝缘塑料制成，壳罩从而可以用作绝缘体，并且特别地，可以省去单独的绝缘膜。

在另一实施方案中，在电容器组件的底侧上，特别是在壳罩的底侧上，和/或在壳体的第一凹槽的底面上预设有至少一个导流单元。因此，能够以优选的方式，调整冷却流体沿着电容器组件的有利的流动方向。以此方式，可以使得从电容器组件到冷却流体的热传递最优化。

根据一种实施方案，导流单元被预设为用于定位在壳体的第一凹槽中的嵌入元件。借助导流单元的可更换性，可以任意地调节沿着电容器组件的冷却流体流。特别是在更换电容器组件时，能够以简单的方式，使流体流适应于至少一个电容器的不同布置或者说电容器组件内的不同热分布。

在一种优选的实施方案中，电容器组件包括多个电容器，并且导流单元被预设用于形成沿着单个电容器的至少基本上平行的冷却流体流。以此方式，保证了沿着电容器组件到冷却流体的最佳热传递。此外，可以降低沿着多个冷却流体流的压力损失。由此提供了电容器组件的高效冷却。

按照一种实施方案，逆变器包括至少一个半导体模块，其中壳体的冷却回路预设有至少一个第二凹槽，其包括用于冷却半导体模块的冷却流体。包括冷却流体的冷却回路还被设计用于冷却壳体或者发动机内腔，特别是定子的至少一个绕组端部。

在本发明的意义上，冷却回路被配置为，冷却回路特别地通过壳体的第一和第二凹槽中的冷却流体提供逆变器的适当冷却。此外，借助冷却回路的设计方案，可以实现壳体或者发动机内腔的冷却。因此，在发动机内腔中提供有定子的情况下，可以预设，可借助冷却回路冷却定子的至少一个绕组端部或者说可调节其温度。通过冷却回路在壳体组件的壳体中的整体式设计方案，特别是在壳体中包括第一和第二凹槽的情况下，可以通过适当地使用冷却流体，提供冷却效果。

在一种实施方案中，逆变器被设计有至少两个半导体模块和至少两个电容器，其中电容器组件的电容器可分别与第一连接器和第二连接器相连。电容器可经由第一连接器，分别与其中一个半导体模块相连。此外，电容器可经由第二连接器分别彼此相连以形成并联电路，和/或与电压源相连。

特别是在故障情况下，能够以有利的方式，更换电容器和/或第一和第二连接器和/或半导体模块。优选地，可以模块化地更换电容器、第一和第二连接器以及半导体模块。由此提供了根据本发明的壳体组件的简化的安装和维护。此外，需要时还可以实现电容器的并联以及单个电容器与电压源的连接。

在一种并列方面中，本发明涉及一种发动机，特别是电动机，其包括根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件。

因此，特别地可以预设，根据本发明的壳体组件被配置为与定子和转子相连，以形成电动机。

根据本发明的另一并列方面，预设了一种包括根据本发明的壳体组件的车辆。因此，在本发明的意义上，有利地配置的壳体组件既可以被预设用于车辆内的发动机，也可以用于车辆(特别是机动车辆)的其它用途中。

综上所述，在本发明的意义上，借助根据本发明的壳体组件以及发动机或者说车辆，以有利的方式，为包括至少一个电容器的逆变器提供了整体式配置的容纳和冷却。

附图说明

在下文中，参考示意图，以更多细节更详细地阐述本发明。

在附图中：

图1示出了根据本发明的壳体组件的壳体的一种示意性实施方案；

图2示出了根据本发明的壳体组件的电容器组件的一种示意性实施方案；

图3示出了根据本发明的壳体组件的一种示意性实施方案，其中包括根据图1的壳体和根据图2的电容器组件；并且

图4示出了根据本发明的壳体组件的根据图3的示意性实施方案的横截面A-A。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的壳体组件10的壳体12的第一实施方案。

所显示的壳体12包括第一凹槽14和第二凹槽16。此外，壳体12包括发动机内腔18或者说容纳部，其用于发动机的至少一部分，特别是电动机的定子。

根据图1，第一凹槽14和第二凹槽16分别具有矩形的基本形状。第一凹槽14被定向为平行于第二凹槽16。沿着第一凹槽14的边缘显示了在周向方向上对称分布的钻孔14c，其用于容纳例如螺栓、铆钉等。

此外，第一凹槽14在其底侧上，在纵向方向上设计有磨圆的内缘。根据图1，在第一凹槽14中预设有第一冷却流体口14a和第二冷却流体口14b，其可用作冷却流体进口或者冷却流体出口，以形成冷却回路。特别地，第二冷却流体口14b可以被预设为壳体12的第一凹槽14和第二凹槽16之间的穿孔。

按照图1，第一凹槽14和第二凹槽16被设计在壳体12的一个面上，特别地设计在其顶面上。按照图1，发动机内腔18被定位在壳体12中的第一凹槽14和第二凹槽16下方。

在图2中显示了根据本发明的壳体组件10的电容器组件30的一种实施方案。

按照图2，电容器组件30总共具有三个电容器32。电容器32分别与第一连接器38a相连。此外，这三个电容器经由第二连接器38b相互连接，特别地经由导电的连接片38b相互连接。因此，在图2的意义上，有可能预设三个电容器的并联。

根据图2中的示意图，电容器32被具有四周围绕的凸缘36a的壳罩36环绕。凸缘36a设计有四周围绕的环和成角度设置的加固元件36b。特别地，成角度设置的加固元件36b以锯齿状图案，在凸缘36a的四周围绕的环与壳罩36之间延伸。因此，凸缘36a，特别是凸缘36a的四周围绕的环可以抵靠在壳罩36上。四周围绕的凸缘36a的栅格状结构使得在保持高稳定性的同时减轻重量成为可能。

另外，所示的凸缘36a具有多个用于诸如螺栓、铆钉等的紧固元件的容纳部36c。容纳部36c沿着凸缘36a对称分布。特别地，对应于壳体的沿着第一凹槽14的钻孔14c，沿着四周围绕的凸缘36a，定位容纳部36c。

在图3中示出了根据本发明的壳体组件10的一种示意性实施方案，其中包括根据图1的壳体12和根据图2的电容器组件12。

根据图3，包括三个电容器32的电容器组件12被布置在第一凹槽14中。逆变器20的至少一个半导体模块22被布置在电路板上并且定位在第二凹槽16中。

电容器组件30的三个电容器32分别与第一连接器38a相连。此外，三个电容器32经由第二连接器38b相互电气地相连，并且可经由插座40，与电压源连接。

电容器组件30可经由与壳罩36相连的、四周围绕的凸缘36a，与壳体组件10的壳体12材料配合地和/或摩擦力配合地和/或形状配合地相连。以此方式，逆变器20的电容器组件30能够以整体的形式，与壳体12耦合并且可以模块化地进行更换。

在图4中显示了根据本发明的壳体组件的根据图3的示意性实施方案的横截面A-A。

所示的电容器组件30包括电容器32、导热元件34(特别是导热树脂34a)、壳罩36和框架36a。电容器32借助于导热树脂34a嵌入到壳罩36中。所示的第二连接器38b用于电容器32的电连接。第一连接器38a在图4中不可见。

电容器组件30经由包括四周围绕的环和加固元件36b(在图4中未显示)的凸缘36a，与壳体12相连。因此，在图4中可以看出电容器组件30在壳体12的第一凹槽14中的居中或者说定中心且悬浮的布置。沿着侧边，电容器组件30，特别是壳罩36，优选地均匀地被冷却流体12b环绕。

在壳体12的第二凹槽16中布置有逆变器20的至少一个半导体模块22，其与冷却流体12b接触。特别地，至少一个半导体模块22被显示为定位在电路板上。可以实现从半导体模块22到第二凹槽16中的冷却流体12b的散热。

此外，在图4中示出了冷却回路12a的整体式设计方案。特别地，冷却回路12a将第一凹槽14和第二凹槽16彼此相连，使得冷却流体转入到两个凹槽14；16之间。此外，冷却回路12a还具有其它流动路径，使得例如可以借助于冷却流体12b，冷却壳体12。

综上所述，借助根据本发明的壳体组件10，可以提供整体式设计的冷却回路来冷却特别是电容器组件30，并且提供电容器组件30的整体式配置的容纳部。借助于特别地用于电驱动装置或者说电驱动单元的根据本发明的壳体组件10，能够以有利的方式，为逆变器20的电容器组件30提供最佳的高效冷却。

附图标记列表

10 壳体组件

12 壳体

12a 冷却回路

12b 冷却流体

14 第一凹槽

16 第二凹槽

18 发动机内腔

20 逆变器

22 半导体模块

30 电容器组件

32 电容器

34 导热元件

34a 导热树脂

36 壳罩

36a 四周围绕的凸缘

36b 加固元件

38a 第一连接器

38b 第二连接器

40 插座。

Claims (13)

1.一种用于电驱动装置或者电驱动单元的壳体组件(10)，包括壳体(12)、冷却流体(12b)和逆变器(20)，

其中所述壳体(12)形成包括至少一个第一凹槽(14)的、用于容纳所述冷却流体(12b)的冷却回路(12a)，并且所述逆变器(20)具有至少一个电容器组件(30)，所述电容器组件被预设为布置在所述壳体(12)的第一凹槽(14)内，

其中所述电容器组件(30)配置有至少一个电容器(32)、用于容纳至少一个电容器(32)的壳罩(36)和用于将至少一个所述电容器(32)嵌入到所述壳罩(36)中的导热元件(34)，特别是导热树脂(34a)，并且

其中所述电容器组件(30)能直接与所述壳体(12)耦合。

2.根据权利要求1所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述电容器组件(30)的壳罩(36)包括具有至少一个加固元件(36b)的凸缘(36a)，其中所述凸缘(36a)被设计用于所述电容器组件(30)与所述壳体(12)的直接的、力配合和/或材料配合和/或形状配合的连接。

3.根据权利要求1或2所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述电容器组件(30)被布置在所述壳体(12)的第一凹槽(14)中，使得所述壳罩(36)在五个面上与所述冷却流体(12b)接触。

4.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述壳罩(36)的凸缘(36a)和所述壳体(12)的第一凹槽(14)被配置为，使得所述电容器组件(30)居中地并且悬浮地布置在所述第一凹槽(14)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

在所述壳罩(36)的凸缘(36a)与所述壳体(12)之间预设有密封单元，特别是密封环。

6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述电容器组件(30)的壳罩(36)被设计为薄壁的铝壳或塑料壳。

7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

在所述电容器组件(30)的底侧上，特别是在所述壳罩(36)的底侧上，和/或在所述壳体(12)的第一凹槽(14)的底面上预设有至少一个导流单元。

8.根据权利要求7所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述导流单元被预设为用于定位在所述壳体(12)的第一凹槽(14)中的嵌入元件。

9.根据权利要求7或8所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述电容器组件(30)包括多个电容器(32)，并且所述导流单元被预设用于形成沿着单个所述电容器(32)的至少基本上平行的冷却流体流。

10.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述逆变器(20)包括至少一个半导体模块(22)，其中所述壳体(12)的冷却回路(12a)预设有至少一个第二凹槽(16)，所述第二凹槽包括用于冷却所述半导体模块(22)的冷却流体(12b)，并且

其中包括所述冷却流体(12b)的所述冷却回路(12a)还被设计用于冷却所述壳体(12)或者发动机内腔(18)，特别是定子(10)的至少一个绕组端部。

11.根据权利要求10所述的壳体组件(10)，

其特征在于，

所述逆变器(20)设计有至少两个半导体模块(22)和至少两个电容器(32)，

其中所述电容器组件(30)的电容器(32)能分别与第一连接器(38a)和第二连接器(38b)相连，

其中所述电容器(32)能经由所述第一连接器(38a)，分别与其中一个所述半导体模块(22)相连，并且

其中所述电容器(32)能经由所述第二连接器(38b)分别彼此相连以形成并联电路，和/或与电压源相连。

12.一种发动机，特别是电动机，包括根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)。

13.一种车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件(10)。

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