CN114069972A - 电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种电驱动系统(1)，该电驱动系统(1)包括电动机(14)、连接至电动机(14)的传动装置(2)、以及逆变器(3)，电驱动系统(1)包括至少两部分的壳体(7)，并且电驱动系统(1)具有用于逆变器(3)和电动机(14)的相互独立的两个冷却回路(4、10)，其特征在于，这两个冷却回路(4、10)经由安装在壳体(7)中的、在逆变器(3)与电动机(14)之间的热交换器(19)热连接。

Description

电驱动系统
技术领域
本发明涉及电驱动系统，该电驱动系统包括电动机、连接至电动机的传动装置、以及逆变器，电驱动系统包括至少两部分的壳体，并且电驱动系统具有用于逆变器和电动机的两个单独的冷却回路。
背景技术
在汽车领域中，电驱动器越来越多地在安装空间条件更受限的情况下使用。
当电能在电动机、例如马达中转换为机械能时，会以热量的形式产生损失。这些热损失必须被消散以防止电动机过热和损坏。另外，散热可以提高效率。
因此，驱动器的冷却在实现充分的电力利用而不超过热限制方面起着至关重要的作用。
从DE 10 2014 215 758 A1已知一种电动机，该电动机具有可供第一工作流体流过的第一回路和可供第二工作流体流过的第二回路。在这种情况下，第一回路和第二回路被密封。此外，第一回路和第二回路具有共同的热交换器表面，热交换器表面以这样的方式实现：经由热交换器表面，热能可以从第一回路的第一工作流体传递至第二回路的第二工作流体，和/或反之亦然，热能可以从第二工作流体传递至第一工作流体。传递方向可以改变，例如随着时间的推移而改变。
第二回路的第二工作流体、即水-乙二醇混合物，至少暂时用于冷却或加热第一回路的第一工作流体。为此，在期望的或预定的热传递区域中、例如在现有的第二回路的管道的圆周表面上，可以以预定距离布置第二圆周表面，其中，第一回路的第一工作流体、即油，被沿着第二回路的圆周表面引导。因此，第二冷却回路的圆周表面的该区域形成第一回路和第二回路的共用的热交换器表面。回路被密封的事实导致借助于共用的热交换器表面产生间接热传递，使得物质流在空间上被热渗透壁分隔开。
当电动机运行时，第一工作流体流过第一回路，而第二工作流体流过第二回路。电动机与传动装置集成在一起，第一回路是用于传动装置的冷却回路，而第二回路是用于转子和/或用于定子和/或用于电动机的转换器的冷却回路。换言之，第一回路的第一工作流体吸收来自传动装置的热损失，并通过热交换器表面将这些热损失传递至第二回路中的第二工作流体，而第二工作流体除了来自传动装置的热损失外，还移除了电动机的热损失、特别是马达和/或转换器的热损失，并将这些损失传递至环境和/或第三工作流体。
从DE 10 2018 121 203 A1已知一种冷却装置。在这种情况下，具有第一冷却通道元件和第二冷却通道元件的冷却装置可以与马达壳体结合使用并且集成在马达壳体中。冷却装置用于与诸如逆变器单元或逆变器冷却器之类的其他部件共同起作用。
该冷却装置有着具有第一冷却通道的第一冷却通道元件和具有第二冷却通道的第二冷却通道元件，第一冷却通道元件和第二冷却通道元件各自具有绕冷却装置的中心轴线的基本弓形形状。第一冷却通道元件和第二冷却通道元件相对于彼此同心地布置，第二冷却通道元件相对于第一冷却通道元件关于中心轴线布置，使得第一冷却通道和第二冷却通道沿着第一冷却通道元件和第二冷却通道元件在径向方向上至少部分地重叠。
DE 10 2018 209 340 B3公开了一种用于机动车辆的驱动单元，该驱动单元具有包括定子和转子的电动机、连接至电动机上游的逆变器和连接至转子以用于传递扭矩的传动装置。驱动单元还包括用于传动装置、用于润滑传动装置、和/或用于转子、用于冷却转子的润滑剂回路。驱动单元另外包括用于逆变器的第一开关单元的第一冷却剂回路，以用于冷却第一开关单元。润滑剂-冷却剂热交换器用于使第一冷却剂回路和润滑剂回路热联接。热交换器串联连接至逆变器的下游并且与包括逆变器的电动机的安装空间错开。
US 6 323 613 B1公开了一种具有电动马达的驱动单元，逆变器以在结构上集成的方式安装在电动马达的上方。热交换器单元安装在逆变器与电动机之间。该热交换器单元由逆变器的基部以及隔板和翅片式结构组成。热交换器向下敞开朝向电动机。
本发明的目的是构造一种改进的电驱动单元。
本发明为电驱动单元的所有部件的散热和润滑提供了空间高效且高度集成的解决方案。
发明内容
该目的通过电驱动系统实现，该电驱动系统包括电动机、连接至电动机的传动装置、以及逆变器，该驱动系统包括至少两部分的壳体，并且电驱动系统具有用于逆变器和电动机的两个相互独立的冷却回路，这两个冷却回路经由安装在壳体中的、在逆变器与电动机之间的热交换器热连接。
热交换器安装在两个主要组件、即逆变器与电动机之间的事实使得与这两个组件的最佳热连接成为可能。这优化了散热管理。
为此，提供了具有基部和盖的热交换器，基部和盖两者都用作第一冷却回路与第二冷却回路之间的热交换器表面。
为了优化热交换，热交换器具有用于使第二流体脱气的结构。
为此，使用了翅片和凸起，这些翅片和凸起被安装成用于第二流体的入射流。
在结构上，翅片被设计成使得翅片以齐平的方式在热交换器的基部与盖之间延伸，而凸起在距热交换器的盖一定距离处延伸。
油出口通过壁而部分地与入射流体隔离，使得流体必须首先越过该壁。
在这种情况下，油出口具有通向窄的管道的虹吸管。
附图说明
下面结合附图对本发明进行示例性说明。
图1示出了电驱动单元的示意图，
图2还示出了电驱动单元的冷却夹套，
图3示出了热交换器的视图，
图4示出了热交换器的盖，
图5示出了热交换器内部的俯视图，
图6示出了热交换器的排出口的细节，
图7示出了穿过排出口的截面。
具体实施方式
图1中示意性地表示了以高度集成的方式布置在壳体7中的电驱动系统1。壳体7在这种情况下主要由预先组装并相互连接的两个壳体部分7a、7b组成。壳体7的壳体部分7a包括电动机14和传动装置2以及油泵17。壳体部分7b主要包括逆变器3。
电驱动系统1构造有第一冷却回路4，该第一冷却回路4设计成用于水冷或乙二醇/水冷，水或乙二醇/水作为第一流体。第一冷却回路4具有入口5和出口13，并且在逆变器3中的靠近逆变器3的电力电子器件的部件的冷却通道中运行。然后第一冷却回路4的第一流体流入第一冷却回路的冷却夹套12中，该冷却夹套12围绕电动机14的定子23。在这种情况下，冷却夹套12包括冷却通道12a，该冷却通道12a围绕定子23周围的筒形的夹套以螺旋线的方式延伸。
电驱动系统包括承载第二流体、即油的第二冷却回路10。第二冷却回路10包括油底壳16，该油底壳16构造为用于电动机14和传动装置2的共用油底壳，该油底壳16也可以是分体式结构。电动机14有利地具有干式油底壳，而传动装置2具有普通的湿式油底壳。
油从油底壳中通过油泵18经过过滤器17泵入第二冷却回路10中。在这种情况下，通过喷洒第二流体的概念，油用于冷却电动机14的转子24、并且用于润滑电驱动系统1中现有的轴承结构。
图2再次示出了定子23的具有冷却通道12a的冷却夹套12。该图示出了包含电动机作为主要部件的壳体部分7a，以及带有逆变器3的壳体部分7b。
图3示出了安装在壳体7的壳体部分7a中以及壳体部分7b中的热交换器19。壳体部分7a在其筒形外表面上具有热交换器19的基部9。热交换器19的该基部9附接至壳体部分7a的结构最高点。基部9覆盖冷却夹套12的冷却结构，使得基部9的温度受第一冷却回路4的冷却通道12a中的温度影响。
基部9的形状像槽，并且基部9具有分布在其表面上的凸起27和翅片26。在这种情况下，翅片26延伸到它们被盖25封闭的高度。另一方面，凸起不接触盖25。由油泵18吸入的油气混合物被泵送经过油入口20而进入热交换器19中。在这种情况下，第二冷却回路10的流入流体撞击壁和翅片26并在底部内部扩散。油出口21、22隐藏在翅片26后面，使得起泡的油气混合物在流向油出口21、22的途中由于对着翅片26流动而已经沉淀。凸起27增强了该效果并有助于脱气。
热交换器19的基部9被盖25封闭。
热交换器19的油出口21、22是专门设计的。
从图6和图7中可以看出，排油口21、22设计有虹吸管33。在这种情况下，相应的排油口21、22设置有隔离壁34，该隔离壁34大约延伸至凸起27的高度。虹吸管33位于壁的下游并通向冷却通道35。在这种情况下，空气通过虹吸管33从热交换器19中吸出。为此，出口横截面在两个油出口21、22的区域中减小。
盖25的上侧部连接至逆变器3，该逆变器3由第一冷却回路4冷却。因此，热交换器19的两个外侧、即基部9和盖25均与第一冷却回路4的冷却管线接触，使得来自热交换器19中的第二冷却回路10、即油回路的热量在热交换器表面处从第二冷却回路10传递至第一冷却回路4。
附图标记列表
1 电驱动系统
2 传动装置
3 逆变器
4 第一冷却回路
5 第一冷却回路的入口
7 壳体
7a、7b 壳体部分
8 油冷却器
9 基部
10 第二冷却回路
12 第一冷却回路的冷却夹套
12a 冷却夹套上的冷却通道
13 第一冷却回路的出口
14 电动机
16 油底壳
17 油过滤器
18 油泵
19 热交换器
20 油入口
21、22 油出口
23 定子
24 转子
25 热交换器的盖
26 翅片
27 凸起
33 虹吸管
34 壁
35 油通道

Claims (4)

1.一种电驱动系统(1)，所述电驱动系统(1)包括电动机(14)、连接至所述电动机(14)的传动装置(2)、以及逆变器(3)，所述电驱动系统(1)包括至少两部分的壳体(7)，并且所述电驱动系统(1)具有用于所述逆变器(3)和所述电动机(14)的相互独立的两个冷却回路(4、10)，并且所述两个冷却回路(4、10)经由安装在所述壳体(7)中的、在所述逆变器(3)与所述电动机(14)之间的热交换器(19)热连接，其特征在于，所述热交换器(19)具有基部(9)和盖(25)，所述基部(9)和所述盖(25)两者用作第一冷却回路(4)与第二冷却回路(10)之间的热交换器表面，并且所述热交换器(19)具有用于使第二流体脱气的结构，所述结构由翅片(26)和凸起(27)组成，所述翅片(26)以齐平的方式在所述热交换器(19)的所述基部(9)与所述盖(25)之间延伸。
2.根据权利要求1所述的电驱动系统(1)，其特征在于，所述凸起(27)与所述热交换器(19)的所述盖(25)相距一定距离延伸。
3.根据权利要求1所述的电驱动系统(1)，其特征在于，油出口(20、21)被壁(34)隔离开。
4.根据权利要求1所述的电驱动系统(1)，其特征在于，油出口(20、21)具有虹吸管(33)，该虹吸管(33)通向窄的油管道(35)。
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