CN114430135A - 液体冷却的端子排总成 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了“液体冷却的端子排总成”。本公开涉及用于在电气部件之间传递电力的电力系统。示例性电力系统包括第一电气部件(例如，电动马达)、第二电气部件(例如，逆变器系统)和端子排总成，所述端子排总成适于电耦合所述第一电气部件和所述第二电气部件。所述端子排总成包括内部冷却通道，所述内部冷却通道被配置为接纳冷却剂以提供汇流条的直接液体冷却。
Description
技术领域
本公开涉及电力系统，并且更具体地，涉及包括液体冷却的端子排总成的电力系统。
背景技术
通常来说，因为电动化车辆由一个或多个电池供电的电动马达选择性地驱动，所述电动化车辆不同于常规的机动车辆。相比之下，常规的机动车辆完全地依赖内燃发动机来推进车辆。
高压电池组通常为电动化车辆的电动马达供电。逆变器系统将来自高压电池组的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力，用于给电动马达供电。汇流条总成通常将逆变器系统电耦合到电动马达，用于向电动马达输出交流电力。
发明内容
根据本公开的示例性方面的电力系统尤其包括第一电气部件、第二电气部件和端子排总成，所述端子排总成适于将第一电气部件电耦合到第二电气部件。所述端子排总成包括：外壳主体；汇流条，其延伸穿过外壳主体；覆盖件，其可固定到外壳主体；以及冷却通道，其布置在外壳主体和覆盖件之间。所述冷却通道被配置用于循环冷却剂以冷却汇流条。
在前述电力系统的再一个非限制性实施例中，第一电气部件是电动马达并且第二电气部件是逆变器系统。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，覆盖件包括凸台表面，所述凸台表面从覆盖件的内表面突出。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，当覆盖件固定到外壳主体时，凸台表面接触外壳主体的分隔凸片。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，凸台表面在覆盖件的外表面中建立凹部，并且在凹部中形成螺孔。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，凹部的螺孔与形成在外壳主体中的另一个螺孔对准。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，凸台表面在覆盖件的内表面处形成凹面，并且当覆盖件固定到外壳主体时，凹面形成冷却通道的至少一部分。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，外壳主体包括至少一个安装凸片，所述至少一个安装凸片用于将所述端子排总成安装到所述第一电气部件、所述第二电气部件或两者。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，汇流条接纳在外壳主体的狭槽中。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，当覆盖件固定到外壳主体时，覆盖件的凸片延伸到狭槽中，并且在覆盖件和汇流条之间建立出口喷嘴。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，冷却通道是封闭的热回路的一部分，所述封闭的热回路包括位于覆盖件上的入口端口、位于覆盖件上的出口端口、泵和热交换器。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，覆盖件包括入口端口，所述入口端口被配置为将冷却剂引导到冷却通道中。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，冷却剂通过布置在覆盖件和外壳主体之间的多个出口喷嘴离开冷却通道。
在任一前述电力系统的再一个非限制性实施例中，多个出口喷嘴布置在外壳主体的底侧上。
一种电动化车辆可以包括电力系统，所述电力系统具有第一电气部件、第二电气部件和端子排总成，所述端子排总成适于将第一电气部件电耦合到第二电气部件。所述端子排总成包括：外壳主体；汇流条，其延伸穿过外壳主体；覆盖件，其可固定到外壳主体；以及冷却通道，其布置在外壳主体和覆盖件之间。所述冷却通道被配置用于循环冷却剂以冷却汇流条。
根据本公开的另一个示例性方面的方法尤其包括将冷却剂连通到端子排总成的壳体的覆盖件的入口端口，将冷却剂从入口端口引导到位于壳体内部的冷却通道，并且使冷却剂循环通过冷却通道以从端子排总成的汇流条移除热量。所述冷却液在循环期间直接接触汇流条。
在前述方法的再一个非限制性实施例中，冷却剂包括油。
在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，所述方法包括通过由壳体建立的多个出口喷嘴从冷却通道排出冷却剂。
在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，所述方法包括通过覆盖件的出口端口从冷却通道排出冷却剂。
在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，入口端口、出口端口、泵和热交换器是适于冷却汇流条的封闭的热回路的一部分。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统。
图2绘示了电动化车辆的电力系统。
图3绘示了根据本公开实施例的端子排总成。
图4是图3的端子排总成的局部分解图。
图5绘示了根据本公开的另一个实施例的端子排总成。
具体实施方式
本公开涉及用于在电气部件之间传递电力的电力系统。示例性电力系统包括第一电气部件(例如，电动马达)、第二电气部件(例如，逆变器系统)和端子排总成，所述端子排总成适于电耦合第一电气部件和第二电气部件。所述端子排总成包括内部冷却通道，所述内部冷却通道被配置为接纳冷却剂以提供汇流条的直接液体冷却。下文更详细地描述了本公开的这些和其他特征。
图1示意性地示出了用于电动化车辆12的动力传动系统10。尽管被描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应当理解，本文描述的概念不限于HEV并且可扩展到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、电池电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等。
在一个实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和电池组24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统各自能够生成扭矩以驱动电动化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了动力分配式配置，但本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括强混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、轻度混合动力或微型混合动力。
发动机14(其可以是内燃发动机)和发电机18可以通过动力传递单元30(诸如行星齿轮组)连接。当然，可使用其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)将发动机14连接到发电机18。在非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。
发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30来驱动，以将动能转换成电能。发电机18可替代地用作马达，以将电能转换为动能，从而向连接到动力传递单元30的轴38输出扭矩。因为发电机18可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可由发电机18控制。
动力传递单元30的环形齿轮32可连接到轴40，所述轴通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可能是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个齿轮，所述多个齿轮使得能够将扭矩传递到车辆驱动轮28。在非限制性实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。
马达22还可用于通过将扭矩输出到轴52来驱动车辆驱动轮28，所述轴也连接到第二动力传递单元44。在非限制性实施例中，马达22和发电机18作为再生制动系统的一部分协作，其中马达22和发电机18都可以用作发电机来输出电力。例如，马达22和发电机18可以各自向电池组24输出电力。
电池组24是示例性电动化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，其包括多个电池阵列25(即，电池总成或电池单元57)，所述多个电池阵列25能够输出电力以操作电动化车辆12的马达22、发电机18和/或其他电气负载以提供电力来推进车轮28。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于向电动化车辆12供电。
图2示意性地绘示了电力系统56。电力系统56可以是图1的电动化车辆12的电力系统10的一部分。然而，本公开的教导可以适用于任何应用的任何电力系统。
在一个实施例中，电力系统56包括电动马达22(即，第一电气部件)、逆变器系统54(即，第二电气部件)(其有时被称为逆变器系统控制器(ISC))、以及端子排总成58。端子排总成58将电动马达22电耦合到逆变器系统54，以便输出AC电力来为电动马达22供电。例如，逆变器系统54可以从电池组或一些其他电源接收DC电力，并且可以将DC电力转换成三相AC电力。AC电力由端子排总成58输送到电动马达22，用于给电动马达22供电。
尽管本公开描述了电耦合电动马达和逆变器系统，但是本公开的端子排总成可以用于电耦合经由电力系统内的交流总线操作的任何电气部件。
端子排总成58包括多个汇流条60，所述多个汇流条60用于电连接逆变器系统54和电动马达22。在所示实施例中，逆变器系统54被配置为向电动马达22提供三相输出，并且因此端子排总成58包括总共三个汇流条60。然而，汇流条60的总数并不意图限制本公开，并且因此可在端子排总成58内采用比与本公开相关联的附图示出的更多或更少数量的汇流条。
在一个实施例中，例如，汇流条60由金属(诸如铜)材料制成。然而，其他金属材料也可以是合适的，并且因此也设想在本公开的范围内。
连接到电动马达22的马达定子绕组的马达定子引线62连接到汇流条60的第一端部66，并且汇流条60的相对的第二端部68连接到逆变器系统54的电流传感器总成64。电流传感器总成64可操作地连接到母线连接件69，所述母线连接件69连接到逆变器系统54的电力模块端子。
端子排总成58的热性能会限制汇流条60的载流能力。由于电流传感器总成64连接到端子排总成58，所以其热性能可能受到端子排总成58的显著影响。因此，期望主动冷却端子排总成58的汇流条60。因此，本公开描述了液体冷却的端子排总成，其能够在电力系统56的操作期间主动管理由汇流条60产生的热量。
图3和图4绘示了用于电力系统(诸如图2的电力系统56)内的示例性端子排总成58。端子排总成58包括两件式壳体70，所述两件式壳体70接纳汇流条60中的每一者的部分。汇流条60的第一端部66和第二端部68延伸到壳体70的外部以相应地连接到电动马达22和逆变器系统54。在一个实施例中，汇流条60的第一端部66远离壳体70的底侧76延伸，并且汇流条60的第二端部68远离壳体70的顶侧78延伸。
端子排总成58的壳体70可以包括外壳主体72和可固定到外壳主体72的覆盖件74。在一个实施例中，外壳主体72和覆盖件74可以是塑料部件。可以经由注射成型技术或其他合适的技术制造外壳主体72和覆盖件74。
壳体70的外壳主体72可以包括多个狭槽80(图4中最佳示出)。每个狭槽80被配置为接纳汇流条60中的一个。外壳主体72的分隔凸片82可在多个狭槽80的相邻狭槽之间延伸。
外壳主体72可以另外包括一个或多个安装凸片84。每个安装凸片84包括开口86，所述开口86的尺寸适于接纳紧固件(例如螺栓、螺钉等)，用于将端子排总成58安装到电动马达22和/或逆变器系统54的壳体。
壳体70的覆盖件74可以包括从覆盖件74的内表面90向内突出的两个或更多个凸台表面88(在图4中最佳示出)。覆盖件74可以抵靠外壳主体72定位，使得凸台表面88的平坦部89接触分隔凸片82的平坦部85。
凸台表面88可在覆盖件74的内表面90处形成凹面。当覆盖件74固定到外壳主体72时，凹面在壳体70内部建立冷却回路75。冷却回路75可以包括一个或多个互连的冷却通道92。当覆盖件74固定到外壳主体72时，冷却通道92在覆盖件74的内表面90和外壳主体72/汇流条60之间延伸。
凸台表面88的配置可以另外在覆盖件74的外表面96中形成凹部94(在图3中最佳示出)。可在凹部94中的每一者中形成螺孔98。每个螺孔98被配置为接纳紧固件(例如，螺栓、螺钉等)，所述紧固件用于将覆盖件74安装到外壳主体72。外壳主体72的每个分隔凸片82还可以包括螺孔99，所述螺孔99与覆盖件74的螺孔98对准，用于接纳紧固件。覆盖件74可以替代地或另外地超声焊接到外壳主体72。
入口端口100可以设置在壳体70的覆盖件74上。入口端口100被配置为接纳冷却剂C(例如，油)并且将其引导到冷却通道92中。当冷却剂C循环通过冷却通道92时，冷却剂C从汇流条60吸收并且带走热量。在冷却通道92内循环的冷却剂C可以直接接触汇流条60，从而在电力系统56的高电流操作期间确保高冷却性能。
冷却剂C可以通过壳体70的一个或多个出口喷嘴102离开冷却通道92。出口喷嘴102可在覆盖件74的凸片104和汇流条60之间延伸。当覆盖件74固定到外壳主体72时，凸片104定位在外壳主体72的狭槽80内。可以调整出口喷嘴102的尺寸、形状和角度以控制冷却剂C的流动，从而优化冷却效率。
通过出口喷嘴102离开的冷却剂C可以沿着汇流条60的第一端部66的长度被重力向下馈送。冷却剂C因此增加了第一端部66处的热传递，并且进一步改善了汇流条60的冷却性能。冷却剂C可最终积聚在电动马达壳体的底部，并且可在开放式热回路设计中被泵送回入口端口100。
密封件106(图4中示意性地示出)可以可选地设置在覆盖件74和外壳主体72之间以用于密封它们之间的接口。在一个实施例中，密封件106是垫圈密封件。然而，在本公开的范围内也设想了其他类型的密封件。替代地，覆盖件74可以超声焊接到外壳主体72，从而不需要单独的密封。
图5绘示了另一个示例性端子排总成158。所述端子排总成158类似于上面描述并且在图3至图4中所示的端子排总成58。然而，在此实施例中，端子排总成158被配置为在封闭的热回路108中循环冷却剂C。
例如，冷却剂C可以通过入口端口100被引入冷却通道92。当冷却剂通过冷却通道92循环时，冷却剂C从汇流条60带走热量。冷却剂C可以通过设置在覆盖件74上的出口端口110离开冷却通道92。在一个实施例中，出口端口110设置在覆盖件74的与入口端口100相对的一侧上。然而，其他配置也可能是合适的，并且因此也设想在本公开的范围内。
泵112可以使冷却剂C循环通过封闭的热回路108。离开出口端口110的冷却剂C可以通过热交换器114(例如，散热器)连通。由冷却剂C从汇流条60吸收的热能可以被排放到热交换器114内的环境空气中。冷却的冷却剂C然后可以返回到入口端口100用于另外的冷却。
本公开的端子排总成通过使用直接液体冷却方案来提供汇流条的高效且具成本效益的冷却。液体冷却显著改善了汇流条的热性能，并且因此增强了其载流能力。端子排总成的主动冷却也有利于对附近部件(诸如电力系统内的电流传感器总成)进行热管理。
尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。
应理解，相同的附图标记贯穿若干附图标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但其他布置也可受益于本公开的教导。
前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。
Claims (15)
1.一种电力系统，其包括：
第一电气部件；
第二电气部件；以及
端子排总成，其适于将所述第一电气部件电耦合到所述第二电气部件，
其中所述端子排总成包括：外壳主体；汇流条，其延伸穿过所述外壳主体；覆盖件，其可固定到所述外壳主体；以及冷却通道，其布置在所述外壳主体和所述覆盖件之间并且被配置为用于循环冷却剂以冷却所述汇流条。
2.如权利要求1所述的电力系统，其中所述第一电气部件是电动马达，并且所述第二电气部件是逆变器系统。
3.如权利要求1或2所述的电力系统，其中所述覆盖件包括从所述覆盖件的内表面突出的凸台表面，并且可选地，其中当所述覆盖件固定到所述外壳主体时，所述凸台表面接触所述外壳主体的分隔凸片。
4.如权利要求3所述的电力系统，其中所述凸台表面在所述覆盖件的外表面中建立凹部，并且还包括形成在所述凹部中的螺孔，并且可选地，其中所述凹部的所述螺孔与形成在所述外壳主体中的另一个螺孔对准。
5.如权利要求3所述的电力系统，其中所述凸台表面在所述覆盖件的内表面处形成凹面，并且此外其中当所述覆盖件固定到所述外壳主体时，所述凹面建立所述冷却通道的至少一部分。
6.如任一前述权利要求所述的电力系统，其中所述外壳主体包括至少一个安装凸片，所述至少一个安装凸片用于将所述端子排总成安装到所述第一电气部件、所述第二电气部件或两者。
7.如任一前述权利要求所述的电力系统，其中所述汇流条接纳在所述外壳主体的狭槽中，并且可选地，其中当所述覆盖件固定到所述外壳主体时，所述覆盖件的凸片延伸到所述狭槽中，并且在所述覆盖件和所述汇流条之间建立出口喷嘴。
8.如任一前述权利要求所述的电力系统，其中所述冷却通道是封闭的热回路的一部分，所述封闭的热回路包括位于所述覆盖件上的入口端口、位于所述覆盖件上的出口端口、泵和热交换器。
9.如任一前述权利要求所述的电力系统，其中所述覆盖件包括入口端口，所述入口端口被配置为将所述冷却剂引导到所述冷却通道中，并且可选地，其中所述冷却剂通过布置在所述覆盖件和所述外壳主体之间的多个出口喷嘴离开所述冷却通道，并且此外可选地，其中所述多个出口喷嘴布置在所述外壳主体的底侧上。
10.一种电动化车辆，其包括如任一前述权利要求所述的电力系统。
11.一种方法，其包括：
将冷却剂连通到端子排总成的壳体的覆盖件的入口端口中；
将所述冷却剂从所述入口端口引导到位于所述壳体内部的冷却通道；以及
使所述冷却剂循环通过所述冷却通道以从所述端子排总成的汇流条移除热量，
其中所述冷却剂在所述循环期间直接接触所述汇流条。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述冷却剂包括油。
13.如权利要求11或12所述的方法，其包括：
通过由所述壳体建立的多个出口喷嘴从所述冷却通道排出所述冷却剂。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其包括：
通过所述覆盖件的出口端口从所述冷却通道排出所述冷却剂。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述入口端口、所述出口端口、泵和热交换器是适于冷却所述汇流条的封闭的热回路的一部分。
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