CN114604106A - 用于电动或混合动力车辆的推进模块 - Google Patents

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CN114604106A CN202210265821.2A CN202210265821A CN114604106A CN 114604106 A CN114604106 A CN 114604106A CN 202210265821 A CN202210265821 A CN 202210265821A CN 114604106 A CN114604106 A CN 114604106A
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Abstract

一种驱动模块(1)，用于混合动力或电动车辆，包括：电驱动机(2)，其具有转子和定子；电压转换器(3)，其允许定子由电能存储单元供给的电能供电；以及减速系统(5)，其接收由转子供给的扭矩，模块(1)包括容纳电驱动机(2)和电压转换器(4)的第一外壳部件(10)，以及容纳减速系统(5)的第二外壳部件(11)，模块(1)限定冷却回路(15)，该冷却回路(15)允许同一液体在第一外壳部件中(10)和第二外壳部件中(11)流通，以便于至少冷却电驱动机(2)和电压转换器(3)，第二外壳部件(11)的表面的全部或部分具有冷却突起(31)，允许由液体回收的热量朝向模块(1)的外部被散逸。

Description

用于电动或混合动力车辆的推进模块
本申请是申请日为2020年1月14日，申请号为202080010256.4，发明名称为“用于电动或混合动力车辆的推进模块”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于电动或混合动力车辆的驱动模块。该模块包括转换来自车载的电能存储单元的电能的电压转换器、电驱动机以及允许将电驱动机的转动速度适用于车辆所需的速度的减速系统。
背景技术
众所周知的是提供这样的水回路模块，其允许电驱动机和电压转换器被冷却。
发明内容
本发明的主题是提供一种用于电动或混合动力车辆的驱动模块，其电驱动机和电压转换器被有效地冷却，然而不生成过多的体积。
本发明根据其方面之一，通过用于混合动力或电动车辆的驱动模块满足这种要求，所述驱动模块包括：
电驱动机，其具有转子和定子；
电压转换器，其允许定子由电能存储单元供给的电能供电；以及
减速系统，其接收转子供给的扭矩，
模块包括容纳电驱动机和电压转换器的第一外壳部件，以及容纳减速系统的第二外壳部件，模块限定冷却回路，该冷却回路允许同一液体在第一和第二外壳部件中流通，以便于至少冷却电驱动机和电压转换器，第二外壳部件的表面的全部或部分具有冷却突起，允许由液体回收的热量朝向模块的外部被散逸。
根据本发明，容纳减速系统的外壳部件的表面用于支承突起，从而朝向模块的外部散逸热量，这些热量已经被在第一和第二外壳部件中流通的液体预先收集。在第二外壳部件上设置冷却突起允许空气表面交换面积增加，并且因此朝向模块外部散逸的热量增加，从而改善空气冷却。第二外壳部件因此单独地或与其他部分结合地起到散热器的作用。于是，这避免了对于额外的水回路的需求，水回路是专用于例如冷却电压转换器的，因此这避免了在体积和密封方面的相关联的缺点。此外，由电驱动机和电压转换器预先加热的液体在第二外壳部件中的通过允许改善置于所述第二外壳部件中的减速系统的性能。在模块中流通的冷却剂可以是机油。减速系统包括例如一些小齿轮，并且机油允许这些小齿轮被润滑。
有利地，模块没有额外的冷却回路，特别是水经过的额外的冷却回路。
冷却剂可以与电驱动机的转子和/或定子直接接触，和/或与减速系统的全部或部分直接接触，当该减速系统存在小齿轮时，冷却剂特别地与小齿轮的全部或部分直接接触。
冷却突起可以由第一外壳部件支承，而其他冷却突起可以由第二外壳部件支承。整个第一外壳部件支承例如冷却突起，并且整个第二外壳部件支承例如其他的冷却突起。
无论冷却突起由第一还是第二外壳部件支承，冷却突起都可以是翅片。这些翅片可以布置成行，并且在两个相邻的行之间可以存在恒定的或非恒定的间距。这些行可以或可以不是都具有相同的取向。在适当的情况下，相同的翅片可以一方面在第一外壳部件上延伸，并且另一方面在第二外壳部件上延伸。
冷却突起是例如与支承冷却突起的外壳部件整体地形成的。作为变型例，这些冷却突起附接到该外壳部件。
每个前述的外壳部件可以是单件的，或通过组装外壳子部件而形成。
在以上所有内容中，模块可以包括安装在冷却回路中的泵。该泵可以强制液体、特别是机油流通进入冷却回路，从而保证电压转换器和电机通过液体、特别是机油均匀地冷却。
当这样的泵存在时，还可以存在用于控制该泵的系统，并且该系统可以全部地或部分地安装在电压转换器的电子板上。因此，另外的功能被增加到该电子板，允许与模块相关联的体积被减少。
在以上所有内容中，模块可以包括用于在冷却回路中流通的液体的温度的传感器，并且用于该传感器的电子元件可以安装在电压转换器的电子板上。这里再一次地，对电子板增加功能可以允许与模块相关联的体积被减少。作为变型例，用于传感器的电子元件可以远离电压转换器的电子板，并且通过缆线连接到那里。
在以上所有内容中，模块可以包括用于由减速系统的磨损产生的金属颗粒的过滤器。当电驱动机的转子是永磁转子时，该过滤器可以允许磁铁被保护。
在适当的情况下，当金属颗粒过滤器和泵存在时，所述金属颗粒过滤器和泵可以置于第一和第二外壳部件之间的冷却回路的连接部分，所述连接部分是例如由从第二外壳部件向第一外壳部件流通的液体经过。
在以上所有内容中，冷却回路可以仅与电驱动机的定子直接接触，并且不与电驱动机的转子直接接触，或者，冷却回路可以仅与电驱动机的转子直接接触，并且不与电驱动机的定子直接接触。
作为变型例，在以上所有内容中，冷却回路可以包括与定子直接接触的第一分支部，以及与第一分支部平行并且与转子直接接触的第二分支部。根据此变型例，冷却回路因此经由其第一分支部与定子直接接触，并且还经由其第二分支部与转子直接接触。
在以上所有内容中，冷却回路可以包括在第一和第二外壳部件之间的连接部分，该连接部分允许或不允许朝向模块外部额外的热量散逸。从第一外壳部件向第二外壳部件流通的液体可以经过该连接部分。当这样的散逸是可能的时，这样的散逸可以经由固定在该连接部分上的散热器实现，或者该连接部分可以以线圈的形式制造。在适当的情况下下，模块可以包括促进这种额外散逸的风扇。用于控制该风扇的系统可以存在，并且该系统可以全部地或部分地安装在电压转换器的电子板上。因此，另外的功能被增加到该电子板，允许与模块相关联的体积被减少。
在以上所有内容中，模块可以仅包括与外部接口的三个界面，即用于从电能存储单元向模块供给电能的第一界面，用于传递由模块生成的扭矩的第二界面，以及用于交换用于控制模块的信息的第三界面。在以上所有内容中，第一外壳部件和第二外壳部件可以牢固地彼此固定，例如，通过螺钉。
在以上所有内容中，电驱动机可以是同步机或异步机。当它是同步机时，它可以具有绕线转子或永磁转子。电驱动机供给的额定功率范围可以在10到35kW之间，例如，大约15kW。
减速系统可以包括2到15个之间的小齿轮。减速系统可以限定单个传动比，例如，该单个传动比的数值在2到50之间。作为变型例，减速系统可以配置为限定三个分开的传动比。
电压转换器可以是逆变器/整流器，例如，实现场效应晶体管，例如MOSFET或IGBT。
根据本发明的另一个主题，本发明的进一步的主题是组件，该组件包括：
上文限定的模块，以及电能存储单元，特别是供给的额定电压范围在42V和54V之间、例如48V的电能存储单元。
前述模块可以特别适合供给的额定电压范围在42V和54V之间，例如48V的电能存储单元，在电驱动机中和电压转换器中释放的热量于是能够通过在其中流通的液体和冷却突起朝向模块的外部散逸，而不需要额外的水回路。在变型例中，电能存储单元可以供给更高的额定电压，例如，上至400V的数值。
这样的组件可以进一步地包括至少一个轮子，模块联接到所述轮子使得模块生成的扭矩施加到轮子，以便于驱动该轮子。模块可以直接联接到轮子，或者安装在车辆的前桥差速器或后桥差速器上。在适当的情况下，若干类似的模块可以被放置为车载的。
根据本发明的模块的其他应用是可能的。
附图说明
附图的简要说明：
图1高度示意性地示出了根据本发明的一个实施例的模块；
图2更具体地示出了图1的模块；并且
图3和图4示意性地示出了在车辆中的同一应用中的模块的两个变型例。
具体实施方式
参考图1，示意性地示出了根据本发明的第一实施例的模块1。该模块1用于驱动电动或混合动力车辆。在本例中的该模块1包括具有转子和定子的电驱动机2，允许定子由电能存储单元供给的电能供电的电压转换器3，以及接收由转子供给的扭矩以驱动车辆的减速系统5。在图1中，为附图清楚起见，电压转换器3被示出为远离电驱动机2和减速系统；然而，电压转换器3、电驱动机2以及减速系统5实际上在所考虑的例子中形成同一块体。在所考虑的例子中，电驱动机2是同步的永磁转子机，其供给范围在10kW到35kW之间的额定功率。该同步机的定子可以包括由缠绕在定子骨架上的导体或者由连接在一起的销形成的电气绕组。电气定子绕组是例如三相绕组或者由两个三相绕组形成的绕组。
在所考虑的例子中，电压转换器3是逆变器/整流器，其允许电能存储单元的直流电压被转换成交流电压，用于在车辆的驱动模式中为电驱动机2的定子供电，并且允许在电驱动机2的定子的端子上感应的交流电压在再生模式中被整流。电压转换器3实现例如一些开关臂，每个臂包括可控的开关，例如，场效应晶体管或IGBT。
根据驱动或再生模式，电压转换器3接收或施加电能存储单元的电压，其具有例如范围在42V到54V之间的额定电压，例如48V的额定电压。
在所描述的例子中，减速系统5包括若干小齿轮，这些小齿轮啮合以便将由电机2供给的扭矩传递给车辆的轮子。减速系统5的小齿轮配置为例如使得单个传动比成为可能，或者作为变型例，使得两个分开的传动比或者三个分开的传动比成为可能。
在所考虑的例子中，模块1安装到车辆的轴上，车辆的前轴或者后轴，如图3至图4所示。该模块1是例如被螺固到该轴上，或者通过阻尼器连接到该轴。在该安装中，来自减速系统5的扭矩输出由差速器分配在该轴的不同的轮子35之间。
现在将更详细地描述模块1。该模块1包括接收电驱动机2和电压转换器3的第一外壳部件10，如图2中可以清楚看到的。该第一外壳部件10可以是单件的，或者可以通过将外壳子部件组装在一起形成。模块1还包括接收减速系统5的第二外壳部件11。该例中的第一外壳部件10和第二外壳部件11通过例如螺钉牢固地固定。
如图1中可以看到的，模块1限定冷却回路15，其允许同一液体(在此例中是机油)在第一外壳部件10和第二外壳部件11中流通。该液体因此允许通过从电驱动机2和电压转换器3移除热量而将它们冷却。
该例中的冷却回路15包括：
穿过第一外壳部件10的部分，用于冷却电驱动机2和电压转换器3；
在第一外壳部件10和第二外壳部件11之间的第一连接部分20；
穿过第二外壳部件11的部分，其中机油可以润滑减速系统5的各种小齿轮；以及
在第二外壳部件11和第一外壳部件10之间的第二连接部分21；
如图1中可以看到的，可以在冷却回路15中设置两个平行的分支部22和23，使得机油在第一外壳部件中流通，机油与电驱动机2的转子直接接触并且还与定子直接接触。在未示出的变型例中，冷却回路没有平行的分支部，并且电机2的转子和定子中仅有一个与机油直接接触。
如图1中可以看到的，在所考虑的例子中，冷却回路还可以包括：
泵27，其在冷却回路15中施加行进的方向，在该例中是，在第一外壳部件10中，然后在第一连接部分20中，然后在第二外壳部件11中，然后在第二连接部分21中，然后再在第一外壳部件10中；
传感器28，用于在冷却回路中流通的液体的温度；以及
过滤器29，用于由减速系统5的磨损产生的金属颗粒。
泵可以安装在模块的内部或外部。
在适当的情况下，用于控制泵27的系统可以全部地或部分地安装在电压转换器3的电子板上，并且传感器28的电子元件也可以安装在电压转换器的电子板上。因此，一些功能被增加到电压转换器3的电子板，以便于减少与模块相关联的体积。
如图3和图4中可以看到的，当冷却回路15包括前述的泵27和过滤器29时，所述泵和过滤器可以置于回路的第二连接部分21，从而置于由电驱动机2和电压转换器3形成的回路中的热源的上游。
在图3的例子中，冷却回路的第一连接部分20在外壳部件10和11之间提供简单的连结功能。然而，本发明不限于此，如现在参考图4将看到的。
在图4中，并且根据变型例，第一连接部分20允许热量朝向模块的外部散逸。这种散逸通过例如与第一连接部分20相关联的散热器30或者通过将该第一连接部分20以线圈的形式制造来提供。为了进一步地提升在第一连接部分中的这种热量散逸，可以在模块上设置风扇。用于控制该风扇的系统可以全部地或部分地安装在电压转换器3的电子板上。
根据本发明，冷却回路15与冷却突起31合作，以便于朝向模块1的外部散逸由电驱动机2和由电压转换器3放出的热量，如之后将解释的。
图2示出，冷却突起31由第二外壳部件11的表面所支承。在所考虑的例子中，这些冷却突起是与第二外壳部件11整体形成的翅片。
如在图2中还可以看到的，其他冷却突起32也是翅片，由第一外壳部件10的表面所支承。第一外壳部件10的整个表面和第二外壳部件11的整个表面可以支承翅片。当机油经过第一外壳部件10和第二外壳部件11时，翅片的使用促进了朝向模块1的外部散逸由机油收集的热量。
如图3和图4中可以看到的，翅片可以都具有相同的形状，无论它们由第一外壳部件10还是由第二外壳部件11支承，并且翅片可以以恒定的间距间隔开。翅片可以或可以从一行到下一行错开放置。
由于存在穿过第一外壳部件10和第二外壳部件11流通的液体，以及其与冷却突起合作，冷却突起在模块表面上的覆盖增加，所以可以避免使用额外的冷却回路，例如使用水的冷却回路。

Claims (15)

1.一种驱动模块(1)，用于混合动力或电动车辆，所述驱动模块(1)包括：
电驱动机(2)，所述电驱动机(2)包括转子和定子；
电压转化器(3)，所述电压转化器(3)允许所述定子由电能存储单元供给的电能供电；以及
减速系统(5)，所述减速系统(5)接收由所述转子供给的扭矩，
所述驱动模块(1)限定冷却回路(15)，所述冷却回路(15)允许单一介质在所述驱动模块(1)中循环以便冷却所述电驱动机(2)、电压转换器(3)和减速系统(5)。
2.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述单一介质时机油，或者是具有低粘性阻力的油。
3.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述单一介质被构造为直接接触所述减速系统(5)的旋转元件以便所述旋转元件为之冷却和润滑。
4.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述驱动模块没有额外的冷却回路，特别是没有水经过的额外的冷却回路。
5.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，还包括安装在所述冷却回路(15)中的泵(27)。
6.根据权利要求5所述的驱动模块(1)，其特征在于，还包括用于控制所述泵(27)的控制系统，该控制系统全部地或部分地安装在所述电压转换器(3)的电子板上。
7.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，还包括用于在所述冷却回路(15)中循环的介质的温度的传感器(28)，所述传感器的电子元件安装在所述电压转换器(3)的电子板上。
8.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，还包括用于由所述减速系统(5)的磨损产生的金属颗粒的过滤器。
9.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述介质与所述电驱动机(2)的转子和/或定子直接接触，和/或与所述减速系统(5)的全部或部分直接接触。
10.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述冷却回路(15)仅与所述电驱动机(2)的定子和转子中的一个直接接触。
11.根据权利要求1至10任一项所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述冷却回路(15)包括第一分支部(22)和第二分支部(23)，所述第一分支部(22)与所述定子直接接触，所述第二分支部(23)平行于所述第一分支部(22)且与所述转子直接接触。
12.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，还包括容纳所述电驱动机(2)和电压转换器(3)的第一外壳部件(10)，和容纳所述减速系统(5)的第二外壳部件(11)，所述冷却回路(15)允许所述单一介质在所述第一、二外部部件(10，11)中循环流通。
13.根据权利要求12所述的驱动模块(1)，其特征在于，所述冷却回路(15)包括在所述第一外壳部件(10)和第二外壳部件(11)之间的连结部分(21)，所述连结(21)部分允许经由散热器(30)或者经由以线圈的形式制成而朝向所述驱动模块(1)的外部额外地散逸热量。
14.根据权利要求1所述的驱动模块(1)，其特征在于，仅包括与外部接口的三个界面，即用于从所述电能存储单元向所述驱动模块(1)供给电能的第一界面，用于传递由所述电驱动机(3)生成的扭矩的第二界面，以及用于交换用于控制所述驱动模块(1)的信息的第三界面。
15.一种组件，包括：
根据前述权利要求任一项所述的驱动模块(1)，以及
能量存储单元，特别是供给的额定电压范围在42V和60V之间，例如48V的电能存储单元。
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