CN116469680A - 用于冷却车辆的电部件的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却车辆的电部件的系统和方法。一种用于电容器的冷却系统，冷却系统可以包括用于电容器的壳体，壳体包括底表面、顶表面以及连接底表面和顶表面的至少一个侧表面，壳体还包括：底入口歧管和底出口歧管，底入口歧管和底出口歧管沿底表面延伸；入口侧通道，入口侧通道沿侧表面延伸，入口侧通道与底入口歧管流体连通；出口侧通道，出口侧通道沿侧表面延伸，出口侧通道与底出口歧管流体连通；顶入口歧管，顶入口歧管沿顶表面延伸，顶入口歧管与入口侧通道流体连通；以及顶出口歧管，顶出口歧管沿顶表面延伸，顶出口歧管与出口侧通道流体连通。

Description

用于冷却车辆的电部件的系统和方法
技术领域
本发明的各种实施方式总体上涉及用于冷却车辆的电部件的系统和方法。
背景技术
电源逆变器利用DC母线(DC-Link)电容器，DC母线电容器用于确保DC电压稳定性并限制逆变器零星地需要大电流时的波动。为了操作和寿命的目的，DC母线电容器必须被冷却。
可使用热传导性来冷却DC母线电容器。DC母线电容器通常位于电源模块的顶部并被附接到逆变器壳体。电源控制板通常位于电源模块和逆变器壳体之间。所有安装点都包含在逆变器壳体中，并且必须在压力压铸工艺之后进行机加工。
发明内容
一种用于电容器的冷却系统，该冷却系统可以包括用于该电容器的壳体，该壳体包括底表面、顶表面以及连接该底表面和该顶表面的至少一个侧表面，该壳体还包括：沿所述底表面延伸的底入口歧管和底出口歧管；沿所述侧表面延伸的入口侧通道，所述入口侧通道与所述底入口歧管流体连通；沿所述侧表面延伸的出口侧通道，所述出口侧通道与所述底出口歧管流体连通；沿所述顶表面延伸的顶入口歧管，所述顶入口歧管与所述入口侧通道流体连通；以及沿所述顶表面延伸的顶出口歧管，所述顶出口歧管与所述出口侧通道流体连通。
该顶入口歧管包括开口，并且该顶出口歧管包括开口，其中，该顶入口歧管的开口和该顶出口歧管的开口在没有中间管道的情况下是流体分离的。所述底入口歧管包括：腔；围绕该腔周向地延伸的凸缘；以及从所述凸缘延伸的突起，所述突起也围绕所述腔周向地延伸。壳体的底表面包括入口歧管凹部，所述入口歧管凹部的形状与突起的形状相对应，其中，当底入口歧管联接到底表面时，入口歧管凹部容纳底入口歧管的突起。在第一平面中，突起围绕腔的第一圆周完全且不间断地延伸。在基本平行于第一平面的第二平面中，凸缘围绕腔的第二圆周完全连续地延伸。所述底孔歧管包括：腔；围绕该腔周向地延伸的凸缘；以及从所述凸缘延伸的突起，所述突起也围绕所述腔周向地延伸，其中：该壳体的底表面包括出口歧管凹部，该出口歧管凹部的形状与该底出口歧管的突起的形状相对应，其中，当该底出口歧管联接到该底表面上时，该出口歧管凹部容纳该底出口歧管的突起；在该第一平面中，该底出口歧管的突起围绕该底出口歧管的腔的第一圆周完全且不间断地延伸；并且在第二平面中，底出口歧管的凸缘围绕底出口歧管的腔的第二圆周完全且不间断地延伸。当底入口歧管联接到壳体的底表面时，底入口歧管的腔形成入口冷却回路的一部分，并且当底出口歧管联接到壳体的底表面时，底出口歧管的腔形成出口冷却回路的一部分。冷却系统还可包括被配置成至少部分地容纳用于电容器的壳体的铸件壳体。该铸件壳体被配置成直接附接到车辆的车架。铸件壳体基本上由金属形成，电容器的壳体基本上由塑料形成。该铸件壳体包括入口开口和出口开口，其中，该底入口歧管的一部分延伸穿过该入口开口，并且该底出口歧管的一部分延伸穿过该出口开口。入口开口和出口开口是铸件壳体的供冷却剂被配置成流过的仅有部分。所述冷却系统还包括电容器，其中，所述电容器被所述壳体包围。一种包括冷却系统的电动车辆。
一种用于电容器的冷却系统可包括用于所述电容器的壳体，其中，所述壳体基本上由塑料形成；以及铸件，所述铸件被配置成至少部分地包围所述壳体，所述铸件基本上由金属形成，其中，所述壳体和铸件一起形成被配置成向所述电容器输送冷却剂的入口冷却剂回路，以及被配置成从所述电容器输送冷却剂的出口冷却剂回路，其中，所述入口冷却剂回路和所述出口冷却剂回路被配置成使得所述铸件的表面不与任何冷却剂直接接触。
该铸件壳体包括入口开口和出口开口，其中，该入口冷却剂回路的一部分延伸穿过该入口开口并且该出口冷却剂回路的一部分延伸穿过该出口开口。该铸件壳体被配置成直接附接到车辆的车架。铸件壳体基本上由金属形成，电容器的壳体基本上由塑料形成。
所述冷却系统还包括所述电容器，其中，所述电容器被所述壳体包围。
一种冷却车辆的电部件的方法，该方法可以包括：引导冷却剂通过电容器壳体进入包含一个或更多个逆变器的电源模块。
电容器壳体包围电容器。电容器壳体基本上由塑料形成。电源模块相对于车辆的底部安装在电容器壳体上方。没有单独的散热器或热垫直接联接到电源模块。该车辆还包括安装到该车辆的车架的基本上金属的铸件，其中，该金属铸件至少部分地包围该电容器壳体。该方法还包括引导来自热交换器的冷却剂通过金属铸件的入口开口，然后通过电容器壳体。该方法还包括引导由电源模块加热的冷却剂通过电容器壳体离开电源模块。该方法还包括将由电源模块加热的冷却剂从电容器壳体通过金属铸件的出口开口引导到热交换器。铸件的入口开口和出口开口是铸件的供冷却剂延伸通过的仅有部分。没有冷却剂直接接触金属铸件的任何表面。
一种冷却车辆的电部件的方法，该方法可以包括：将冷却剂从冷却剂回路引导到包含一个或更多个逆变器的电源模块中，其中(1)所述电源模块联接到安装到所述车辆的车架的基本上为金属的铸件，并且(2)来自所述冷却剂回路的冷却剂均不直接接触所述金属铸件的任何表面。
没有单独的散热器或热垫直接联接到电源模块。金属铸件至少部分地包围电容器壳体。该方法还包括引导来自热交换器的冷却剂通过金属铸件的入口开口，然后通过电容器壳体。该方法还包括引导由电源模块加热的冷却剂通过电容器壳体离开电源模块。该方法还包括将由电源模块加热的冷却剂从电容器壳体通过金属铸件的出口开口引导到热交换器。铸件的入口开口和出口开口是铸件的供冷却剂延伸通过的仅有部分。没有冷却剂直接接触金属铸件的任何表面。
一种冷却车辆的电部件的方法，该方法可以包括：引导冷却剂通过冷却剂回路以冷却所述电部件，其中，所述电部件通过安装到所述车辆的车架的金属铸件固定到所述车辆，其中，所述冷却剂仅在两个开口处延伸通过所述金属铸件。
一种用于车辆的电组件，所述电组件可包括：铸件，该铸件被配置成直接安装到该车辆的车架；电容器壳体，该电容器壳体至少部分地布置在该铸件内；布置在所述电容器壳体内的电容器；以及包括一个或更多个逆变器的电源模块，该电源模块被布置在该电容器壳体的顶表面上方。
电容器壳体基本上由塑料形成。铸件基本上由金属形成。电源模块不直接联接到铸件上。电源模块直接联接到电容器壳体。用于冷却电源模块的冷却剂回路包括电容器壳体的部分、铸件和电源模块。该铸件包括入口开口和出口开口，其中，该冷却剂回路延伸穿过该入口开口和该出口开口两者。
布置在冷却剂回路内的冷却剂不直接接触铸件的任何表面。入口开口和出口开口是铸件的供来自冷却剂回路的冷却剂延伸通过的仅有部分。所述电组件还包括位于所述电源模块上方的印刷电路板，其中，所述冷却剂回路不延伸穿过所述印刷电路板的任何部分。该电源模块包括彼此平行的两个内部冷却剂通道，其中，来自该冷却剂回路的冷却剂被配置成流动穿过这两个内部冷却剂通道中的每一个。所述电组件还包括位于所述电源模块上方的印刷电路板，其中，所述印刷电路板直接联接到所述电容器壳体的顶表面。电组件不包括联接到电源模块的单独的散热器或热垫。所述电组件还包括在所述电源模块的底表面和所述电容器壳体的顶表面之间的间隙。所述电组件还包括联接到所述电源模块的散热器或热垫。散热器或热垫联接到电源模块的底表面和电容器壳体的顶表面。包括该电组件的车辆。
一种车辆，该车辆可以包括：车架；安装到所述车架的铸件；电容器壳体，该电容器壳体至少部分地布置在该铸件内；布置在所述电容器壳体内的电容器；以及电源模块，包括布置在所述电容器壳体的顶表面上方的一个或更多个逆变器。
电容器壳体基本上由塑料形成，铸件基本上由金属形成。
一种用于车辆的电组件，所述电组件可包括：铸件，该铸件被配置成直接安装到该车辆的车架；电源模块，该电源模块包括一个或更多个逆变器、电容器壳体，该电容器壳体至少部分地布置在该铸件内，其中，该电源模块的重量在结构上由该电容器壳体支撑；以及布置在所述电容器壳体内的电容器。
附图说明
结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了各种示例性实施方式，并与说明书一起用于解释所公开的实施方式的原理。
图1示出了用于电动车辆的电容器和电源模块系统的透视图；
图2示出了图1所示系统的侧剖视图；
图3示出了电容器和电源模块系统的侧剖视图；
图4示出了电容器和电源模块系统从另一轴线的侧剖视图；
图5示出了电容器和电源模块系统的分解图；
图6示出了电组件的底部透视图；
图7示出了电容器壳体的底部透视图；
图8示出了电容器壳体的顶部透视图；
图9示出了电容器壳体的底部透视图；
图10描绘了电容器壳体的底部透视图；
图11示出了电容器壳体的侧剖视图；
图12示出了下歧管和电容器壳体的截面视图；
图13A描绘了下歧管的透视图；
图13B至图13C描绘了上歧管的透视图；
图14示出了印刷电路板的顶视图；
图15示出了电源模块和电容器的截面图；
图16示出了电源模块和电容器的截面图；以及
图17示出了壳体铸件的透视图。
具体实施方式
图1示出了用于电动车辆的电(例如，电容器和电源模块)系统100。电容器和电源模块系统100可包括冷却机构或回路，例如将废热(例如，运行时产生的热)从系统100传递到与流体回路相关联的冷却剂并将流体传递到散热器、热交换器或其它发动机部件的流体回路。在一个实施方式中，系统100包括电容器壳体102、电容器104(例如DC母线电容器)、电源模块106、连接器108、上歧管110和111以及导电迹线112和113。
电容器壳体102可以保持、支撑、包围和/或以其他方式容纳电容器104。电容器壳体102可以基本上由塑料构成，但也可以由任何其它合适的材料(包括金属、合金和/或其组合)制成。如本文所用，短语“基本上由塑料形成”在本文中可解释为包括例如大于95％的物体重量为塑料。电容器壳体102的塑料结构在其封装能力和机械布局方面可以更灵活。电容器壳体102可以包括一个或更多个冷却剂通道，如下面进一步详细阐述的。这些冷却剂通道也可被称为或被认为是流体回路的一部分。在一些实施方式中，电容器壳体102可以被配置为引导冷却剂通过冷却剂通道，以便在使用之前、期间和/或之后冷却电容器和电源模块系统100。电容器壳体102可包括底面114和可基本平行于底面114的顶面116，但也可考虑其它合适的构造，例如偏移或非平行表面。电容器壳体102还可以包含连接底面114和顶面116的至少一个侧表面。在一个实施方式中，电容器壳体102可以具有一个或更多个上歧管，例如附接到顶面116的两个上歧管110和111。在一个实施方式中，上歧管110和111可通过超声焊接(也称为振动焊接)附接到顶表面。两个上歧管110和111可以是围绕y轴的彼此的镜像。当上歧管110/111附接到顶面116时，这些部件一起可限定形成本文提及的冷却系统和通道的一部分的容积。上歧管110和111当附接到顶表面时可包括与电容器壳体102的冷却剂通道134和135(如图4和图7所示)流体连接的出口148和入口150。
在一个实施方式中，电源模块106位于电容器壳体102的顶面116上，并且其重量在结构上由电容器壳体102本身支撑。电源模块106可以包括例如用于电气化车辆的800伏碳化硅逆变器，尽管也可以考虑其它合适的结构。电源模块可以包括一个或更多个基于碳化硅(SiC)的电力开关，其提供扩展电池范围和性能所需的相对高的电力密度和效率。电源模块106可以包含被配置成将来自电动车辆电池的DC电流转换成AC电流的电路和部件，其可以在驱动推进系统的电动机内使用。电源模块105可以安装在电源板组件上。电源模块105组件可以包括一个或更多个电源开关(例如，六个)、一个或更多个(例如，两个)散热器或冷却套，以及确保电源模块组件的机械完整性的机械部件。电源模块105可以包含布置在电路板上的输入/输出(I/O)器件和电子封装阵列。电容器和电源模块系统100可以包括一组导电迹线112和113，其将电容器104连接到电源模块106并且允许电流从一个行进到另一个。每个散热器可以包括多个部件(例如，总共三个)。散热器材料可以根据冷却电源开关所需的热性能来选择。在一些实施方式中，散热器可以类似于内燃机中使用的散热器。
电源模块106可以在结构上连接到电容器壳体102。在一个实施方式中，电源模块106堆叠或定位在电容器壳体102的顶面116的顶部上(相对于重力/地面)。这样，电容器壳体102为电源模块106提供结构支撑。此外，电源模块106和电容器壳体102可以以各种方式(例如通过螺钉、焊接或任何其它合适的机构)连接。在一个实施方式中，连接器108可用于将电源模块106附接到电容器壳体102。在一个实施方式中，连接器108嵌入电容器壳体102的顶面116内和/或以其它方式延伸穿过电容器壳体102的顶面116。连接器108可以允许电源模块106附接到电容器壳体102。电源模块106可以具有容纳或夹在连接器108中的相应凹槽。电源模块106布置在电容器壳体102的顶部上，使得电源模块106由电容器壳体102支撑可有助于减轻当电容器壳体安装在电源模块上面时发生的垂直封装约束。
系统的改进冷却可能需要较少的电力来泵送冷却剂通过系统，因此增加了整个发动机的潜在里程。
通过使用塑料结构的电容器壳体102来执行布线，解决了通过使用复杂的铸件设计、机加工和摩擦搅拌焊接元件来使冷却剂在壳体内不移动(root)的问题。
图2示出了电容器和电源模块系统(例如，电源逆变器)100的截面图，电力示意图叠加在该图上。壳体铸件(或逆变器壳体)120可以被配置成至少部分地容纳用于该电动车辆的电容器和电源模块系统100。壳体铸件120可以被配置成直接附接到车辆的车架(未示出)上。在一个实施方式中，电容器壳体102可以物理地和/或流体地连接到壳体铸件120。壳体铸件120可以基本上由金属构成，但也可以由任何其它合适的材料(包括塑料、合金和/或其组合)制成。如本文所用，“基本上由金属形成/制成”的短语可定义为包括重量超过95％的金属。该壳体铸件可以被配置成提供一个或更多个冷却剂通道入口和出口，如以下进一步详细阐述的。在一个实施方式中，流体或冷却剂不直接接触壳体铸件120的任何表面。此外，壳体铸件120可以包括底表面306、轮舱240、壁302和壁300。轮舱240可以成形为遵循轮的曲率。此外，壳体铸件120的壁可以限定容纳电容器和电源模块100的腔308。壳体铸件120可以至少部分地包围电容器壳体102并且为电容器壳体102提供结构支撑。电容器壳体102可以安装到壳体铸件120上并以各种方式(例如，通过螺钉或任何其它合适的机构)连接。
根据一个实施方式，图2中示出了具有电路的印刷电路板122。印刷电路板122位于电源模块106的顶部(相对于重力/地面)。电路板122可以包括由低温共烧陶瓷(LTCC)、有机材料、诸如不锈钢的金属或任何其它合适的材料制成的基底。电路板122可以包括在所示的顶侧表面和/或底侧表面上以及在电路板122的层压中间层之间形成的电路。电路板122还可以配置有安装在电路板上的表面安装部件形式的电路，例如电阻器、电容器、二极管、晶体管(例如FET和IGBT)和其它半导体芯片。电路板122还可以具有栅极驱动器以及高压和低压回扫变压器。栅极电压和变压器可以一起工作以帮助驱动IGBT。
电容器104包括输入端124和输出端126。电容器104的输入端可联接到位于电源模块106内的DC/DC升压转换器，并且输出端联接到位于电源模块106内的DC/AC输出逆变器。连接通过迹线112和113联接。
如上所述，电容器104或电容器壳体102可用作电源模块106和印刷电路板122的结构附接支撑/附接区域。因此，印刷电路板122、电源模块106和电容器104可形成堆叠结构。通过堆叠电容器104、电源模块106和印刷电路板122，该系统在壳体铸件120内具有改进的封装。
下面的描述将参考图3至图7。
在一个实施方式中，壳体铸件120包含两个开口146和147。截面图仅示出了开口146。开口146和147允许冷却剂在开口146中流动，通过电容器系统100，并流出第二开口147。开口146和147可以是铸件壳体的供冷却剂被配置成流过的仅有部分。这些开口可以与之前的热交换器或其他发动机部件流体连通。
电容器壳体102还包括允许冷却剂流过电容器壳体102的下歧管132和133、冷却剂通道134和135以及上歧管110和111。冷却剂通道134和134也可称为侧通道。图3提供了示出单个下歧管133、单个冷却剂通道134和单个上歧管111的截面图。上歧管110和111附接到顶面116，下歧管132和133附接到底面114，并可邻接壳体铸件120。下歧管132和133包含下歧管中的开口128和129，并且与电容器壳体中的开口146和147流体连通。连接件可包含下密封件130以防止泄漏。当电容器和电源模块100由壳体铸件120容纳时，下歧管133和132的开口128和129的一部分可延伸穿过壳体铸件120中的对应开口146和147。密封件130可包括O形环、垫圈、树脂、纤维和/或结构屏障，其阻挡任何离开热界面的出口路径。在一些实施方式中，冷却剂通道134的一部分可以在电容器壳体102内具有圆柱形形状，但是这种形状和结构不是限制性的。例如，矩形和考虑矩形和其它形状的通道。通过集成穿过电容器壳体102(与穿过铸件120相反)的冷却剂通道，大大简化了直流母线电容器冷却方法。
图4示出了电容器壳体102的一个实施方式，其进一步示出了用于电容器壳体102和电源模块106的冷却剂通道。图4显示了开口入口142，其可接收来自下歧管133(如图7至图9所示)的冷却剂。开口入口142可与第一冷却剂通道134流体连通。此外，该系统可以包含与冷却剂通道134流体连通的上歧管111。在一个实施方式中，上歧管110和111包括位于上歧管远端的上密封件140。当冷却剂通过上歧管111离开电容器壳体102并进入电源模块106时，上密封件140可防止泄漏。电源模块106可包含一个或更多个冷却剂通道145(包括例如延伸穿过其中的两个或更多个平行冷却剂通道)，其可允许冷却剂流过电源模块106。系统100还包括第二上密封件140，其位于电源模块106与第二上歧管110的连接处并可防止泄漏。上歧管110可与第二冷却剂通道135流体连通。冷却剂通道135可以具有与下歧管132(在图7至图9中示出)流体连通的出口144。从重力的角度看，电源模块106和印刷电路板122都位于电容器壳体102的顶部。在一个实施方式中，电源模块106和印刷电路板122都不直接安装到壳体铸件120。
图5示出了印刷电路板122、电源模块106和电容器104的分解图。图5中描绘的整体堆叠配置具有更有利的重心，其可导致逆变器的引线上较小振动应力。通过降低振动应力，可以延长逆变器的寿命。
图6显示了壳体铸件120的透视图。在一个实施方式中，壳体铸件120包含延伸穿过底表面的开口146和开口147。电容器壳体中的开口146和147分别对应于下歧管132和133中的开口，并且可以流体附接。下密封件130可以位于连接处以防止泄漏。
在一些实施方式中，铸件壳体120不包括用于冷却剂的复杂通道(或不包括冷却剂将流过的任何通道/管道/结构)。例如，在一些实施方式中，冷却剂仅通过开口入口128和开口出口129中的一者流过铸件壳体120。冷却剂可以从不直接接触铸件表面120的任何表面。此外，在一个实施方式中，壳体铸件120不包括任何摩擦搅拌焊接元件。在一些实施方式中，壳体铸件120可以是整体结构。此外，壳体铸件120将电容器和电源模块100容纳在腔308内。铸件壳体120可以在车架中具有用于将铸件壳体连接到车架的附加孔。
图7和图8显示电容器壳体102的一个实施方式的底部和顶部透视图。电容器壳体包括在底面114上的一对下歧管132和133。下歧管132和133可以通过超声焊接(也称为振动焊接)附接到底面114。下歧管132和133可以允许冷却剂流过它们，如下面更详细地描述的。下歧管可以彼此相同，可以是彼此的镜像，可以具有彼此不同的尺寸/形状，或者可以以不同的方式彼此相关。电容器壳体102还可包括与相应的冷却剂入口150和冷却剂出口148接触的冷却剂通道134和135。此外，冷却剂入口150和出口148可在顶面116上方延伸，如图8所示，然而，其它构造可使入口150和出口148与顶面116齐平或甚至在顶面116下方。冷却剂通道134和135可以是中空的，并允许流体流过它们。此外，该实施方式描述了下密封件130，其可防止下歧管与外部冷却剂源和散热器(未示出)之间的泄漏。
图8从顶部透视图显示图7的电容器壳体102。附加的透视图示出了电容器壳体密封件152，其可用于防止从冷却剂通道到上歧管110和111的泄漏。密封件152可替代地包括O形环、垫圈、树脂、纤维和/或结构屏障，其阻挡任何离开热界面的出口路径。
图9从分解底部透视图显示图7和图8的电容器壳体102。电容器壳体102可以在底面114上包括与下歧管132和133的轮廓相对应的凹槽或凹部153。凹槽或凹部153可被称为歧管凹部。凹部153的形状可以与下歧管132和133上的突起的形状相对应。下歧管132和133可围绕凹口或在凹口内附接到底表面。
图10示出了电容器壳体102的另一实施方式的分解透视图，所述电容器壳体102包括附接到电容器壳体102的一对下歧管132和133以及上歧管110和111。在该实施方式中，下歧管132和133以及上歧管110和111可以是彼此的镜像。每个上歧管110和111可以包括开口165，其中，两个开口165在没有中间管道的情况下(例如，在没有电源模块106的情况下)流体地分离。电容器壳体102还可以包括一个或更多个连接器108，其可以允许电源模块物理地附接到电容器壳体。
图11显示了电容器壳体102的侧截面图，其描绘了下歧管132、下密封件130和冷却剂通道134。冷却剂通道134位于电容器壳体102内并由圆柱形或其它合适形状的表面限定。冷却剂通道134的近端，即出口144可附接到下歧管132的近端并与其流体连通。
图12示出了下歧管132和下密封件130的截面图。下歧管被描绘为附接到电容器壳体102的底面114。底面114可具有容纳下歧管132的凹槽或凹部153。特别地，下歧管132可具有突起/延伸部154，该突起/延伸部154由底面114内的匹配凹槽或凹部153容纳。下歧管132可具有容纳下歧管密封件130的凹槽或凹部156。下歧管密封件130可以是卵形的，但也可以是任何其它合适的形状，例如矩形或与开口入口128或开口出口129的形状相对应的任何形状。该系统还包括开口入口128，开口入口128可以是下歧管中的各种形状的开口中的任何一种。底面114、下歧管壁155和歧管底部158形成下歧管腔157。开口入口128允许来自下歧管132和下歧管腔157外部的流体连通。
图13A示出了下歧管132或133的透视图。下歧管描绘了下歧管腔157，其由下歧管壁155、歧管底部158和电容器的底面114(图7中所示)包围。下歧管腔157与开口入口128流体连接。当附接到电容器壳体102的底面114时，腔157还可以与来自电容器壳体102的入口142或出口144流体连接(如图4所示)。凸缘161可以围绕整个腔157周向地延伸。此外，延伸部154环绕下歧管132的整个上表面159并从凸缘161延伸。歧管底部158可成形为“L”形，包括两个部分，细长部分160和加宽部分162(如图13A所示)。
图13B至图13C示出了上歧管110或111的透视图。上歧管110和111描绘了上歧管腔176，其由上歧管壁178，歧管顶部180和电容器的顶面116(图7中所示)包围。上歧管110和111可具有环绕上歧管110和111的整个下表面174的突起170。凸缘172跟随下表面174上的整个突起。上歧管110和111可以由3个部分形成：第一部分入口164、中心部分166和直的部分168。第一部分入口164可包括开口165，其可与电源模块106或其它发动机部件流体连通。连接件可包括上密封件140(如图4所示)。中心部分166可以横穿x/y平面(如图10所示)。直的部分168可以垂直于第一部分入口164，并且当上歧管通过入口150或出口148附接到电容器壳体102的顶面116时，直的部分168与通道134和135流体连通。
壳体铸件120和电容器壳体102一起形成入口冷却剂回路和出口冷却剂回路，该入口冷却剂回路被配置成朝向电容器输送冷却剂，该出口冷却剂回路被配置成远离电容器输送冷却剂。入口冷却剂回路可以从位于铸件壳体120的开口146处的下歧管133中的开口128开始。入口冷却剂回路于是包括下歧管腔157、冷却剂通道134和上歧管111的腔176。入口冷却剂回路终止于上歧管111的开口165处。出口冷却剂回路可以在上歧管110的开口165处开始。出口冷却剂回路则包括上歧管110的腔176，冷却剂通道135和下歧管腔157。出口冷却剂回路终止于下歧管132的开口129处。开口129位于铸件壳体120的开口147处。在另一实施方式中，入口冷却剂回路可与出口冷却剂回路交换，并且冷却剂可沿相反方向流动。
图14示出了印刷电路板122的顶视图。印刷电路板122可以具有电路(未示出)。印刷电路板122可以包括由低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如FR4的有机材料、诸如不锈钢的金属或任何其它合适的材料制成的基底。电路板122可以包括在顶表面和/或底表面上以及在电路板122上的层压中间层之间形成的电路。电路板122还可以配置有安装在电路板122上的表面安装部件形式的电路，例如电阻器、电容器、二极管、晶体管(例如FET和IGBT)和其它半导体芯片。
在一些实施方式中，印刷电路板122不包括任何流体入口和出口。换句话说，在一些实施方式中，冷却流体不以任何容量穿过印刷电路板122。印刷电路板122(更具体地，门驱动器板)内的断流器不再需要将冷却剂从壳体引导到电源模块散热器。附加的板空间区域可以允许简化电路板布局。
图15示出了电源模块106和冷却剂系统的第一实施方式的截面图。该系统可以包括堆叠或附接到电容器104的顶部的电源模块106。冷却剂通道206可以位于电容器104和电源模块106之间。冷却剂通道206可被配置成具有通过通道206彼此流体连通的通道入口202和通道出口204。通道入口202和通道出口204可以与电容器壳体102流体连通。通道入口202可以接收来自上歧管111或来自其他发动机部件的冷却剂。通道出口204可以通过上歧管110将冷却剂分散到电容器壳体102中。可替代地，通道出口204可以通过可替代的发动机部件将冷却剂分散到散热器。此外，在冷却剂通道206和电源模块106之间可以存在电源模块密封件200以防止泄漏。电源模块106可以包括在电源模块106的相对侧上的入口210和出口212。电源模块106可以被配置为在其自身内具有一个或更多个冷却剂通道。在该实施方式中，电源模块具有从入口210和出口212流体连接的一个模块冷却剂通道。在该实施方式中，电容器壳体102和冷却系统100不包括任何散热器或冷板。相反，冷却剂流过通道206以直接从电源模块106的表面去除热量(通过传导)。
图16示出了电源模块106和冷却剂系统的第二和替代实施方式的截面图。在该实施方式中，电源模块可以包含两个冷却剂通道，即冷却剂通道223和冷却剂通道224。在该实施方式中，热垫(散热器/冷板)226可位于冷却剂通道228和电源模块106之间。此外，电源模块106可包含位于进入电源模块的入口230处的密封件220和位于出口232处的密封件222。冷却剂通道228可以位于电容器104上方(未示出)。冷却剂通道228可被配置成具有彼此流体连通的通道入口234和通道出口236。通道入口234和通道出口236可与电容器壳体102流体连通。通道入口235可以接收来自上歧管111或来自其他发动机部件的冷却剂。通道出口204可以通过上歧管110将冷却剂分散到电容器壳体102中。可替代地，通道出口236可以通过可替代的发动机部件将冷却剂分散到散热器。
冷却剂流过系统100的流动描述如下。用于该系统的冷却剂的流动路径的一个实施方式可以参见图3、图4和图10来展示。冷却剂可通过壳体铸件120中的开口146进入系统，并通过开口128进入电容器壳体102。冷却剂可以在进入系统100之前从热交换器或其他发动机部件被引导。冷却剂然后可以进入第一下歧管133并且沿着腔157从加宽部分162行进到伸长部分160。接着，冷却剂离开下歧管133并在出口144处进入电容器壳体中的冷却剂通道134。冷却剂可流过通道134并在出口148处离开通道并流入上歧管111。流体可以从直的部分168开始流过上歧管腔176，然后流过中心部分166，最后流过第一部分入口164。冷却剂然后离开上歧管111。在离开上歧管111之后，流体然后可进入电源模块106并继续流过一个或更多个冷却剂通道通过系统。冷却剂然后可以离开电源模块106并且通过第一部分入口164中的开口165流入第二上歧管110中，随后是中心部分166，并且最后通过直的部分168。流体将在入口150处继续流入第二冷却剂通道135。接下来，流体将流过冷却剂通道135并在出口144处离开冷却剂通道135并进入第二下歧管132。流体可以通过下歧管132的腔157从细长部分160流到加宽部分162，然后从开口129流出下歧管132。冷却剂离开系统出口128，在该过程中流出壳体铸件120的开口147。然后，流体可继续流过壳体铸件120中的开口147，并继续流到散热器，热交换器或其它发动机部件(未示出)。此外，冷却剂可以在整个过程中从系统吸收热量。另外，在另一实施方式中，冷却剂可以沿与第一实施方式相反的方向流动。
关于图15和图16，流体路径可以由绘制的箭头示出。在图15中，可以引导流体在通道入口202处进入。流体可以预先通过电容器壳体102。流体可以继续流过冷却剂通道206。流体也可通过入口210进入并流过电源模块冷却剂通道208，并通过出口212离开电源模块冷却剂通道208。沿着两个箭头组的冷却剂然后可以通过通道出口204离开。然后流体可以流回到电容器壳体102中和/或流到热交换器或其它待冷却的发动机部件中。在该过程中，流体可以从电源模块吸收热量。在一个实施方式中，流体可以在本文所述的相反方向上流动。
在图16中，可以引导流体在通道入口234处进入。流体可以预先流过电容器壳体102。流体可继续流过冷却剂通道228。流体也可通过入口230进入并流过电源模块冷却剂通道a223和冷却剂通道b224并通过出口232离开。沿着两个箭头的冷却剂然后可以通过通道出口236离开。然后流体可以流回到电容器壳体102中和/或流到热交换器或其它待冷却的发动机部件中。在该过程中，流体可以从电源模块和热垫吸收热量。在一个实施方式中，流体可以在本文所述的相反方向上流动。
由于吸气剂和更有效的冷却，多个实施方式可以使得电源模块性能提高。
图17示出了壳体铸件120的透视图。壳体铸件可以限定腔308，腔308用作电动车辆100(未示出)的电容器系统的基座。壳体铸件包括成形为接触轮舱240的弯曲部分。电容器壳体102通常可以位于壳体铸件120的顶部上，并且可以拧入壳体铸件120中。
壳体铸件可以不包括复杂的制造。此外，通过电容器和电源模块系统100更有效地利用壳体铸件120内的空间，解决了垂直封装限制的问题。

Claims (20)

1.一种用于车辆的电组件，所述电组件包括：
铸件，所述铸件被配置成直接安装到所述车辆的车架；
电容器壳体，所述电容器壳体至少部分地布置在所述铸件内；
电容器，所述电容器布置在所述电容器壳体内；以及
电源模块，所述电源模块包括一个或更多个逆变器，所述电源模块布置在所述电容器壳体的顶表面上方。
2.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述电容器壳体基本上由塑料形成。
3.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述铸件基本上由金属形成。
4.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述电源模块不直接联接到所述铸件。
5.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述电源模块直接联接到所述电容器壳体。
6.根据权利要求1所述的电组件，其中，用于冷却所述电源模块的冷却剂回路包括所述电容器壳体的部分、所述铸件和所述电源模块。
7.根据权利要求6所述的电组件，其中，所述铸件包括入口开口和出口开口，其中，所述冷却剂回路延伸穿过所述入口开口和所述出口开口两者。
8.根据权利要求7所述的电组件，其中，布置在所述冷却剂回路内的冷却剂不直接接触所述铸件的任何表面。
9.根据权利要求7所述的电组件，其中，所述入口开口和所述出口开口是所述铸件的供来自所述冷却剂回路的冷却剂延伸穿过的仅有部分。
10.根据权利要求6所述的电组件，所述电组件还包括印刷电路板，所述印刷电路板位于所述电源模块上方，其中，所述冷却剂回路不延伸穿过所述印刷电路板的任何部分。
11.根据权利要求6所述的电组件，其中，所述电源模块包括彼此平行的两个内部冷却剂通道，其中，来自所述冷却剂回路的冷却剂被配置为流过所述两个内部冷却剂通道中的每一个。
12.根据权利要求1所述的电组件，所述电组件还包括印刷电路板，所述印刷电路板位于所述电源模块上方，其中，所述印刷电路板直接联接到所述电容器壳体的顶表面。
13.根据权利要求1所述的电组件，其中，所述电组件不包括联接到所述电源模块的单独的散热器或热垫。
14.根据权利要求11所述的电组件，所述电组件还包括在所述电源模块的底表面和所述电容器壳体的顶表面之间的间隙。
15.根据权利要求1所述的电组件，所述电组件还包括联接到所述电源模块的散热器或热垫。
16.根据权利要求15所述的电组件，其中，所述散热器或所述热垫联接到所述电源模块的底表面并联接到所述电容器壳体的顶表面。
17.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1所述的电组件。
18.一种车辆，所述车辆包括：
车架；
铸件，所述铸件安装到所述车架；
电容器壳体，所述电容器壳体至少部分地布置在所述铸件内；
电容器，所述电容器布置在所述电容器壳体内；以及
电源模块，所述电源模块包括一个或更多个逆变器，所述一个或更多个逆变器布置在所述电容器壳体的顶表面上方。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，所述电容器壳体基本上由塑料形成，并且所述铸件基本上由金属形成。
20.一种用于车辆的电组件，所述电组件包括：
铸件，所述铸件被配置成直接安装到所述车辆的车架；
电源模块，所述电源模块包括一个或更多个逆变器；
电容器壳体，所述电容器壳体至少部分地布置在所述铸件内，其中，所述电源模块的重量在结构上由所述电容器壳体支撑；以及
电容器，所述电容器布置在所述电容器壳体内。
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