CN212529295U - 一种动力总成和电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种动力总成和电动汽车。该动力总成包括：电机控制器，包括壳体和设置在壳体内且在工作时能够产生热量的第一功能单元；和换热器，设置在壳体内，换热器包括用于流通第一冷却介质的第一循环通道和用于流通第二冷却介质的第二循环通道，其中：第一循环通道具有第一外部冷却面，第一循环通道在第一外部冷却面处与第一功能单元实现热传导；和/或，第一循环通道具有第二外部冷却面，第一循环通道在第二外部冷却面处与壳体的内表面实现热传导。本申请提供的动力总成和电动汽车，能够充分利用换热器的外部冷却面，提高了换热器的利用效率，改善了电机控制器的散热，同时结构更加紧凑，节省了空间。
Description
技术领域
本申请涉及汽车领域，尤其涉及一种动力总成和电动汽车。
背景技术
电动汽车的动力驱动系统已采用电机、减速器和电机控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)一体化集成(称为动力总成)的方案，以使结构更加紧凑且重量更加轻巧。并且，在动力总成中，电机内部采用油进行冷却，升温后的油通过换热器进行冷却，MCU内的功率器件等组件通过液冷散热器进行散热冷却。
现有动力总成中，换热器外置在电机的壳体上，换热器的内部循环通道通入电机内的热油，外部循环通道通入冷水，油与水进行换热冷却。换热器单独给电机内的油进行散热，其外部冷却面裸露在空气中，没有被充分利用。另外，整个动力总成结构不紧凑，占用空间较大。
实用新型内容
本申请是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种动力总成和电动汽车，能够充分利用换热器的外部冷却面，提高了换热器的利用效率，改善了电机控制器的散热，同时结构更加紧凑，节省了空间。
为此，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种动力总成，所述动力总成包括：电机控制器，包括壳体和设置在所述壳体内且在工作时能够产生热量的第一功能单元；和换热器，设置在所述壳体内，所述换热器包括用于流通第一冷却介质的第一循环通道和用于流通第二冷却介质的第二循环通道，其中：所述第一循环通道具有第一外部冷却面，所述第一循环通道在所述第一外部冷却面处与所述第一功能单元实现热传导；和/或，所述第一循环通道具有第二外部冷却面，所述第一循环通道在所述第二外部冷却面处与所述壳体的内表面实现热传导。
可选地，所述第一外部冷却面与所述第一功能单元之间设置有第一导热界面材料；和/或，所述第二外部冷却面与所述壳体的内表面之间设置有第二导热界面材料。
可选地，所述电机控制器还包括设置在所述壳体内的第二功能单元，所述动力总成还包括设置在所述壳体内的散热器，所述散热器与所述第二功能单元和所述第一功能单元实现热传导。
可选地，所述第二功能单元为功率模块，且包括MOSFET、GTO、IGBT中的至少一者。
可选地，所述散热器与所述第二功能单元之间设置有第三导热界面材料；和/或，所述散热器与所述第一功能单元之间设置有第四导热界面材料。
可选地，所述第一功能单元设置在所述换热器与所述散热器之间；或所述散热器设置在所述换热器与所述第一功能单元之间，且所述散热器的部分与所述第一外部冷却面实现热传导。
可选地，所述第一循环通道具有第一出口和第一入口，所述第二循环通道具有第三出口和第三入口，所述第一出口、所述第一入口、所述第三出口和所述第三入口伸出所述壳体设置；所述散热器具有第二出口和第二入口，所述第二出口和所述第二入口伸出所述壳体设置。
可选地，所述散热器的管道与所述第一循环通道连通，所述第二循环通道具有第三出口和第三入口，所述第一循环通道具有第四出口，所述散热器具有第四入口，所述第四出口、所述第四入口、所述第三出口和所述第三入口伸出所述壳体设置。
可选地，所述散热器与所述换热器一体制成。
可选地，所述散热器包括间隔设置且相连的第一散热片和第二散热片，所述第二功能单元设置在所述第一散热片和所述第二散热片之间。
可选地，所述第一功能单元包括母线电容。
第二方面，本申请实施例提供一种电动汽车，所述电动汽车包括上述第一方面的动力总成。
在上述技术方案中，由于换热器设置在电机控制器的壳体内，且换热器的用于流通冷却介质的第一循环通道具有第一外部冷却面和/或第二外部冷却面，第一外部冷却面可与第一功能单元热传导接触，以用于冷却第一功能单元，而第二外部冷却面可与壳体的内表面热传导接触，以用于冷却壳体，与将油水散热器外置在电机壳体上的方案相比，本申请将换热器集成到电机控制器(即换热器设置在电机控制器的壳体内)的上述方案，能够充分利用换热器的外部冷却面，提高了换热器的利用效率，改善了电机控制器的散热，同时结构更加紧凑，节省了空间。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施例部分予以详细说明。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请第一实施例的动力总成的结构示意图；
图2为本申请第二实施例的动力总成的结构示意图；
图3为本申请第三实施例的动力总成的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
图1为本申请第一实施例的动力总成的结构示意图。如图1所示，该动力总成包括电机控制器1和换热器2。电机控制器1包括壳体11和设置在所述壳体11内且在工作时能够产生热量的第一功能单元12。换热器2设置在所述壳体11内，所述换热器2包括用于流通第一冷却介质的第一循环通道21和用于流通第二冷却介质的第二循环通道22。其中，第一冷却介质可为水，第二冷却介质可为用于在电机内部流通以冷却电机的油。此时，换热器2可为油水换热器。第一循环通道21可围绕第二循环通道22的外部设置，以便使第一循环通道21对第二循环通道22进行充分冷却。另外，在换热器2中，实线箭头所示路径为第一循环通道21中的第一冷却介质如水的流动路径，而虚线箭头所示路径为第二循环通道22中的第二冷却介质如油的流动路径，冷却水的流动路径和油的流动路径相反，以便充分进行换热。所述第一循环通道21可具有第一外部冷却面P1，所述第一循环通道21在所述第一外部冷却面P1处与所述第一功能单元12实现热传导接触。这样第一外部冷却面P1可用于冷却第一功能单元12，以将第一功能单元12产生的热量尽快发散，从而防止了第一功能单元12温度过高，能够保证第一功能单元12正常工作。或者，所述第一循环通道21可具有第二外部冷却面P2，所述第一循环通道21在所述第二外部冷却面P2处与所述壳体11的内表面实现热传导接触。这样第二外部冷却面P2可用于冷却壳体11，以将壳体11产生的热量尽快发散，从而防止了壳体11温度过高，有利于使壳体11内部的热量尽快发散，以降低壳体11内部的环境温度，从而保证壳体11内的诸如第一功能单元12的器件能够正常工作。
可以理解的是，第一循环通道21可同时具有第一外部冷却面P1和第二外部冷却面P2。例如，在图1中，第一外部冷却面P1和第二外部冷却面P2可为换热器2的相对的两个表面。并且，在有需要的情况下，第一循环通道21可具有更多个冷却面。
在上述技术方案中，换热器2设置在电机控制器1的壳体11内，且换热器2的用于流通冷却介质的第一循环通道21具有第一外部冷却面P1和/或第二外部冷却面P2，第一外部冷却面P1可与第一功能单元12热传导接触，以用于冷却第一功能单元12，而第二外部冷却面P2可与壳体11的内表面热传导接触，以用于冷却壳体11，与将油水散热器外置在电机壳体上的方案相比，本申请将换热器集成到电机控制器(即换热器设置在电机控制器的壳体内)的上述方案，能够充分利用换热器的外部冷却面，提高了换热器的利用效率，改善了电机控制器的散热，同时结构更加紧凑，节省了空间。
继续参考图1，为了提高第一外部冷却面P1与第一功能单元12之间热传导的效果，可选地，所述第一外部冷却面P1与所述第一功能单元12之间设置有第一导热界面材料D1。类似地，为了提高第二外部冷却面P2与壳体11之间热传导的效果，所述第二外部冷却面P2与所述壳体11的内表面之间设置有第二导热界面材料D2。
另外，所述电机控制器1还包括设置在所述壳体11内的第二功能单元13。所述第二功能单元13可为功率模块，例如绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)以及金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,MOSFET)、门极可关断晶体管(Gate Turn-Off Thyristor,GTO)等。
所述动力总成还包括设置在所述壳体11内的散热器3，所述散热器3与所述第二功能单元13和所述第一功能单元12热传导接触。其中，散热器3中的实线箭头所示路径为冷却介质的流动路径。需说明的是，这里的第一功能单元12可为除第二功能单元以外的其他器件。可选地，所述第一功能单元12包括母线电容。
此时，散热器3通过冷却介质(例如水)给第二功能单元13和电机控制器1内的第一功能单元12(如电容等)进行冷却散热，以降低第二功能单元13和第一功能单元12的温度。而换热器2通过第一循环通道21内的冷却水给电机内的油进行换热冷却。同时换热器2的第一循环通道21的第一外部冷却面P1可对电机控制器1的壳体11内的第一功能单元12进行冷却散热，换热器2的第一循环通道21的第二外部冷却面P2可对电机控制器1的壳体11进行散热，从而提升了换热器2的利用效率，可以改善电机控制器1的散热，降低电机控制器1的内部环境温度，同时将换热器2集成到电机控制器1中，还可以提升集成度，使结构更加紧凑，节省了空间。
进一步地，所述散热器3可包括间隔设置且相连的第一散热片31和第二散热片32，所述第二功能单元13设置在所述第一散热片31和所述第二散热片32之间。这样第一散热片31和第二散热片32可以更好地对第二功能单元13进行冷却散热。
为了提高散热器3与所述第二功能单元13之间热传导的效果，所述散热器3与所述第二功能单元13之间可设置有第三导热界面材料D3。类似地，为了提高散热器3与所述第一功能单元12之间热传导的效果，所述散热器3与所述第一功能单元12之间可设置有第四导热界面材料D4。
并且，在图1所示的第一实施例的动力总成中，所述第一功能单元12设置在所述换热器2与所述散热器3之间。此时，所述第一循环通道21可具有第一出口C1和第一入口R1，所述第二循环通道22可具有第三出口E和第三入口F，所述第一出口C1、所述第一入口R1、所述第三出口E和所述第三入口F伸出所述壳体11设置。而所述散热器3可具有第二出口C2和第二入口R2，所述第二出口C2和所述第二入口R2伸出所述壳体11设置。
图2为本申请第二实施例的动力总成的结构示意图。与图1所示的第一实施例的动力总成的不同之处在于，在图2所示的第二实施例的动力总成中，所述散热器3的管道与换热器2的所述第一循环通道21连通，此时，第一循环通道21内的冷却介质的流动路径(实线箭头所示路径)和第二循环通道22内的油的流动路径(虚线箭头所示路径)相反，以便充分进行换热。换热器2的第二循环通道22可具有第三出口E和第三入口F，所述第一循环通道21可具有第四出口C，所述散热器3可具有第四入口R，所述第四出口C、所述第四入口R、所述第三出口E和所述第三入口F伸出所述壳体11设置。这样冷却介质从散热器3上的第四入口R进入后，先在散热器3内流通以便给第二功能单元13和电机控制器1内的第一功能单元12(如电容等)进行冷却散热，然后冷却介质再进入换热器2的第一循环通道21，与换热器2的第二循环通道22内的油进行换热冷却，最后从第一循环通道21上的第四出口C流出。与第一实施例的动力总成相比，在该方案的冷却系统中，减少了一个出口和入口，即减少了冷却接口的数量，方便了安装，能够降低成本。
继续参考图2，此时，所述第一散热片31和所述第二散热片32的结构可相同。这样第二功能单元13的第一散热片31和第二散热片32可以归一化设计为一种结构，从而可以采用相同工序制作第一散热片31和第二散热片32，有利于降低成本。
图3为本申请第三实施例的动力总成的结构示意图。如图3所示，所述散热器3设置在所述换热器2与所述第一功能单元12之间，且所述散热器3的部分可与所述第一外部冷却面P1热传导接触。此时，所述散热器3与所述换热器2可一体制成。也就是说，散热器3与换热器2可集成到一起作为一个散热部件，这样能够减少加工制造时间，同时减少了冷却接口与组件数量，安装更加方便。
并且，与图2所示的第二实施例的动力总成类似，在图3所示的第三实施例的动力总成中，散热器3与换热器2的第一循环通道21连通。但在图3所示的第三实施例的动力总成中，由于散热器3可直接设置在换热器2底部，这样冷却介质能够从散热器3直接进入换热器2的第一循环通道21，以与换热器2的第二循环通道22内的油进行换热冷却。而在图2所示的第二实施例的动力总成中，由于第一功能单元12设置在所述换热器2与所述散热器3之间，即换热器2与所述散热器3两者间隔设置，因此冷却介质从散热器3出来后需要经过一段管道，再进入换热器2的第一循环通道21内。
本申请实施例还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括上述的动力总成。由于电动汽车包括该动力总成，因此该电动汽车具有动力总成的所有或至少部分优点。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种动力总成，其特征在于，所述动力总成包括：
电机控制器(1)，包括壳体(11)和设置在所述壳体(11)内且在工作时能够产生热量的第一功能单元(12)；和
换热器(2)，设置在所述壳体(11)内，所述换热器(2)包括用于流通第一冷却介质的第一循环通道(21)和用于流通第二冷却介质的第二循环通道(22)，其中：所述第一循环通道(21)具有第一外部冷却面(P1)，所述第一循环通道(21)在所述第一外部冷却面(P1)处与所述第一功能单元(12)实现热传导；和/或，所述第一循环通道(21)具有第二外部冷却面(P2)，所述第一循环通道(21)在所述第二外部冷却面(P2)处与所述壳体(11)的内表面实现热传导。
2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于：
所述第一外部冷却面(P1)与所述第一功能单元(12)之间设置有第一导热界面材料(D1)；和/或，
所述第二外部冷却面(P2)与所述壳体(11)的内表面之间设置有第二导热界面材料(D2)。
3.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述电机控制器(1)还包括设置在所述壳体(11)内的第二功能单元(13)，所述动力总成还包括设置在所述壳体(11)内的散热器(3)，所述散热器(3)与所述第二功能单元(13)和所述第一功能单元(12)实现热传导。
4.根据权利要求3所述的动力总成，其特征在于，所述第二功能单元(13)为功率模块，且包括MOSFET、GTO、IGBT中的至少一者。
5.根据权利要求3所述的动力总成，其特征在于：
所述散热器(3)与所述第二功能单元(13)之间设置有第三导热界面材料(D3)；和/或，
所述散热器(3)与所述第一功能单元(12)之间设置有第四导热界面材料(D4)。
6.根据权利要求3-5任一项所述的动力总成，其特征在于：
所述第一功能单元(12)设置在所述换热器(2)与所述散热器(3)之间；或
所述散热器(3)设置在所述换热器(2)与所述第一功能单元(12)之间，且所述散热器(3)的部分与所述第一外部冷却面(P1)实现热传导。
7.根据权利要求6所述的动力总成，其特征在于：
所述第一循环通道(21)具有第一出口(C1)和第一入口(R1)，所述第二循环通道(22)具有第三出口(E)和第三入口(F)，所述第一出口(C1)、所述第一入口(R1)、所述第三出口(E)和所述第三入口(F)伸出所述壳体(11)设置；
所述散热器(3)具有第二出口(C2)和第二入口(R2)，所述第二出口(C2)和所述第二入口(R2)伸出所述壳体(11)设置。
8.根据权利要求6所述的动力总成，其特征在于，所述散热器(3)的管道与所述第一循环通道(21)连通，所述第二循环通道(22)具有第三出口(E)和第三入口(F)，所述第一循环通道(21)具有第四出口(C)，所述散热器(3)具有第四入口(R)，所述第四出口(C)、所述第四入口(R)、所述第三出口(E)和所述第三入口(F)伸出所述壳体(11)设置。
9.根据权利要求8所述的动力总成，其特征在于，所述散热器(3)与所述换热器(2) 一体制成。
10.根据权利要求3所述的动力总成，其特征在于，所述散热器(3)包括间隔设置且相连的第一散热片(31)和第二散热片(32)，所述第二功能单元(13)设置在所述第一散热片(31)和所述第二散热片(32)之间。
11.根据权利要求7-10任一项所述的动力总成，其特征在于，所述第一功能单元(12)包括母线电容。
12.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的动力总成。
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