DE102020128249A1

DE102020128249A1 - Direkt flüssigkeitsgekühlter induktor

Info

Publication number: DE102020128249A1
Application number: DE102020128249.4A
Authority: DE
Inventors: Lihua Chen; Fan Wang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-04-29
Also published as: US11854729B2; US20210125768A1; CN112735759A

Abstract

Diese Offenbarung stellt einen direkt flüssigkeitsgekühlten Induktor bereit. Es werden ein Fahrzeug, eine Fahrzeugelektronikleistungsbaugruppe und ein Verfahren zum Bereitstellen und Kühlen einer Induktorbaugruppe bereitgestellt. Das Fahrzeug ist mit einem elektrischen Fahrzeugsystem mit einem variablen Spannungswandler (VVC) und einer Induktorbaugruppe mit einem Kern und einer Wicklung bereitgestellt. Ein Gehäuse ist mit einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement bereitgestellt. Das erste und das zweite Gehäuseelement wirken zusammen, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln. Das erste Gehäuseelement definiert einen ersten Einlass und einen ersten Auslass und das zweite Gehäuseelement definiert einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass. Ein Fluidsystem ist mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass, dem ersten Auslass und dem zweiten Auslass verbunden, um dem ersten und dem zweiten Einlass druckbeaufschlagtes Fluid bereitzustellen, um Fluid durch das Gehäuse zirkulieren zu lassen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Induktorbaugruppe für einen Leistungswandler in einem Fahrzeug und ein Wärmemanagement der Induktorbaugruppe.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge, zu denen Hybridelektrofahrzeuge (hybrid-electric vehicles - HEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plugin hybrid electric vehicles - PHEVs) und Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs) gehören, nutzen eine Traktionsbatterie, um einem Traktionsmotor Leistung zum Antrieb bereitzustellen, und einen dazwischengeschalteten Leistungswechselrichter, um Gleichstromleistung (direct current power - DC-Leistung) in Wechselstromleistung (alternating current power - AC-Leistung) umzuwandeln. Viele elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten zusätzlich einen DC/DC-Wandler, der auch als variabler Spannungswandler (variable voltage converter - VVC) bezeichnet wird, um die Spannung der Traktionsbatterie in einen Betriebsspannungspegel der elektrischen Maschine umzuwandeln.
Der Spannungswandler kann ein Abwärts-Aufwärts-Wandler sein, wobei der Spannungswandler die Ausgangsspannungsgröße im Vergleich zur Eingangsspannungsgröße hochsetzt oder erhöht („Aufwärtswandlung“) oder die Ausgangsspannungsgröße im Vergleich zu der Eingangsspannungsgröße herabsetzt oder verringert („Abwärtswandlung“). Der DC/DC-Wandler beinhaltet eine Induktorbaugruppe, Schalter und Dioden. Die Induktorbaugruppe kann während des Betriebs Wärme erzeugen.
Bisher wurde die Induktorbaugruppe durch indirekte Flüssigkeitskühlung gekühlt, indem sie in einem von einem Vergussmaterial umgebenen Gehäuse platziert wurde und das Gehäuse thermisch mit einer Kühlplatte verbunden wurde, sodass der Induktor über leitenden Wärmeverlust zur Kühlplatte und konvektiven Wärmeverlust zu dem zirkulierenden Fluid in der Kühlplatte gekühlt wurde. In diesem Beispiel kommt das Fluid nicht in direkten Kontakt mit der Induktorbaugruppe. Alternativ wird die Induktorbaugruppe durch direkte Flüssigkeitskühlung gekühlt, indem eine unbedeckte Induktorbaugruppe in einem Getriebegehäuse positioniert wird, in dem Getriebefluid innerhalb des Getriebegehäuses auf die Induktorbaugruppe spritzen kann, bevor es in den Getriebesumpf abläuft; jedoch kann die Kühlung des Induktors in diesem Fall begrenzt sein, wenn das Getriebefluid nicht zirkuliert, z. B. wenn das Fahrzeug während des Betriebs steht oder sich in Parkstellung befindet.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einem elektrischen Fahrzeugsystem mit einem variablen Spannungswandler (VVC) und einer Induktorbaugruppe bereitgestellt. Die Induktorbaugruppe weist einen Kern und eine Wicklung auf. Ein Gehäuse ist mit einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement bereitgestellt. Das erste und das zweite Gehäuseelement wirken zusammen, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln. Das erste Gehäuseelement definiert einen ersten Einlass und einen ersten Auslass und das zweite Gehäuseelement definiert einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass. Ein Fluidsystem ist mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass, dem ersten Auslass und dem zweiten Auslass verbunden, um dem ersten und dem zweiten Einlass druckbeaufschlagtes Fluid bereitzustellen, um Fluid durch das Gehäuse zirkulieren zu lassen.
In einer anderen Ausführungsform ist eine Fahrzeugleistungselektronikbaugruppe mit einer Induktorbaugruppe bereitgestellt, die einen Kern und eine Wicklung aufweist. Ein erstes Gehäuseelement definiert einen ersten Einlass und einen ersten Auslass. Ein zweites Gehäuseelement definiert einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass. Das erste und das zweite Gehäuseelement wirken zusammen, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln. Eine Innenfläche von jedem des ersten und zweiten Gehäuseelements ist von einer darunterliegenden Außenfläche der Induktorbaugruppe beabstandet, um einen Strömungskanal dazwischen zu bilden.
In noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bereitstellen und Kühlen einer Induktorbaugruppe Bereitstellen einer Wicklung um einen Kern, um eine Induktorbaugruppe zu bilden, und Verbinden einer ersten und einer zweiten Montagehalterung mit gegenüberliegenden Enden des Kerns der Induktorbaugruppe. Ein erstes Gehäuseelement ist mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass gebildet und das erste Gehäuseelement definiert einen ersten Hohlraum. Ein zweites Gehäuseelement ist mit einem zweiten Einlass und einem zweiten Auslass gebildet und das zweite Gehäuseelement definiert einen zweiten Hohlraum. Die Wicklung und zumindest ein Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe sind mit dem ersten und zweiten Hohlraum des ersten und zweiten Gehäuseelements eingekapselt, und jedes von dem ersten und zweiten Gehäuseelement ist von der Wicklung und dem zumindest einen Abschnitt des Kerns beabstandet, um einen Kühlkanal dazwischen zu bilden. Druckbeaufschlagtes Fluid wird dem ersten und zweiten Einlass als Reaktion darauf bereitgestellt, dass ein Strom der Induktorbaugruppe über einem Schwellenwert liegt.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Induktorbaugruppe mit Montageplatten zur Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 gemäß einer Ausführungsform;
3 veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Fluidsystems mit der Induktorbaugruppe, den Montageplatten und einem Gehäuse zur Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 gemäß einer Ausführungsform;
4 veranschaulicht eine andere perspektivische Ansicht der Induktorbaugruppe, der Montageplatten und des Gehäuses aus 3;
5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseelements zur Verwendung mit der Induktorbaugruppe aus 3;
6 veranschaulicht eine Teilschnittansicht der Induktorbaugruppe aus 3;
7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseelements gemäß einer anderen Ausführungsform zur Verwendung mit der Induktorbaugruppe aus 2; und
8 veranschaulicht eine Teilschnittansicht des Gehäuseelements aus 7 und der Induktorbaugruppe aus 2.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin nach Bedarf bereitgestellt; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgebildet sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren.
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines elektrifizierten Fahrzeugs 10, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 12 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 14 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 12 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 14 mechanisch an einen Motor 16 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 14 ist außerdem mechanisch an eine Antriebswelle 18 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 20 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 12 können Antriebs- und Bremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 16 an- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 12 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 12 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie es ermöglichen, dass der Motor 16 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und es ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 10 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus betrieben wird, wobei der Motor 16 ausgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 10 kann es sich zudem um ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) handeln. In einer BEV-Konfiguration ist der Motor 16 möglicherweise nicht vorhanden. Bei anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plugin-Funktion, ein Mikrohybridfahrzeug, ein Start/Stopp-Fahrzeug oder dergleichen sein.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 22 speichert Energie, die durch die elektrischen Maschinen 12 verwendet werden kann. Der Fahrzeugbatteriepack 22 kann eine Hochspannungs-Gleichstrom-(DC-)Ausgabe bereitstellen. Die Traktionsbatterie 22 kann elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 24 gekoppelt sein. Ein oder mehrere Schütze 26 können die Traktionsbatterie 22 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 22 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 24 ist zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 12 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 22 und den elektrischen Maschinen 12 zu übertragen. Eine Traktionsbatterie 22 kann zum Beispiel einen DC-Strom bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 12 mit einem Dreiphasen-Wechselstrom (AC) arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 24 kann den DC-Strom in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 12 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 24 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 12, die als Generatoren fungieren, in den DC-Strom umwandeln, der mit der Traktionsbatterie 22 kompatibel ist.
Das Fahrzeug 10 kann einen variablen Spannungswandler (VVC) 28 beinhalten, der elektrisch zwischen der Traktionsbatterie 22 und dem Leistungselektronikmodul 24 gekoppelt ist. Der VVC 28 kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der dazu konfiguriert ist, die durch die Traktionsbatterie 22 bereitgestellte Spannung zu erhöhen oder hochzusetzen, oder die an die Traktionsbatterie bereitgestellte Spannung herabzusetzen. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen gesenkt werden, was zu einer Verringerung der Verkabelungsgröße für das Leistungselektronikmodul 24 und die elektrischen Maschinen 12 führt. Außerdem können die elektrischen Maschinen 12 mit besserer Effizienz und geringeren Verlusten betrieben werden.
Zusätzlich zu dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 22 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 10 kann ein DC/DC-Wandlermodul 30 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 22 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandelt, die mit Niederspannungsverbrauchern des Fahrzeugs kompatibel ist. Eine Ausgabe des DC/DC-Wandlermoduls 30 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 32 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 32 zu laden. Die Niederspannungssysteme können elektrisch an die Hilfsbatterie 32 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Verbraucher 34 können an den Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Verbraucher 34 können eine zugehörige Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Verbraucher 34 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Verbraucher 34 können ein Ventilator, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 10 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 22 über eine externe Leistungsquelle 36 wiederaufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 36 kann es sich um eine Verbindung zu einer Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 38 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder ein Stromnetz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerelemente bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 10 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann dem EVSE 38 elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Das EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 42 des Fahrzeugs 10 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 42 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, der dazu konfiguriert ist, Leistung von dem EVSE 38 an das Fahrzeug 10 zu übertragen. Der Ladeanschluss 42 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein bordeigenes Leistungsumwandlungsmodul 44 gekoppelt sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 44 kann die von dem EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 22 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 44 kann mit dem EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 10 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 42 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung Leistung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 46 können bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 10 abzubremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 10 zu verhindern. Die Radbremsen 46 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 46 können Teil eines Bremssystems 48 sein. Das Bremssystem 48 kann andere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 46 beinhalten. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 48 und einer der Radbremsen 46 dar, und Verbindungen zwischen dem Bremssystem 48 und den anderen Radbremsen 46 sind impliziert. Das Bremssystem 48 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 48 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 48 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 46 zum Abbremsen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 48 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann zudem autonom arbeiten, um Funktionen, wie etwa eine Stabilitätskontrolle, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 48 kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer anderen Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 10 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), sein. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 32 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, wohingegen Steuersignale über ein CAN oder einzelne Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt, es kann jedoch impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem beliebigen elektronischen Modul verbinden kann, das in dem Fahrzeug 10 vorhanden ist. Es kann eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 50 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Es liegt auf der Hand, dass beliebige in dieser Schrift offenbarte Schaltungen oder andere elektrische Vorrichtungen eine beliebige Anzahl an Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), Festwertspeicher (read only memory - ROM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (electrically programmable read only memory - EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software beinhalten können, die miteinander zusammenwirken, um den/die in dieser Schrift offenbarten Vorgang/Vorgänge durchzuführen. Zusätzlich kann eine beliebige oder können mehrere beliebige der in dieser Schrift offenbarten elektrischen Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium umgesetzt ist, das dazu programmiert ist, eine beliebige Anzahl der in dieser Schrift offenbarten Funktionen durchzuführen.
Das Getriebe 14 weist eine Einhausung oder ein Gehäuse 60 und die Zahnradsätze für das Getriebe 14 auf, die in dem Gehäuse 60 enthalten sind. Das Getriebe 14 kann ein Automatikgetriebe oder ein anderes fachbekanntes Getriebe sein. Das Getriebe 14 kann Sätze von miteinander kämmenden Zahnrädern und Kupplungen enthalten, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse für das Fahrzeug 10 bereitzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann das Getriebe 14 einen oder mehrere Planetenradsätze enthalten, die als stufenloses Getriebe fungieren können. Darüber hinaus kann das Getriebe 14 einen Drehmomentwandler zusätzlich zu oder anstelle von einer oder mehreren Kupplungen beinhalten.
Wenn das Getriebe 14 arbeitet, kann das Getriebe Kühlung und/oder Schmierung erfordern. Demnach weist das Getriebe 14 ein zugeordnetes Fluidsystem auf, das ein Getriebefluid enthält. Das Fluidsystem ist in 1 nicht gezeigt, kann jedoch unter späterer Bezugnahme auf 3 verstanden werden. Das Getriebefluidsystem beinhaltet Ventile, Pumpen und Leitungen zum Zirkulierenlassen des Fluids durch das Getriebegehäuse 60. Das Getriebe 14 beinhaltet einen Wärmetauscher oder Automatikgetriebefluidkühler zum Kühlen des Getriebefluids. Das Getriebe kann als ein Nasssumpfsystem konfiguriert sein, welches das Fluid in dem Sumpf oder der Wanne am Boden des Getriebes speichert. Alternativ kann das Getriebe als ein Trockensumpfgetriebe konfiguriert sein, welches das Fluid in einem separaten Tank oder Behälter speichert, wobei der Sumpf oder die Wanne am Boden des Gehäuses in einem trockenen oder halbtrockenen Zustand gehalten wird. Wenn das Getriebe arbeitet, können sich drehende Elemente wie Zahnräder und Wellen andere Komponenten innerhalb des Getriebegehäuses 60 verdrängen oder Getriebefluid auf diese spritzen.
2 veranschaulicht eine Induktorbaugruppe 100 und Montagehalterungen 102, 104 gemäß einer Ausführungsform. Die Induktorbaugruppe 100 kann auch als variabler Spannungswandler (VVC) 28 oder anderes Fahrzeugleistungselektroniksystem, wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben, bezeichnet werden oder darin integriert sein. Der VVC 28 kann eine beliebige Anzahl von Schaltern, Transistoren, Dioden und dergleichen beinhalten, die an einer von der Induktorbaugruppe getrennten Stelle montiert sein und in elektrischer Kommunikation mit der Induktorbaugruppe stehen können. Es ist zu beachten, dass 1 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs 10 ist und die Komponenten anderweitig innerhalb des Fahrzeugs positioniert oder angeordnet sein können.
Die Induktorbaugruppe 100 kann innerhalb eines Getriebegehäuses 60 montiert sein, wie vorstehend in 1 gezeigt, sodass sie sich in einem nassen Innenbereich des Gehäuses 60 befindet. In anderen Beispielen kann die Induktorbaugruppe 100 außerhalb des Getriebegehäuses 60 und an einer anderen Stelle an einer strukturellen Fahrzeugkomponente in dem Fahrzeug 10 montiert sein. Das Getriebegehäuse 60 oder die Fahrzeugkomponente stellt die Struktur bereit, um die Induktorbaugruppe 100 an dem Fahrzeug 10 zu tragen.
Die Induktorbaugruppe 100 kann als ein Induktor der Bauart mit ferromagnetischem Kern bereitgestellt sein. Wenn der Induktorbaugruppe 100 Strom zugeführt wird, wird ein magnetischer Fluss erzeugt. Wenn sich der Strom, der durch die Induktorbaugruppe 100 fließt, ändert, wird ein zeitlich variierendes Magnetfeld erzeugt, und eine Spannung wird induziert. Die Induktorbaugruppe 100 kann Leistungsverluste aufweisen, die zur Erzeugung von Wärme während des Betriebs beitragen. Die Stromfähigkeit der Induktorbaugruppe 100 kann durch die Temperatur oder die Wärmeleistung der Induktorbaugruppe begrenzt sein. Das Wärmemanagement und/oder die Kühlung der Induktorbaugruppe kann Wärme ableiten und die Induktorleistung und -effizienz verbessern.
Die Induktorbaugruppe 100 ist gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht und beinhaltet einen Kern 106 und eine Wicklung 108. Der Kern 106 kann aus einem oder mehreren Abschnitten gebildet sein. In einem Beispiel ist der Kern 106 aus zumindest zwei Abschnitten gebildet, z. B. als zwei C-förmige Abschnitte. In einem anderen Beispiel kann eine größere Anzahl von Kernabschnitten verwendet werden. Die Kernabschnitte können zusammen ein ringförmiges Element bilden. Luftspalte, keramische Abstandshalter, Klebstoff und dergleichen können zwischen benachbarten Kernabschnitten positioniert sein. Der Kern 106 kann aus einem magnetischen Material gebildet sein, wie etwa einem ferromagnetischen Material.
Die Wicklung 108 kann als ein Paar von rohrförmigen oder schraubenförmigen Spulen ausgebildet sein, wobei jede Spule einen Abschnitt des Kerns 106 umgibt. Die Wicklung 108 kann aus einem leitfähigen Material, wie etwa Kupfer oder Aluminium, gebildet sein. Eingangs- und Ausgangsleitungen (nicht gezeigt) erstrecken sich von der Wicklung 108 und sind mit anderen Komponenten des VVC verbunden. Ein Isolator (nicht gezeigt) kann zwischen dem Kern 106 und der Wicklung 108 positioniert sein.
Die erste und zweite Montagehalterung 102, 104 sind als mit der Induktorbaugruppe 100 verbunden veranschaulicht. Die erste und zweite Montagehalterung 102, 104 stellen eine mechanische Stütze für die Induktorbaugruppe 100 bereit und erleichtern die Positionierung und Fixierung der Induktorbaugruppe 100 an einer Fahrzeugkomponente, wie etwa dem Getriebegehäuse 60.
Die erste Montagehalterung 102 ist mit einem ersten Endbereich 110 der Induktorbaugruppe verbunden. Die zweite Montagehalterung 104 ist mit einem zweiten Endbereich 112 der Induktorbaugruppe verbunden. Der zweite Endbereich 112 der Induktorbaugruppe liegt dem ersten Endbereich 110 gegenüber. In anderen Beispielen können die Montagehalterungen 102, 104 und/oder ihre zugehörigen Öffnungen anderweitig geformt oder ausgerichtet sein.
Jede Montagehalterung 102, 104 kann als eine Platte 114 mit einer durch diese verlaufenden Öffnung 116 ausgebildet sein. Die Öffnung 116 kann mit einer Metallbuchse oder -hülse verstärkt sein. Jede der Montagehalterungen 102, 104 kann mit einer ersten Fläche 118 und einer zweiten Fläche 120 gegenüber der ersten Fläche ausgebildet sein, und die erste und zweite Fläche 118, 120 können eben sein. Die Öffnung 116 kann mit einem Befestigungselement verwendet werden, um die Induktorbaugruppe 100 mit einem Montagevorsprung oder dergleichen der Fahrzeugkomponente zu verbinden. In weiteren Beispielen können die zwei Montagehalterungen 102, 104 einstückig als eine einzelne Komponente ausgebildet sein, um sich umlaufend um die Induktorbaugruppe 100 und zur Außenseite der Wicklung 108 zu erstrecken.
In dem gezeigten Beispiel sind die erste und zweite Montagehalterung 102, 104 direkt mit dem Kern 106 verbunden. In einem Beispiel können die Montagehalterungen 102, 104 aus einem Kunststoffmaterial über einen Spritzgussprozess gebildet sein, zum Beispiel aus einem Thermoplast wie etwa Polyphenylensulfid (PPS). In weiteren Beispielen können die Montagehalterungen 102, 104 unter Verwendung eines Spritzgussverfahrens gebildet sein und können direkt auf den Kern 106 der Induktorbaugruppe geformt sein oder können gebildet und dann über einen Klebstoff oder dergleichen an dem Kern 106 angebracht werden.
Die 3-6 veranschaulichen die Induktorbaugruppe 100 aus 2 mit einem Gehäuse 130 und einem Fluidsystem 200. In einem Beispiel können die Induktorbaugruppe 100, das Gehäuse 130 und das Fluidsystem 200 mit dem Fahrzeug 10 aus 1 verwendet werden.
Ein Gehäuse 130 ist um die Induktorbaugruppe 100 oder einen Abschnitt davon positioniert. Das Gehäuse 130 weist ein erstes Gehäuseelement 132 und ein zweites Gehäuseelement 134 auf. Das erste und das zweite Gehäuseelement 132, 134 wirken zusammen, um die Wicklung 108 und zumindest einen Abschnitt des Kerns 106 der Induktorbaugruppe einzukapseln. In dem gezeigten Beispiel kapseln das erste und das zweite Gehäuseelement 132, 134 eine Gesamtheit sowohl der Wicklung 108 als auch des Kerns ein. In einem anderen Beispiel kapseln das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 eine Gesamtheit der Wicklung 108 und nur einen Abschnitt des Kerns ein, z. B. den Abschnitt des Kerns 106, der sich unter der Wicklung 108 befindet, und die Endbereiche der Induktorbaugruppe und der zugehörige Kern 106 sind freigelegt und außerhalb des Gehäuses.
In einem Beispiel können das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 aus einem Kunststoffmaterial über einen Spritzgussprozess gebildet sein, zum Beispiel aus einem Thermoplast wie etwa Polyphenylensulfid (PPS). In weiteren Beispielen können das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 unter Verwendung eines Spritzgussverfahrens gebildet sein und können direkt auf die Montagehalterungen 102, 104 und um die Induktorbaugruppe 100 geformt sein oder können gebildet und dann über einen Klebstoff oder dergleichen an den Montagehalterungen 102, 104 und um die Induktorbaugruppe 100 angebracht werden.
Das erste Gehäuseelement 132 weist eine Außenfläche 140 und eine Innenfläche 142 auf. Das erste Gehäuseelement 132 definiert einen ersten Hohlraum 144 und kann als Schalenstruktur ausgebildet sein. Ein erstes Gehäuseelement 132 definiert einen ersten Einlass 146 und einen ersten Auslass 148. Der erste Einlass 146 und der erste Auslass 148 können so positioniert sein, dass sie sich an dem ersten Gehäuseelement 132, z. B. an gegenüberliegenden Endbereichen des ersten Gehäuseelements 132, gegenüberliegen. In anderen Beispielen können der erste Einlass 146 und der erste Auslass 148 anderweitig relativ zueinander an dem ersten Gehäuseelement positioniert sein.
Das zweite Gehäuseelement 134 weist eine Außenfläche 150 und eine Innenfläche 152 auf. Das zweite Gehäuseelement 134 definiert einen zweiten Hohlraum 154 und kann als Schalenstruktur ausgebildet sein. Ein zweites Gehäuseelement 134 definiert einen zweiten Einlass 156 und einen zweiten Auslass 158. Der zweite Einlass 156 und der zweite Auslass 158 können so positioniert sein, dass sie sich an dem zweiten Gehäuseelement 134, z. B. an gegenüberliegenden Endbereichen des zweiten Gehäuseelements, gegenüberliegen. In anderen Beispielen können der zweite Einlass 156 und der zweite Auslass 158 anderweitig relativ zueinander an dem zweiten Gehäuseelement positioniert sein.
In einem Beispiel können das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 spiegelsymmetrisch zueinander um eine Ebene 160 durch die erste und zweite Montagehalterung 102, 104 hindurch bereitgestellt sein. Somit sind der erste und der zweite Einlass an einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert und sind der erste und der zweite Auslass an einem zweiten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert. Eine Fluidströmung durch das erste Gehäuseelement 132 ist daher zur Gleichströmung mit der Fluidströmung in dem zweiten Gehäuseelement 134 angeordnet. In anderen Ausführungsformen können der Einlass und der Auslass des ersten Gehäuseelements 132 in einer Gegenströmungskonfiguration in Bezug auf den Einlass und den Auslass des zweiten Gehäuseelements 134 angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform und wie gezeigt sind das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 so geformt, dass sie entlang einer Ebene 160, welche die Induktorbaugruppe halbiert, zusammenpassen. Die Ebene 160, welche die Induktorbaugruppe halbiert, kann in einem Beispiel und wie gezeigt beide der Wicklungen 108 halbieren oder kann den Kern 106 halbieren, wobei auf jeder Seite der Ebene eine Wicklung 108 bereitgestellt ist. In anderen Beispielen können das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 entlang einer anderen Ebene, welche die Induktorbaugruppe nicht halbiert, zusammenpassen oder sich verbinden, oder sie können komplex geformt sein, sodass sie sich nicht entlang einer Ebene verbinden.
Zusätzlich können das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 mit der Induktorbaugruppe 100 und miteinander verbunden sein, sodass das erste und zweite Gehäuseelement 132, 134 nicht um eine Gesamtheit ihrer jeweiligen Umfangskanten 162, 164 direkt miteinander verbunden sind. Zum Beispiel ist das erste Gehäuseelement 132 mit den ersten Flächen 118 der ersten und zweiten Montagehalterung verbunden und ist das zweite Gehäuseelement 134 mit den zweiten Flächen 120 der ersten und zweiten Montagehalterung verbunden. Somit können die Montagehalterungen 102, 104 zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement 132, 134 positioniert sein und beim Einkapseln der Induktorbaugruppe 100 oder eines Abschnitts davon zusammenwirken.
Ein Gehäuseelement 170 ist in 5 veranschaulicht und kann entweder als das erste Gehäuseelement 132 oder als das zweite Gehäuseelement 134 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt sein. Das Gehäuseelement 170 weist einen zentralen Bereich 172 auf, der so geformt ist, dass er im Allgemeinen der Form einer Seite der Induktorbaugruppe 100 entspricht oder mit dieser korreliert. Ein Umfangsflansch 174 umgibt den zentralen Bereich 172. In dem gezeigten Beispiel definiert der Umfangsflansch 174 den Einlass 176 und den Auslass 178. In anderen Beispielen können sich der Einlass 176 und der Auslass 178 anderweitig an dem Umfangsflansch 174 befinden. Alternativ können der Einlass 176 und/oder der Auslass 178 von dem zentralen Bereich 172 definiert sein. Der zentrale Bereich 172 und der Umfangsflansch 174 wirken zusammen, um einen Hohlraum 180 für das Gehäuseelement zu definieren.
Für jedes des ersten und zweiten Gehäuseelements 132, 134, 170 ist der zugehörige Hohlraum 144, 154, 180 bemessen, um einen zugehörigen Kühlkanal 190 zwischen einer Außenfläche der Induktorbaugruppe 100 und dem zugehörigen Gehäuseelement 132, 134, 170 zu bilden. Eine schematische Schnittansicht der Induktorbaugruppe 100 und eines Gehäuseelements 170 (einschließlich des Gehäuseelements 132 oder 134) ist in 6 gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Montagehalterungen 102, 104 in 6 nicht veranschaulicht sind. Der Hohlraum 180 kann so bemessen sein, dass ein im Wesentlichen konstanter Spalt oder Abstand 192 zwischen der Außenfläche der Induktorbaugruppe 100 und dem Gehäuseelement 170 vorhanden ist.
Wenn der Fluidstrom über den Einlass 176 in das Gehäuseelement 170 eintritt, wie in 6 gezeigt, teilt sich das Fluid, um durch den Kühlkanal 190 um die Induktorbaugruppe 100 zu strömen. Abhängig von der Struktur der Wicklung 108 und des Kerns 106 kann das Fluid zusätzlich durch die Wicklung 108 und/oder den Kern 106 oder zwischen der Wicklung 108 und dem Kern 106 strömen. Die Fluidströme treffen und verbinden sich wieder neben und stromaufwärts von dem Auslass 178 des Gehäuseelements und strömen dann durch den Auslass 178. Da der Fluidstrom in direktem Kontakt mit der Wicklung 108 und dem Kern 106 der Induktorbaugruppe steht, wird die Wärmeübertragung von der Induktorbaugruppe 100 auf das Fluid sowohl über konvektive als auch über leitende Wärmeübertragungswege erhöht. Da der Fluidstrom in dem Kanal 190 in direktem Kontakt mit der Induktorbaugruppe 100 steht, sind keine zusätzlichen Verguss- oder Wärmeleitpasten zwischen der Induktorbaugruppe 100 und dem Fluid in dem Kühlkanal 190 erforderlich, und die Wärmeübertragung wird erhöht.
In einigen Ausführungsformen können die Gehäuseelemente 132, 134 zusätzliche Merkmale aufweisen, wie etwa Lokalisierungselemente 194 für die Induktorbaugruppe. Wie in 5 gezeigt, kann der abgestufte Bereich in dem zentralen Bereich als ein Lokalisierungselement 194 fungieren und dazu dienen, eine Bewegung der Induktorbaugruppe entlang einer Achse zu verhindern oder zu reduzieren. Die Gehäuseelemente 132, 134 können zusätzlich mit Lokalisierungselementen 194 (in gestrichelten Linien gezeigt), wie etwa Flanschen und dergleichen, bereitgestellt sein, die ausgebildet sind, um sich in den Hohlraum 180 zu erstrecken, um die Position der Induktorbaugruppe 100 relativ zu dem Gehäuseelement 170 in mehreren Translationsbewegungsgraden beizubehalten und auch die Größe des Kühlkanals 190 und eines offenen Strömungswegs beizubehalten. In einer anderen Ausführungsform können die Gehäuseelemente 132, 134 ohne Lokalisierungselemente 194 bereitgestellt sein.
Eines oder beide der Gehäuseelemente 132, 134 können zusätzlich eine zugeordnete Reihe von Strömungsführungen 196 (in gestrichelten Linien gezeigt) aufweisen, um den Fluidstrom innerhalb des zwischen dem Gehäuseelement 170 und der Induktorbaugruppe 100 gebildeten Kühlkanals 190 zu leiten und zu verteilen, und außerdem, um die Wärmeübertragung auf das Fluid und das Wärmemanagement der Induktorbaugruppe 100 besser zu steuern. Eine Strömungsführung in der Reihe von Strömungsführungen 196 kann einen Flügel, eine Rippe, eine Ablenkplatte, einen Kanal, eine Rille oder dergleichen beinhalten. Die Reihe von Strömungsführungen 196 kann eine Art von Strömungsführung oder eine Kombination aus unterschiedlichen Strömungsführungen aufweisen. Die Strömungsführungen 196 können verschiedene Formen und Strukturen aufweisen, einschließlich linearer Abschnitte, gekrümmter Abschnitte, Abschnitte mit variierenden Tiefen oder Höhen, Abschnitte mit konstanten Tiefen oder Höhen und dergleichen. Die Innenfläche des Gehäuseelements 170, das den Hohlraum 180 definiert, und/oder die Fläche der Strömungsführungen 196 können mit einer Oberflächentextur bereitgestellt sein, um das Mischen weiter zu verbessern, den Fluidstrom zu lenken oder zu steuern oder eine turbulente Strömung für eine erhöhte Wärmeübertragung zu induzieren.
In einem Beispiel und wie gezeigt sind der erste und zweite Hohlraum 144, 154 des ersten und zweiten Gehäuseelements 132, 134 im Wesentlichen fluidisch voneinander getrennt. „Im Wesentlichen“, wie hierin bezeichnet, bedeutet, dass der Fluidstrom innerhalb des Fluidkanals 190 eines Gehäuseelements nicht direkt in den Fluidkanal 190 des anderen Gehäuseelements strömt; jedoch kann es in Abhängigkeit von der Struktur und dem Strömungsweg durch die Wicklung 108 und den Kern zu einem gewissen Fluidübergang von einem Hohlraum zum anderen kommen. Der Fluidübergang kann in der Größenordnung von zwanzig Prozent oder weniger, zehn Prozent oder weniger oder fünf Prozent oder weniger liegen.
Wie in 3 gezeigt, ist ein Fluidsystem 200 mit dem ersten Einlass 146, dem zweiten Einlass 156, dem ersten Auslass 148 und dem zweiten Auslass 158 verbunden, um dem ersten und dem zweiten Einlass 146, 156 druckbeaufschlagtes Fluid bereitzustellen, um Fluid durch das Gehäuse 130 zirkulieren zu lassen. Es ist zu beachten, dass die Verbindungen zu dem zweiten Einlass und dem zweiten Auslass in der Figur verdeckt sind; jedoch sind die Strömungswege veranschaulicht. Eine elektrische Pumpe 202 kann in dem Fluidsystem bereitgestellt sein, um das Fluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Fluidsystem 200 kann ein System mit offenem Kreislauf oder ein System mit geschlossenem Kreislauf sein.
Gemäß einem weiteren Beispiel steht das Fluidsystem 200 in Fluidkommunikation oder in Fluidverbindung mit dem Fluidsystem des Getriebes 14, sodass das Fluid in dem Fluidsystem 200 Getriebefluid ist. Bei einem System mit offenem Kreislauf, das in Fluidverbindung mit dem Getriebe 14 steht, empfängt die Pumpe 202 des Fluidsystems 200 Fluid aus einem Sumpf oder einem anderen Behälter in dem Getriebegehäuse 60 und leitet druckbeaufschlagtes Fluid zu den Einlässen 146, 156 des Gehäuses 130, und die Auslässe 148, 158 des Gehäuses 130 münden in einen Innenbereich des Getriebegehäuses 60, sodass das Fluid aus dem Gehäuse 130 und in den Sumpf abfließt. Bei einem System mit geschlossenem Kreislauf leitet die Pumpe 202 des Fluidsystems 200 druckbeaufschlagtes Fluid zu den Einlässen 146, 156 des Gehäuses 130, und die Auslässe 148, 158 des Gehäuses 130 weisen Fluidleitungen auf, um die druckbeaufschlagte Strömung des Fluids zurück zur Pumpe 202 zu leiten. In beiden Systemen können zusätzliche Elemente, wie etwa ein Wärmetauscher, Ventile, Filter und dergleichen, bereitgestellt sein.
Die Pumpe 202 kann eine elektrisch betriebene Pumpe sein, die z. B. mit einem Elektromotor verbunden ist, sodass die Pumpe betrieben werden kann, um Fluid unabhängig von dem Getriebe- oder Kraftübertragungszustand zirkulieren zu lassen.
Eine Steuerung 204 steht in Kommunikation mit der Pumpe 202, und die Steuerung 204 kann als separate Pumpensteuerung bereitgestellt sein oder kann als andere Fahrzeugsteuerung bereitgestellt sein, wie etwa eine Getriebesteuereinheit, eine elektronische oder elektrische Leistungssteuerung oder eine andere Fahrzeugsystemsteuerung 50. Die Steuerung 204 ist dazu konfiguriert, die Pumpe 202 zu betreiben, um Fluid durch das Gehäuse 130 zirkulieren zu lassen, um die Induktorbaugruppe 100 zu kühlen. In einem Beispiel steuert die Steuerung 204 die Pumpe 202, um dem ersten und zweiten Einlass 146, 156 druckbeaufschlagtes Fluid als Reaktion darauf bereitzustellen, dass ein Strom durch die Induktorbaugruppe 100 über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann null sein oder kann ein anderer Wert als null sein. Mit anderen Worten kann die Steuerung 204 die Pumpe 202 steuern, um als Reaktion auf den Betrieb der Induktorbaugruppe 100 Fluid durch die Induktorbaugruppe 100 zirkulieren zu lassen. Zusätzlich kann für Fluidhohlräume, die voneinander getrennt oder im Wesentlichen getrennt sind, das durch jeden der Fluidhohlräume strömende Fluid getrennt oder individuell gesteuert werden, um das Wärmemanagement der Induktorbaugruppe weiter zu verbessern.
In einem Beispiel können die Induktorbaugruppe 100 und das Gehäuse 130 derart positioniert sein, dass jeder Einlass 146, 156 vertikal oder im Allgemeinen vertikal über dem zugehörigen Auslass 148, 158 positioniert ist. Somit wird die Strömung des Fluids durch das zugehörige Gehäuseelement 132, 134 durch die Schwerkraft weiter unterstützt. „Im Allgemeinen“, wie hierin verwendet, bezieht sich darauf, innerhalb von zwanzig Grad, zehn Grad oder fünf Grad der angegebenen Ausrichtung zu liegen. In anderen Beispielen und bei ausreichendem Druck des Fluids am Einlass können die Einlässe 146, 156 und die Auslässe 148, 158 anderweitig relativ zueinander ausgerichtet sein.
Die 7-8 veranschaulichen die Induktorbaugruppe aus 2 mit einem Gehäuseelement für ein Gehäuse 250 gemäß einem anderen Beispiel. Das Gehäuse 250 kann zusätzliche Merkmale aufweisen, wie etwa Lokalisierungselemente, Strömungsführungen und dergleichen, wie vorstehend in Bezug auf das Gehäuse 130 beschrieben. Das Gehäuse 250 kann wie vorstehend beschrieben mit einem Fluidsystem 200 verbunden sein. Details für das Gehäuse 250, die sich von dem Gehäuse 130 wie vorstehend beschrieben unterscheiden, sind nachstehend bereitgestellt.
Das Gehäuse 250 kann ein Paar Gehäuseelemente verwenden, wie in 7 gezeigt, z. B. ein erstes Gehäuseelement 252 und ein zweites Gehäuseelement 254. Das erste und das zweite Gehäuseelement 252, 254 wirken zusammen, um die Induktorbaugruppe 100 oder einen Abschnitt davon zur direkten Kühlung mit einem Fluid einzukapseln. Montagehalterungen, wie etwa die Halterungen 102, 104, können zusätzlich bereitgestellt sein. Eine schematische Schnittansicht der Induktorbaugruppe 100 und entweder des Gehäuseelements 252 oder des Gehäuseelements 254 ist in 8 gezeigt.
Das erste Gehäuseelement 252 weist ein erstes Abschirmelement 260 auf, das in den durch das Element 252 definierten ersten Hohlraum 262 ragt und den ersten Hohlraum in eine erste Fluidkammer 264 und eine zweite Fluidkammer 266 unterteilt. Das erste Abschirmelement 260 kann dazu fungieren, Fluidströme in der ersten und zweiten Kammer 264, 266 voneinander zu trennen oder im Wesentlichen zu trennen. In einem Beispiel erstreckt sich das erste Abschirmelement 260 an einer Stelle zwischen den zwei Wicklungen 108 zum Kern 106 und steht mit diesem in Kontakt, um die Trennung bereitzustellen und die Fluidkammern entlang der Ebene 267 voneinander abzudichten. Ein erster Einlass 268 und ein erster Auslass 270 sind der ersten Fluidkammer 264 zugeordnet und sind positioniert, um Fluid durch die erste Fluidkammer 264 zirkulieren zu lassen. Ein zweiter Einlass 272 und ein zweiter Auslass 274 sind der zweiten Fluidkammer 266 zugeordnet und sind positioniert, um Fluid durch die zweite Fluidkammer 266 zirkulieren zu lassen.
Das zweite Gehäuseelement 254 weist ein zweites Abschirmelement 280 auf, das in den zweiten Hohlraum ragt und den zweiten Hohlraum 282 in eine dritte Fluidkammer 284 und eine vierte Fluidkammer 286 unterteilt. Das erste Abschirmelement 280 kann dazu fungieren, Fluidströme in der dritten und vierten Kammer 284, 286 voneinander zu trennen oder im Wesentlichen zu trennen. In einem Beispiel erstreckt sich das zweite Abschirmelement 280 an einer Stelle zwischen den zwei Wicklungen 108 zum Kern 106 und steht mit diesem in Kontakt, um die Trennung bereitzustellen und die Fluidkammern entlang der Ebene 287 abzudichten. Ein dritter Einlass 288 und ein dritter Auslass 290 sind der dritten Fluidkammer 284 zugeordnet und sind positioniert, um Fluid durch die dritte Fluidkammer 284 zirkulieren zu lassen. Ein vierter Einlass 292 und ein vierter Auslass 294 sind der vierten Fluidkammer 286 zugeordnet und sind positioniert, um Fluid durch die vierte Fluidkammer 286 zirkulieren zu lassen.
Durch weiteres Unterteilen der Gehäuseelemente in mehrere Kammern wird die Steuerung des Fluidstroms über die Induktorbaugruppe 100 weiter erhöht, wodurch Verbesserungen beim Wärmemanagement der Induktorbaugruppe und eine homogenere Temperatur der Induktorbaugruppe ermöglicht werden. Darüber hinaus kann jedes Gehäuseelement ferner in zusätzliche Fluidkammern mit zugehörigen Einlässen und Auslässen unterteilt sein, um eine noch diskretere Kontrolle über das Fluid und die Kühlung der Induktorbaugruppe bereitzustellen. Da die Fluidkammern voneinander getrennt oder im Wesentlichen getrennt sind, kann außerdem das durch jede der Fluidkammern strömende Fluid getrennt oder individuell gesteuert werden, um das Wärmemanagement der Induktorbaugruppe weiter zu verbessern. Zusätzlich kann jede Kammer für eine Gleichströmung oder Gegenströmung in Bezug auf eine andere Kammer in dem Gehäuse angeordnet sein.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung oder Offenbarung zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein elektrisches Fahrzeugsystem mit einem variablen Spannungswandler (VVC) und einer Induktorbaugruppe, wobei die Induktorbaugruppe einen Kern und eine Wicklung aufweist; ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement, wobei das erste und das zweite Gehäuseelement zusammenwirken, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln, wobei das erste Gehäuseelement einen ersten Einlass und einen ersten Auslass definiert, wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass definiert; und ein Fluidsystem, das mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass, dem ersten Auslass und dem zweiten Auslass verbunden ist, um dem ersten und dem zweiten Einlass druckbeaufschlagtes Fluid bereitzustellen, um Fluid durch das Gehäuse zirkulieren zu lassen.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Einlass und der erste Auslass an gegenüberliegenden Endbereichen des ersten Gehäuseelements positioniert; und wobei der zweite Einlass und der zweite Auslass an gegenüberliegenden Endbereichen des zweiten Gehäuseelements positioniert sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Einlass und der zweite Einlass an einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Einlass an einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert; und wobei der zweite Einlass an einem zweiten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert ist, wobei der zweite Endbereich der Induktorbaugruppe dem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe gegenüberliegt.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das erste Gehäuseelement einen ersten Hohlraum; wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Hohlraum definiert; und wobei der erste und der zweite Hohlraum bemessen sind, um einen zugehörigen Kühlkanal zwischen einer Außenfläche der Induktorbaugruppe und dem zugehörigen Gehäuseelement zu bilden.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Hohlraum fluidisch voneinander getrennt.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das erste Gehäuseelement ferner einen dritten Einlass und einen dritten Auslass, wobei das erste Gehäuseelement ein erstes Abschirmelement definiert, das in den ersten Hohlraum ragt, um den ersten Hohlraum in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer zu unterteilen, wobei der erste Einlass und der erste Auslass positioniert sind, um Fluid durch die erste Fluidkammer zirkulieren zu lassen, und wobei der dritte Einlass und der dritte Auslass positioniert sind, um Fluid durch die zweite Fluidkammer zirkulieren zu lassen.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das zweite Gehäuseelement einen vierten Einlass und einen vierten Auslass, wobei das Gehäuse ein zweites Abschirmelement definiert, das in den zweiten Hohlraum ragt, um den zweiten Hohlraum in eine dritte Fluidkammer und eine vierte Fluidkammer zu unterteilen, wobei der zweite Einlass und der zweite Auslass positioniert sind, um Fluid durch die dritte Fluidkammer zirkulieren zu lassen, und wobei der vierte Einlass und der vierte Auslass positioniert sind, um Fluid durch die vierte Fluidkammer zirkulieren zu lassen.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das erste Gehäuseelement eine erste Reihe von Strömungsführungen, um einen Fluidstrom innerhalb des Kühlkanals des ersten Hohlraums zu leiten; und wobei das zweite Gehäuseelement eine zweite Reihe von Strömungsführungen definiert, um einen Fluidstrom innerhalb des Kühlkanals des ersten Hohlraums zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform passen das erste und das zweite Gehäuseelement entlang einer Ebene, welche die Induktorbaugruppe halbiert, zusammen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine erste Montagehalterung und eine zweite Montagehalterung, wobei jede Montagehalterung mit der Induktorbaugruppe verbunden ist, wobei jede der Montagehalterungen eine Öffnung dadurch definiert, um die Induktorbaugruppe mit dem Fahrzeug zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Montagehalterung mit einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe verbunden und die zweite Montagehalterung ist mit einem zweiten Endbereich der Induktorbaugruppe verbunden, wobei der zweite Endbereich der Induktorbaugruppe dem ersten Endbereich gegenüberliegt.
Gemäß einer Ausführungsform weist jede der ersten und zweiten Montagehalterung eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche auf; wobei das erste Gehäuseelement mit den ersten Flächen der ersten und der zweiten Montagehalterung verbunden ist, und wobei das zweite Gehäuseelement mit den zweiten Flächen der ersten und der zweiten Montagehalterung verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform wirken das erste und das zweite Gehäuseelement zusammen, um eine Gesamtheit des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse; wobei das Fluid in dem Fluidsystem ein Getriebefluid ist, das innerhalb des Getriebegehäuses zirkuliert; und wobei die Induktorbaugruppe innerhalb eines Inneren des Getriebegehäuses positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform münden der erste und der zweite Auslass des ersten und des zweiten Gehäuseelements der Induktorbaugruppe direkt in das Innere des Getriebegehäuses.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Fluidsystem eine elektrisch angetriebene Pumpe auf; und wobei das Fahrzeug ferner eine Steuerung umfasst, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass ein Strom der Induktorbaugruppe über einem Schwellenwert liegt, die Pumpe zu betreiben, um die Induktorbaugruppe zu kühlen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugleistungselektronikbaugruppe bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Induktorbaugruppe, die einen Kern und eine Wicklung aufweist; ein erstes Gehäuseelement, das einen ersten Einlass und einen ersten Auslass definiert; und ein zweites Gehäuseelement, das einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass definiert, wobei das erste und das zweite Gehäuseelement zusammenwirken, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln; und wobei eine Innenfläche von jedem des ersten und zweiten Gehäuseelements von einer darunterliegenden Außenfläche der Induktorbaugruppe beabstandet ist, um einen Strömungskanal dazwischen zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen und Kühlen einer Induktorbaugruppe bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Bereitstellen einer Wicklung um einen Kern, um eine Induktorbaugruppe zu bilden; Verbinden einer ersten und einer zweiten Montagehalterung mit gegenüberliegenden Enden des Kerns der Induktorbaugruppe; Bilden eines ersten Gehäuseelements mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass, wobei das erste Gehäuseelement einen ersten Hohlraum definiert, Bilden eines zweiten Gehäuseelements mit einem zweiten Einlass und einem zweiten Auslass, wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Hohlraum definiert; Einkapseln der Wicklung und zumindest eines Abschnitts des Kerns der Induktorbaugruppe mit dem ersten und zweiten Hohlraum des ersten und zweiten Gehäuseelements, wobei jedes von dem ersten und zweiten Gehäuseelement von der Wicklung und dem zumindest einen Abschnitt des Kerns beabstandet ist, um einen Kühlkanal dazwischen zu bilden; und Bereitstellen von druckbeaufschlagtem Fluid an den ersten und zweiten Einlass als Reaktion darauf, dass ein Strom der Induktorbaugruppe über einem Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und zweite Montageplatte über Spritzgießen mit der Induktorbaugruppe verbunden.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein elektrisches Fahrzeugsystem mit einem variablen Spannungswandler (VVC) und einer Induktorbaugruppe, wobei die Induktorbaugruppe einen Kern und eine Wicklung aufweist; ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement, wobei das erste und das zweite Gehäuseelement zusammenwirken, um die Wicklung und zumindest einen Abschnitt des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln, wobei das erste Gehäuseelement einen ersten Einlass und einen ersten Auslass definiert, wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass definiert, und ein Fluidsystem, das mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass, dem ersten Auslass und dem zweiten Auslass verbunden ist, um dem ersten und dem zweiten Einlass druckbeaufschlagtes Fluid bereitzustellen, um Fluid durch das Gehäuse zirkulieren zu lassen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der erste Einlass und der erste Auslass an gegenüberliegenden Endbereichen des ersten Gehäuseelements positioniert sind; und wobei der zweite Einlass und der zweite Auslass an gegenüberliegenden Endbereichen des zweiten Gehäuseelements positioniert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der erste Einlass und der zweite Einlass an einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der erste Einlass an einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert ist; und wobei der zweite Einlass an einem zweiten Endbereich der Induktorbaugruppe positioniert ist, wobei der zweite Endbereich der Induktorbaugruppe dem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe gegenüberliegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuseelement einen ersten Hohlraum definiert, wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Hohlraum definiert; und wobei der erste und der zweite Hohlraum bemessen sind, um einen zugehörigen Kühlkanal zwischen einer Außenfläche der Induktorbaugruppe und dem zugehörigen Gehäuseelement zu bilden.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der erste und der zweite Hohlraum fluidisch voneinander getrennt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das erste Gehäuseelement ferner einen dritten Einlass und einen dritten Auslass definiert, wobei das erste Gehäuseelement ein erstes Abschirmelement definiert, das in den ersten Hohlraum ragt, um den ersten Hohlraum in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer zu unterteilen, wobei der erste Einlass und der erste Auslass positioniert sind, um Fluid durch die erste Fluidkammer zirkulieren zu lassen, und wobei der dritte Einlass und der dritte Auslass positioniert sind, um Fluid durch die zweite Fluidkammer zirkulieren zu lassen; und wobei das zweite Gehäuseelement einen vierten Einlass und einen vierten Auslass definiert, wobei das Gehäuse ein zweites Abschirmelement definiert, das in den zweiten Hohlraum ragt, um den zweiten Hohlraum in eine dritte Fluidkammer und eine vierte Fluidkammer zu unterteilen, wobei der zweite Einlass und der zweite Auslass positioniert sind, um Fluid durch die dritte Fluidkammer zirkulieren zu lassen, und wobei der vierte Einlass und der vierte Auslass positioniert sind, um Fluid durch die vierte Fluidkammer zirkulieren zu lassen.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das erste Gehäuseelement eine erste Reihe von Strömungsführungen definiert, um einen Fluidstrom innerhalb des Kühlkanals des ersten Hohlraums zu leiten; und wobei das zweite Gehäuseelement eine zweite Reihe von Strömungsführungen definiert, um einen Fluidstrom innerhalb des Kühlkanals des ersten Hohlraums zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Montagehalterung und eine zweite Montagehalterung, wobei jede Montagehalterung mit der Induktorbaugruppe verbunden ist, wobei jede der Montagehalterungen eine Öffnung dadurch definiert, um die Induktorbaugruppe mit dem Fahrzeug zu verbinden.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die erste Montagehalterung mit einem ersten Endbereich der Induktorbaugruppe verbunden ist und die zweite Montagehalterung mit einem zweiten Endbereich der Induktorbaugruppe verbunden ist, wobei der zweite Endbereich der Induktorbaugruppe dem ersten Endbereich gegenüberliegt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei jede der ersten und der zweiten Montagehalterung eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist; wobei das erste Gehäuseelement mit den ersten Flächen der ersten und der zweiten Montagehalterung verbunden ist; und wobei das zweite Gehäuseelement mit den zweiten Flächen der ersten und der zweiten Montagehalterung verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das erste und das zweite Gehäuseelement zusammenwirken, um eine Gesamtheit des Kerns der Induktorbaugruppe einzukapseln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse; wobei das Fluid in dem Fluidsystem ein Getriebefluid ist, das innerhalb des Getriebegehäuses zirkuliert; wobei die Induktorbaugruppe innerhalb eines Inneren des Getriebegehäuses positioniert ist; und wobei der erste und der zweite Auslass des ersten und des zweiten Gehäuseelements der Induktorbaugruppe direkt in das Innere des Getriebegehäuses münden.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Fluidsystem eine elektrisch angetriebene Pumpe aufweist; und wobei das Fahrzeug ferner eine Steuerung umfasst, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass ein Strom der Induktorbaugruppe über einem Schwellenwert liegt, die Pumpe zu betreiben, um die Induktorbaugruppe zu kühlen.
Verfahren zum Bereitstellen und Kühlen einer Induktorbaugruppe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Wicklung um einen Kern, um eine Induktorbaugruppe zu bilden; Verbinden einer ersten und einer zweiten Montagehalterung mit gegenüberliegenden Enden des Kerns der Induktorbaugruppe; Bilden eines ersten Gehäuseelements mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass, wobei das erste Gehäuseelement einen ersten Hohlraum definiert; Bilden eines zweiten Gehäuseelements mit einem zweiten Einlass und einem zweiten Auslass, wobei das zweite Gehäuseelement einen zweiten Hohlraum definiert; Einkapseln der Wicklung und zumindest eines Abschnitts des Kerns der Induktorbaugruppe mit dem ersten und zweiten Hohlraum des ersten und zweiten Gehäuseelements, wobei jedes von dem ersten und zweiten Gehäuseelement von der Wicklung und dem zumindest einen Abschnitt des Kerns beabstandet ist, um einen Kühlkanal dazwischen zu bilden; und Bereitstellen von druckbeaufschlagtem Fluid an den ersten und zweiten Einlass als Reaktion darauf, dass ein Strom der Induktorbaugruppe über einem Schwellenwert liegt.