JP7317861B2 - 電気駆動装置用の冷却システムを備えるインバータ用ハウジング - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動装置用の冷却システムを備えるインバータ用ハウジングに関する。

電気駆動装置は一般に知られており、車両に電力を供給するためにますます使用されている。

インバータはバッテリから交流モータに電力を供給するために必要とされ、そのようなインバータは、例えばＥＰ ３ １８８ ３５２に示されている。

ＥＰ ３ １８８ ３５２ Ａ１（特許文献１）は、インバータ用の冷却流路を備えるハウジングを開示している。冷却液は、開口を通ってハウジングに入り、回路素子の周りを流れ、その後、別の開口を通ってハウジングから出る。

ＥＰ ３ ３００ ２３９ Ａ１（特許文献２）は、冷却液用の２つの開口を備えるインバータのためのハウジングを開示している。冷却液はハウジングに入り、回路素子の周りを流れ、その後、ハウジングから出ていく。

ＵＳ ２００９０２１９７１ Ａ１（特許文献３）は、その中を通る冷却液によって冷却されるＵ字型プレート冷却器を示している。

欧州特許出願公開第３１８８３５２号明細書 欧州特許出願公開第３３００２３９号明細書 米国特許出願公開第２００９／００２１９７１号明細書

本発明が対処する課題は、可能な限りコンパクトな設計でありながら、同時に十分な冷却が達成されるように、電気駆動装置のインバータ用の冷却システムを改良することである。

この目的は、独立請求項に従って冷却システムを有するハウジングによって達成される。本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項の対象である。

本発明によれば、インバータ用ハウジングは、回路素子と冷却システムとを備え、ハウジングは４つの開口を有し、冷却システムは、ハウジング内に配置され、それぞれが２つの２つの異なる開口に接続された２つの流路を含み、ハウジングの下方にコンデンサが配置され、ハウジングの外側に配置された接続エレメントによって、異なる流路からの２つの開口が、連通のために接続され、接続エレメントは、剛性の高い設計でありコンデンサの横を通って延在している。

回路素子は、２つの冷却流路によって効果的に冷却されてもよい。ハウジング内での冷却流路の接続が省略でき、これにより、ハウジングの特にコンパクトな設計が達成される。

接続エレメントは、一方の冷却流路から他方の冷却流路に冷却液を移送してもよい。２つの流路と接続エレメントとは、ハウジング内に連続する冷却流路を形成できる。また、冷却エレメントをハウジングの外側に配置することにより、冷却液の冷却も可能である。接続エレメントは、冷却フィンを有していてもよいし、熱伝導材料で形成されていてもよい。接続エレメントの形状は、インバータハウジングの構造的形状に合わせてもよい。

剛性の高い設計は、接続エレメント内で著しい圧力損失が発生しないという利点を有する。

コンデンサがかさばるにもかかわらず、このようにして、ハウジングはコンパクトなままでいられる。回路素子内の半導体はコンデンサよりも熱に弱いため、コンデンサの冷却は、回路素子に比べてそれほど重要ではない。

コンデンサは、回路素子のためのハウジングの外側に配置されていてもよく、さらに、バスバーを介して回路素子間に接続されてもよい。これにより、コンデンサと回路素子との接続を短くすることができる。

接続エレメントは、鋼、ステンレス鋼、固体プラスチックまたはアルミニウムで作られていてもよい。また、接続エレメントには、内側が滑らかなチューブが好ましい。

本発明の好ましい実施形態では、ハウジング内の２つの流路は平行でもよく、接続エレメントは、少なくとも２つの角（かど）、特に７５度から１１５度の範囲内の角を有してもよい。

これらの角は、コンデンサの周りに接続エレメントの経路が定められることを可能にし、ハウジングのコンパクトな設計を可能にする。

さらなる好ましい選択肢は、１つの開口を冷却液入口として、他方の１つの開口を冷却液出口として設計することである。

また、接続エレメントが、同じ角度範囲内の、さらなる２つの角を有し、すなわち合計４つの角を有することも可能である。また、すべての、または個々の角が、実質的に直角であってもよい。これは、本質的には、角が、製造公差を除いて角度であることを意味する。

好ましくは、接続エレメントは、２つの開口内に、または２つの開口に接着されてもよい。

接着工程により、Ｏリングが不要であり、ハウジングに対する接続エレメントの追加的な締結が不要である。さらに、接続エレメントを取り付けるための開口の高さは、Ｏリングのためのスペースを提供する必要がないので、他の開口より低くてもよい。

インバータの流路は、開口を介して冷却回路に接続されていてもよい。冷却液は、２つの開口を介して２つの流路に流入し、冷却液は、他の２つの開口を介してハウジングから出てもよい。冷却液は、独立して、２つの流路それぞれに通してもよい。

本発明のさらなる実施形態では、冷却液入口と、冷却液出口と、２つの流路と、２つのさらなる開口と、接続エレメントと、冷却液出口と冷却液入口との間に配置された熱交換器とが、冷却回路を形成してもよい。

これらの要素の組み合わせにより、１つの冷却回路のみでハウジングを冷却することができる。接続エレメントにより、ハウジングをコンパクトに構築することができ、ハウジング内の流路の間にスペースを必要としない。

好ましくは、回路素子が、流路の上方に配置されていてもよい。回路素子の下方に配置された流路を介して、効果的な冷却が可能である。ハウジング内では、流路間の接続が不要であるため、ハウジングは、回路素子と略同じ長さであってもよい。したがって、存在している流路長さを、回路素子の冷却のために完全に使用してもよい。

バスバーは、さらに好ましくは、２つの流路の間に配置されてもよい。流路間の接続がないために、流路間にバスバーのためのスペースがある。

回路素子は、ハウジング内で、このバスバーに接続されてもよい。バスバーは冷却流路から十分な距離を有しているので、冷却液による短絡のリスクが低減される。

回路素子は、流路内の冷却液によって冷却される。流路は、ハウジングの外側にある接続エレメントによって接続されている。接続エレメントは、コンデンサから十分に間隔を空けるように設計される。

本発明のさらなる実施形態では、コンデンサと回路素子は、バスバーに接続されてもよい。

したがって、コンデンサは、インバータのハウジング内に配置されることなく、インバータの中間回路コンデンサとして使用されてもよい。このようにして、インバータの特にコンパクトな設計が可能である。

本発明によれば、車両は、好ましい実施形態に従ったハウジングを有する。

より好ましくは、少なくとも２つの開口が、車両冷却システムに接続されてもよい。既存の車両冷却システムは、冷却液のためのリザーバとして機能してもよく、また、液体がハウジングを通過した後に、この液体を冷却してもよい。

図１はインバータ用ハウジングの下側を外側から見た図を示す。 図２は図１に示されたハウジングの下側を内側から見た図を示す。 図３は接続エレメントを有するインバータ用ハウジングの下側を外から見た図を示す。 図４は接続エレメントを有するハウジングの側面図を示す。 図５は接続エレメントを有するハウジングの他の側面図を示す。 図６は一実施形態の接続エレメントの平面図及び側面図を示す。 図７は接続エレメントを有する他の実施形態のインバータ用ハウジングの下側を外側から見た図を示す。 図８は接続エレメントを有する他の実施形態のハウジングの側面図を示す。 図９は接続エレメントを有する他の実施形態のハウジングの他の側面図を示す。 図１０はさらなる実施形態の接続エレメントを平面図および側面図として示す。

図１は、ハウジング１の下面を示す。下側のハウジングシェルは、４つの開口３，５，７，９を有する。２つの開口３及び７と、５及び９は、それぞれ、ハウジングシェルの反対側において、膨出部によりハウジング１に形成された流路１０，１１によって接続されている。ハウジング１の最上部に、コンデンサ１９が配置されたさらなるコンデンサハウジングが配置されている。一つの開口３は、ネジ用の凹部１７を挿入できる表面を持つフランジを有している。このネジ接続により、圧力負荷のかかった冷却液ホースをハウジングに取り付けることができる。

図２は、ハウジングシェルの内側を見た図である。開口３，５，７，９は、図１と比べると反対側に配置されている。流路１０，１１は、開口を接続し、外に向かって湾曲している。冷却液は、流路及び開口を通って流れることができる。開口は、流路用のくぼみの内側に配置され、凹部は封止手段１３，１５によって囲まれている。くぼみの最上部に仕切り壁が配置され、封止手段と協働して、仕切り壁が、ハウジングの内部を冷却流路内の液体から保護してもよい。

流路の間に、回路素子の異なるハーフブリッジに接続されているバスバー２１，２３，２５，２７，２９，３１が配置されている。バスバーは、ハウジングの壁を通って外部に導かれてもよい。

図３は、再びハウジング１の外側から見た図を示す。２つの開口７，９は、接続エレメント１３によって接続されている。チューブ１３は、冷却水が、ハウジング１の外側において、流路１０，１１の一方からの他方に流れることを可能にする。

接続エレメント１３は、コンデンサ１９を有するコンデンサハウジングから十分な距離を有するように、曲げられている。

図４は、接続エレメント１３としてチューブを有するハウジング１の側面図である。開口３，７は、開口５，９の後方に位置し、それらによって隠されている。ハウジング１の内部には、熱伝導プレート３５によって密に閉ざされた流路が形成されている。プレート３５の上方に回路素子１７が配置され、回路素子１７は、プレート３５を介して流路１０内の冷却液に熱を放出することができる。接続エレメント１３を介して、冷却液が一方の流路から他方の流路に流れてもよく、ハウジング１は、冷却液入口および冷却液出口として開口３，５を介する車両との冷却接続を必要とするだけである。

コンデンサ１９は、ハウジング１のすぐ下に配置され、外部に通じるバスバーを介して、ハウジング内に配置された回路素子に、接続されている。

図５は、図４に示されたハウジングの側面とは反対側からハウジングを示す。

図６は、接続エレメント１３の一実施形態を示す。チューブとして設計された接続エレメント１３が、ハウジングから離れて延在し（４５）、ハウジングからある程度離れた後に、他方の開口に向かって約９０度屈曲する（４１）。この形状は、一方では、チューブを冷却するためにハウジングまでの十分な距離を提供するが、他方では、車両内の限られた設置スペースを考慮している。

チューブの入口４３にはパッキンが設けられている。チューブは、ユニオンスリーブによって開口にねじ止めされてもよく、それによって開口とチューブとの間のパッキンが圧縮される。

図７は、接続エレメントとしてチューブ１３を有するハウジング１を示している。チューブは、開口９から実質的に直角に、かつコンデンサ１９と平行に延在する。コンデンサ１９の端で、チューブは、他方の開口７に向かう実質的に直角の他の屈曲部を有し、他方の開口７に向かってコンデンサ１９と平行に延在する。チューブ１３がコンデンサを通過した後、チューブ１３は再び２つの直角の屈曲部５６，５７を有し、これは２つの前の屈曲部５４，５５の鏡像である。また、チューブ１３は冷却フィン５１を有する。

図８は、図７と同様のハウジング１の側面図を示す。チューブ１３は、明確な２つの角（かど）５４，５５を有している。この側面図では、チューブ１３の他の角が隠されている。チューブ１３は、接着剤５３を用いて開口９に、または開口９内に接着されている。

図９は、図７と同様のハウジング１の他の側面図を示す。チューブ１３は、明確な２つの角５６，５７を有している。この側面図では、図８に示されたチューブ１３の他の角が隠されている。チューブ１３は、接着剤５３を用いて開口９に、または開口９内に接着されている。

図１０は、接続エレメント１３の他の実施形態を示す。チューブとして設計された接続エレメントは、ハウジングから、他方の開口に向かって約９０度の角５５まで延在する。この形状は、一方では、チューブを冷却するためにハウジングまでの十分な距離を提供するが、他方では、車両内の限られた設置スペースを考慮に入れている。

さらに、チューブ１３は、コンデンサ（図示せず）の周りにチューブを案内する略直角の他の角５４を有する。その後、チューブは、最初の２つに関して鏡面対称に配置された、さらなる２つの角５６，５７を有する。

チューブ１３の入口４３には、チューブ１３を開口に、または開口内に接着するために使用される接着剤があり、したがって、開口とチューブとの間に緊密な接続を形成する。

１ ハウジング
３，５，７，９ 開口
１０，１１ 流路
１３ チューブ（接続エレメント）
１７ 回路素子
１９ コンデンサ
２１，２３，２５，２７，２９，３１ バスバー

Claims (10)

1. 回路素子（１７）と冷却システムとを備えるインバータ用ハウジング（１）であって、
   前記ハウジングは、４つの開口（３，５，７，９）を有し、
   前記冷却システムは、前記ハウジング内に配置され、それぞれが２つの異なる前記開口に接続されている２つの流路（１０，１１）を含み、
   前記ハウジング（１）の下方に、コンデンサ（１９）が配置され、
   前記ハウジングの外側に配置された接続エレメント（１３）によって、異なる前記流路（１０，１１）からの２つの前記開口（７，９）が、連通のために接続され、前記接続エレメント（１３）は、前記コンデンサ（１９）の横を通って延在している、ハウジング（１）。
2. 前記ハウジング内の２つの前記流路が平行であり、前記接続エレメント（１３）が少なくとも２つの角、特に７５度から１１５度の範囲内の角を有する、請求項１に記載のハウジング（１）。
3. 前記接続エレメント（１３）が、前記２つの前記開口（７，９）内に、又は前記２つの前記開口（７，９）に接着されている、請求項１又は２に記載のハウジング（１）。
4. 前記開口の１つが冷却液入口として設計され、前記開口の他の１つが冷却液出口として設計されている、請求項１ないし３のいずれか一つに記載のハウジング（１）。
5. 前記冷却液入口と、前記冷却液出口と、２つの前記流路と、さらなる２つの前記開口と、前記接続エレメントと、前記冷却液出口と前記冷却液入口との間に配置された熱交換器とが、冷却回路を形成する、請求項４に記載のハウジング（１）。
6. 前記回路素子（１７）が前記流路（１０，１１）の上方に配置されている、請求項１ないし５のいずれか一つに記載のハウジング（１）。
7. 前記２つの流路の間に、バスバー（２１，２３，２５，２７，２９，３１）が配置されている、請求項１ないし６のいずれか一つに記載のハウジング（１）。
8. 前記コンデンサ（１９）と前記回路素子（１７）とが前記バスバーに接続されている、請求項７に記載のハウジング（１）。
9. 請求項１ないし８のいずれか一つに記載のハウジング（１）を備える車両。
10. 少なくとも２つの前記開口が、前記車両の車両冷却システムに接続されている、請求項９に記載のハウジング（１）を備える車両。

Images