汽车用变换器装置制造方法
【专利摘要】一种包括至少一个需被冷却的第一组件（20）的汽车用变换器装置（1’），其特征在于：包括用于支撑所述第一组件（20）的支撑主体（2）；并且所述支撑主体（2）限定了体积（3）的至少一部分，冷却流体流经所述体积（3），与需被冷却的所述第一组件（20）热耦合，所述支撑主体（2）包括：若干向内面向所述体积（3）的第一散热片（16），以便被所述流体流过，需被冷却的所述第一组件（20）至少部分地向内面向所述体积（3），以便被所述流体流过,并且在所述第一组件（20）中整体上装配有若干第二散热片（16），所述第二散热片向内面向所述体积（3），以便被所述流体流过。
【专利说明】汽车用变换器装置
[0001]本申请是申请号为200910206657.2、申请日为2009年10月26日、发明名称为“汽
车用变换器装置”的申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及汽车用变换器装置，尤其用于电动、混合动力或燃料电池的汽车。本发明还涉及包括这种变换器装置的推进系统，以及配备了这种变换器装置的汽车。
[0003]混合动力汽车是由两个或多个驱动系统来提供动力的汽车。最普通的是，本术语指代混合电动汽车(HEVs)，其具有传统驱动系统的特征，例如与一个或多个电动发动机相结合的内燃机。
【背景技术】
[0004]研究者尤其感兴趣的是所谓的“插入式”混合电动汽车(PHEVs)，即除了传统的(例如内燃烧)引擎和电动发动机，还具有充电电池特征的汽车，电池通过插入电力源充电。
[0005]PHEVs通常还包括电动驱动系统，其依次包括:功率变换器装置；用于从高压牵引电池向服务电池充电的低压电池充电器；以及可连接到动力干线上，用于向牵引电池充电的高压电池充电器。
[0006]PHEVs通常采用连接器，从电池(可以用燃料电池替代)向内燃机以及汽车上的其它设备和电动系统提供电力。
[0007]这样的汽车的变换器装置将电池或替代源的直流电转换为交流电，向所述的汽车的使用设备提供动力。
[0008]然而，变换器装置的电动组件产生大量的热，该热量必须去除，以保证正确工作和防止过热，这意味着变换器装置必须配备适当的冷却工具。
[0009]对于变换器装置，尤其对于混合动力汽车，业内感到一种设计需求，即有效地消散在使用中产生的热，例如，比采用冷却线圈的传统解决方案更有效。
[0010]对于变换器装置还有一种需求，即简洁而且重量轻，在能效、消耗，进而在环境影响方面提高汽车性能。
[0011]最后，对于变换器装置还有一种需求，即通过简单的组装达到更便宜的制造的可倉泛。
【发明内容】
[0012]本发明的目标在于提供一种汽车用变换器装置，其设计满足上述简单、低成本方式的要求中的至少一项。
[0013]根据本发明，提供了一种包括至少一个需被冷却的第一组件的汽车用变换器装置，其特征在于:包括用于支撑所述第一组件的支撑主体；并且所述支撑主体限定了体积的至少一部分，冷却流体流经所述体积，与需被冷却的所述第一组件热耦合，所述支撑主体包括:若干向内面向所述体积的第一散热片，以便被所述流体流过，需被冷却的所述第一组件至少部分地向内面向所述体积，以便被所述流体流过，并且在所述第一组件中整体上装配有若干第二散热片，所述第二散热片向内面向所述体积，以便被所述流体流过。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过参考附图的例子，本发明优选的、非限定的实施例将被描述。在附图中:
[0015]图1是示出了包括与本发明一致的，汽车用变换器装置第一优选实施例的驱动的工作示意图；
[0016]图2是示出了图1变换器装置的立体图；
[0017]图3和图4是从不同角度示出了图1和图2变换器装置的立体图；
[0018]图5是示出了图2-4变换器装置的分解立体图；
[0019]图6、7、8、9是分别从不同的角度，并且为清楚起见，分别去除了某些部分地示出了图2-5变换器装置的立体图；
[0020]图10是示出了根据本发明变换器装置的第二优选实施例的立体图。
【具体实施方式】
[0021]图1示出了用于混合动力汽车(未示出)的推进系统100，推进系统实质上包括:
[0022]-内燃机101(例如低功率汽油引擎);
[0023]-传动装置102，例如双干式离合传动装置(DDCT)；
[0024]-电机103，其作为发动机或发电机工作，并且可以被驱动以启动内燃机101;以及
[0025]-电动驱动器104。
[0026]电动驱动器104依次包括:变换器装置I ;用于从高压牵引电池107向服务电池106充电的低压电池充电器105 ;以及用于向牵引电池107充电的高压电池充电器108，高压电池充电器可以连接到动力干线109上，并且实质上包括输入端的有功功率因子修正的交流/直流变换器110，以及输出端的直流/直流变换器111。
[0027]图1的推进系统100执行至少下面的功能；
[0028]-通过电机103作为电动发动机工作而启动/关闭内燃机101；
[0029]-汽车以电动模式启动和滑动；
[0030]-节省档位变换；
[0031]-反馈制动；
[0032]-电动扭矩助推。
[0033]在示出的例子中，传动装置102功能式地连接到电机103上。
[0034]变换器装置I控制流向系统的发动机产生器的电功率，由此，当汽车由电机103自身或其与内燃机101共同驱动时，提供必要的电功率。变换器装置I还控制电机103在反馈制动期间，以发电机模式工作，以向高压电池107提供电功率。
[0035]变换器装置I包括若干电动/电子组件20，包括高压直流母线上的IGBT模块和功率电容器。在使用中，组件20 (图2-9)产生大量的热，这是必须去除的，以避免过热并且保证最好的工作条件。
[0036]变换器装置I有利地包括用于支撑组件20的支撑主体2，支撑主体限定了体积3的至少一部分(图6)，用于冷却的冷却流体流经该部分体积，与组件20热耦合。[0037]支撑主体2包括实质上是平行且相互面对的第一和第二壁4和5，并且将体积3垂直地限定于其中。
[0038]支撑主体2的第一和第二壁4和5优选地，可释放地(例如通过将螺钉插入有螺纹的底座)，并且沿各自的边缘P密闭地(例如插入封条)连接。
[0039]壁4具有实质上彼此平行的第一表面4A和第二表面4B,参考图6,表面4A位于上方。
[0040]相似地,壁5具有实质上彼此平行的第一表面5A和第二表面5B,参考图6,表面5A位于上方。表面4B和表面5A相互面对，冷却流体从中流过。
[0041]支撑主体2在壁4和5上具有紧固孔21，用于组装组件20 (图6和7)。
[0042]壁4的表面4A有利地具有若干平滑的底座17，以容纳各自用于冷却的组件20。
[0043]在示出的例子中，底座17邻近孔21。
[0044]由此，组件20和支撑主体2热耦合，并且与此相连地，和流经体积3的冷却流体热耦合。
[0045]底座17限定了壁4 (也即支撑主体2的第一壁4)的薄的部分。
[0046]在使用中，冷却流体流经体积3的至少一个表面，例如上面表面5A (图6和8)，优选地包括若干个向内面向体积3的散热片16，由此，冷却流体也流过散热片。
[0047]散热片16增加了单位体积内的热交换表面，并且促进了冷却流体的乱流，有利地提闻了热交换的效率。
[0048]在不出的实施例中，散热片16由实质上垂直于表面5A和4B,且具有实质上与壁4和5之间距离相等的长度的支柱限定。
[0049]如图8所示，几组散热片16可以方便地在焊接点彼此焊接，在壁4和5之间延伸，这几组散热片限定了导向装置15，用于在使用中沿优选路径引导冷却流体。
[0050]可替换地，变换器装置I可以包括由体积3内，例如放入第一和第二壁4和5之间的，一个或多个分隔物限定的导向装置15。
[0051]冷却流体中被阻止流经导向装置15的部分，可以因此被沿着非笔直的路径引导通过体积3。
[0052]支撑主体2还包括实质上垂直于第一和第二壁4和5的横向壁6、7、8、9，这些横向壁两两平行，横向限定了冷却流体流经的体积3。
[0053]更具体地，体积3在壁4和5，以及壁6、7、8、9的限定于壁4和5之间的部分延伸。
[0054]壁6和7与壁8和9相对，并且实质上分别平行于壁8和9。
[0055]壁7比壁9高。
[0056]更具体地，壁6和8在壁7和9之间延伸，并且其从壁7到壁9逐渐变矮。
[0057]在壁6、7、8上形成，以放入电缆或连接器，用于电连接变换器装置I的组件20，如图1的混合驱动示意图所示。
[0058]支撑主体2的壁6、7、8还横向限定体积10的至少一部分，为用于容纳冷却的组件20。
[0059]变换器装置I还包括上半外壳和下半外壳11和12 (图2)，位于壁4和5的面对体积3的相对侧。
[0060]在示出的例子中，半外壳11、表面4A，以及壁6、7、8在壁4面对体积3的相对侧的部分，限定了体积10，用于容纳组件20。
[0061]半外壳11和12可拆卸地固定在壁6、7、8、9上，并且给予支撑主体2整体上呈平行六面体的形状。
[0062]在示出的实施例中，支撑主体的横向壁的几何形状有利地设计为允许容易接近壁4和5，以组装组件20。更具体地，在示出的实施例中，横向壁9横向限定在其中流经冷却流体的体积3，而不是限定容纳组件20的体积10。所以，当半外壳11和12没有固定在支撑主体2上时，很容易接近体积10而组装组件20。
[0063]支撑主体2还包括液压连接到泵(未示出)上的入口 13，以向体积3提供冷却流体；以及出口 14，用于排出流经体积3的冷却流体。
[0064]在使用中，在汽车的推进系统100工作期间，由固定在支撑主体的静载底座(deadseat) 17和/或孔21中的变换器装置I的组件20产生的热，通过向体积3提供适量的冷却流体(例如水)而被去除，可以根据产生的热量调节流体量。更具体地，冷却流体经过入口13被抽到体积3中，流经体积3，并且从位于相对侧的出口 14排出。
[0065]由于冷却流体流经体积3，所以也流过体积3的壁，并且尤其流过具有散热片16的表面5A，以及表面4B，这样就从体积3中去除了由固定在支撑主体2的壁4和5上的组件20向体积3产生的热。
[0066]流经体积3的冷却流体，可以有利地由上面描述的导向装置15使其更加曲折，在使用中，导向装置15在体积3中沿着入口 13和出口 14之间优选的、非笔直的，例如Z字形的路径引导冷却流体。
[0067]这降低了冷却流体在体积中分布不平均，并且在某些区域淤塞的可能性，这种可能会降低了热交换的效率。
[0068]除了可以更快，更容易的将组件20组装到支撑主体2上，静载底座17还限定了壁4(即支撑主体2的第一壁4)的更薄的部分，这降低了壁4的热阻率，从而提高了组件20和支撑主体2的热耦合，并且间接地，通过流经体积3的冷却流体冷却组件20。
[0069]图10中的数字2’表示根据本发明进一步的实施例中的变换器装置I’的支撑主体。
[0070]变换器装置I’与变换器装置I类似，只有在考虑二者的不同时才被在下面描述，并且任何变换器装置1、1’的对应或等价部分，如果可能的话，使用同样的指代数字表示。
[0071]支撑主体2’的壁5’具有在其中固定组件20的直达底座(through seat) 18，所以组件20向内面对体积3，并且在使用中具有一个直接由冷却流体流经的表面。
[0072]在这个第二实施例中，组件20密闭地容纳在直达底座18中，例如通过在组件20的外围和直达底座18的边缘之间插入封条。
[0073]每个组件20具有表面22，在使用中，冷却流体流经该表面，该表面还具有散热片16，与支撑主体2的表面5A上的散热片相同，以增加冷却流体和组件20之间直接的热交换表面。
[0074]变换器装置I’的工作，只有当与变换器装置I不同时，才在下面描述。
[0075]被抽到体积3中的冷却流体，直接流过容纳在直达底座18中的组件20的表面，因此通过去除第一实施例中的，在组件20和冷却流体之间插入壁4或5而包含的导热交换组件，提高了热交换效率。在暴露于冷却流体中的组件20的表面22上提供散热片16，通过增加热交换表面，进一步提高热交换效率。
[0076]根据本发明的变换器装置1、1’的优点，通过上面的描述而清晰。
[0077]与采用线圈来冷却组件20的解决方案相比，根据本发明的变换器装置1、1’，通过显著提高单位体积内的热交换表面，从而提供了更高的热交换效率。
[0078]此外，当冷却流体流经根据本发明的变换器装置的体积3，由于更大的流经部分，并且同时冷却流体需要流过的距离较短，所以冷却流体比冷却线圈经历更小的负载损失。更小的负载损失意味着更少的能量消耗在循环冷却流体上，并且减少了汽车的整体能量损失。
[0079]换句话说，根据本发明的变换器装置1、1’具有内置的，实质上由支撑主体2限定的热消散器，用于冷却的组件20固定在支撑主体上，并且支撑主体与组件本身和冷却流体热耦合。
[0080]所以，变换器装置1、I’非常简洁而且重量轻，并且有助于提高汽车在能效、消耗以及环境影响方面的性能。
[0081]与流过的表面的热交换，通过导向装置15变得更高效，这减低了淤塞的可能性。
[0082]因为容纳组件20的体积10被半外壳11、壁4和壁6、7、8的一部分限制，变换器
1、1’是非常容易组装的。
[0083]然而很显然，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以对此处描述和阐释的变换器装置1、I’做出变化。
[0084]特别地，变换器装置1、1’可以应用到全电动，有可能是电网供电的汽车上。
[0085]例如，壁4和5可以与支撑主体2形成整体。
[0086]在另一变化中，一个组件20可以限定所有的或多数的壁5。
【权利要求】
1.一种包括至少一个需被冷却的第一组件(20)的汽车用变换器装置(I’)，其特征在于:包括用于支撑所述第一组件(20)的支撑主体(2);并且所述支撑主体(2)限定了体积(3)的至少一部分，冷却流体流经所述体积(3)，与需被冷却的所述第一组件(20)热耦合， 所述支撑主体(2)包括:若干向内面向所述体积(3)的第一散热片(16)，以便被所述流体流过， 需被冷却的所述第一组件(20)至少部分地向内面向所述体积(3)，以便被所述流体流过，并且在所述第一组件(20)中整体上装配有若干第二散热片(16)，所述第二散热片向内面向所述体积(3)，以便被所述流体流过。
2.根据权利要求1所述的变换器装置，其特征在于:所述支撑主体(2)包括:彼此相对的，并且限定了所述体积(3)的至少一部分的第一壁(4)和第二壁(5)， 所述第一壁(4)具有第一表面(4A),所述第二壁(5)具有第二表面(5A), 所述第二表面(5A)具有若干所述第一散热片(16)。
3.根据权利要求2所述的变换器装置，其特征在于:所述第一散热片(16)和/或所述第二散热片(16)由实质上与所述第一壁(4)的所述第一表面(4A)以及所述第二壁(5)的所述第二表面(5A)垂直的支柱限定。
4.根据权利要求2或3所述的变换器装置，其特征在于:所述第二表面(4A)具有若干底座(17 )，以容纳各自需被冷却的第二组件(20 )。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的变换器装置，其特征在于:所述第一壁(4)和第二壁(5)中的至少一个包括密闭地与需被冷却的所述第一组件(20)啮合的直达底座(18)。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的变换器装置，其特征在于:所述第一壁(4)和第二壁(5)可释放地，并且密闭地沿各自的外围，彼此连接在一起。
7.根据权利要求2-5中任意一项所述的变换器装置，其特征在于:所述第一壁(4)和第二壁(5)彼此是一体的。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的变换器装置，其特征在于:所述支撑主体(2)包括若干横跨所述第一壁和第二壁(4、5)的横向壁(6、7、8、9);并且变换器装置包括可释放地连接到所述横向壁(6、7、8、9)上的至少一个半外壳(11、12)，同时，所述至少一个半外壳(11、12)与所述第一壁和第二壁(4、5)中的一个(4),以及所述横向壁(6、7、8、9) 一起，限定了容纳所述组件(20)的体积(10)。
9.一种汽车推进系统(100)，包括: -至少一个牵引电机(103)； -根据权利要求1-8中任意一项所述的变换器装置(I’)，用于向所述电机(103)提供动力。
10.根据权利要求9所述的推进系统(100)，其特征在于:包括可通过连接到电力干线(109)上充电，并且向所述变换器装置0-)提供动力的电压产生器(107)。
11.一种混合动力汽车，其特征在于:包括根据权利要求9或10所述的推进系统(100)。
【文档编号】H05K7/20GK103547120SQ201310282525
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2009年10月26日 优先权日:2008年10月24日
【发明者】里卡尔多·格罗波, 朱塞佩·卡托讷, 安德烈亚·皮扎托 申请人:C.R.F.社会联合行动公司