具有共同的冷却流的混合动力模块和功率电子器件模块的制作方法

文档序号:13675017阅读:120来源:国知局
技术领域本发明涉及用于混合动力驱动的机器,尤其是用于具有混合动力驱动装置的车辆的功率电子器件模块和混合动力模块,该混合动力驱动装置具有由电动机和内燃机构成的组合。

背景技术:
对现有技术来说很有价值的DE102012222110A1示出了具有用于机动车驱动系的操作装置的离合器装置,该机动车驱动系具有内燃机、带定子和转子的电机以及变速器装置,其中,离合器装置在驱动系中布置在一方面内燃机与另一方面电机以及变速器装置之间,其中,离合器装置和操作装置整合到电机的转子中,以便在结构和/或功能上改进离合器装置。

技术实现要素:
本发明人所要解决的任务是,进一步改进当前的现有技术。尤其应减小成本和/或装配费用和/或提高运行安全性。该任务尤其是通过用于混合动力驱动单元的混合动力模块来解决,其中,混合动力模块能被冷却剂流穿流,该冷却剂流也能穿流,优选穿流用于运行混合动力模块的功率电子器件模块。该任务此外尤其是通过用于运行混合动力模块的功率电子器件模块来解决,其中,功率电子器件模块能被冷却剂流穿流,该冷却剂流也能穿流,优选穿流混合动力模块。该任务尤其是通过用于装配针对混合动力驱动单元的混合动力模块的方法来解决,其特征在于,功率电子器件模块(优选在流体流动技术上,优选借助冷却线路和/或软管和/或通道和/或冷却剂联接端)与混合动力模块连接,优选布置到混合动力模块上,并且在此形成冷却剂的流动引导部,优选冷却剂的流动线路,其引导冷却剂流通过两个模块。由此,可以实现的是,在两个模块中使用同一冷却剂流来冷却。此外,还避免了用于混合动力模块和功率电子器件模块的各自单独的冷却剂流,由此节约成本,降低装配费用,并且提高安全性(只需安放少量的软管或通道)。因此尤其是可以节约关于附加的软管、卡圈、连接器等方面的成本。如果提到未详细说明的模块,那么可以理解为混合动力模块或功率电子器件模块或两个模块。混合动力模块侧优选指的是,以这种方式称呼的构件相对于混合动力模块与功率电子器件模块之间的接口位于混合动力模块这侧,并且其因此配属于混合动力模块。功率电子器件模块侧优选指的是,以这种方式称呼的构件相对于混合动力模块与功率电子器件模块之间的接口位于功率电子器件模块这侧,并且其因此配属于功率电子器件模块。混合动力模块优选是联接模块,其作为电驱动单元包括电动机(Elektromotor)并且优选包括特别优选地具有附加的阻尼系统的离合器,优选是分离离合器。该离合器优选同接在混合动力模块与输出侧(例如车轮)之间的变速器一起优选在轴向上布置在内燃机与输出侧之间。混合动力模块优选是机动车混合动力模块。混合动力模块优选具有混合动力模块壳体。混合动力模块壳体优选是至少部分包围电驱动单元的外壳和/或至少部分包围混合动力模块的离合器的外壳。特别优选地,混合动力模块壳体针对流体,例如冷却流体密封地包围电驱动单元和/或离合器。在混合动力模块壳体中优选存在一个或多个冷却流体通道,流体在冷却流体通道中流动,优选循环。混合动力模块壳体优选具有第一开口,优选也具有第二开口,冷却剂可以流过这些开口。混合动力模块优选具有电动机电流联接端和/或电信号联接端和/或电离合器促动器联接端和/或冷却剂联接端,其中,至少一个、优选两个、特别优选地所有联接端与相应的功率电子器件模块侧的联接端直接连接。例如,电动机电流联接端,优选还有电信号联接端和/或电离合器促动器联接端,特别优选地还有冷却剂联接端与相应的功率电子器件模块侧的联接端直接连接。混合动力驱动单元优选是具有两个不同的驱动单元,例如内燃机和电动机的组合式的驱动单元。功率电子器件模块优选是对混合动力模块的电动机上的电流进行控制或调节的不同部件的复合件,优选包括为此需要的外围构件,例如冷却元件或电源。功率电子器件模块尤其包括设立用于控制或调节电流的功率电子器件或一个或多个功率电子器件构件。在此特别优选地涉及一个或多个功率开关,例如功率晶体管。特别优选地,功率电子器件具有多于两个、特别优选是三个彼此分开的、各具有至少一个自身的功率电子器件构件的相或电流路径。功率电子器件优选设计为针对每个相控制或调节出如下功率,该功率具有10W、优选至少100W、特别优选至少1000W的峰值功率,优选是持续功率。功率电子器件模块优选布置在混合动力模块的构件上,例如在混合动力模块壳体上,优选在混合动力模块的位于混合动力模块壳体中的构件,例如定子叠片上。在将混合动力模块装配到混合动力驱动单元中之前,例如在将混合动力模块装配到机动车的发动机区域中之前,功率电子器件模块优选预装配到混合动力模块的构件上。功率电子器件模块优选具有功率电子器件壳体,其完全或至少部分包围功率电子器件和优选其他电子器件。功率电子器件壳体优选具有第一开口,并且优选还具有第二开口,冷却剂可以流过这些开口。第二开口与第一开口优选相距大于功率电子器件壳体的延伸部的一半。功率电子器件模块优选具有与电子器件热联接的冷却装置。功率电子器件模块优选附加地具有用于混合动力模块的控制电子器件和/或传感器电子器件,例如用于离合器促动器,例如电中心分离装置的控制设备(例如ACU,actuatorcontrolunit促动器控制单元)。功率电子器件模块优选具有电信号联接端和/或电离合促动器联接端和/或冷却剂联接端,它们分别与相应的混合动力模块侧的联接端直接连接。混合动力模块能借助功率电子器件模块优选以如下方式运行,即,功率电子器件模块将电流导引到混合动力模块,例如电动机的定子绕组中。混合动力模块优选能借助通道和/或软管连接至功率电子器件模块,反之亦然。混合动力模块和功率电子器件模块优选设立用于例如借助至少一个通道和/或软管引导至少一个共同的冷却剂流,混合动力模块和电子功率模块(能)借助至少一个通道和/或软管连接。混合动力模块和电子功率模块优选具有共同的冷却循环。流动引导部优选沿预定的方向导引冷却剂。流动引导部例如是冷却剂线路、通道、软管或通道系统和/或软管系统。冷却剂或冷却介质例如是水、冷却液体或空气。冷却剂流优选是冷却剂循环。能穿流或穿流优选指的是,冷却剂在一个点(例如开口)上流入或能流入模块中,并且在另一点(例如另一开口)上从模块中流出或能流出。为此优选地,一个模块的出口能与另一模块的入口联接。在另一根据本发明的混合动力模块中,混合动力模块具有导引冷却剂流的、混合动力模块侧的冷却剂联接端,用以与在功率电子器件模块上存在的、功率电子器件模块侧的冷却剂联接端直接联接。在根据本发明的另外的功率电子器件模块中,功率电子器件模块具有导引冷却剂流的、功率电子器件模块侧的冷却剂联接端,用以与在混合动力模块上存在的、混合动力模块侧的冷却剂联接端直接联接。在根据本发明的另外的方法中,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端与在混合动力模块上存在的混合动力模块侧的冷却剂联接端直接联接。由此,提供了模块之间的直接的联接可能性,以便将冷却剂有针对性地从一个模块转移到另一模块中,这尤其是在装配中又是更廉价、更简单的并且是更可靠的。冷却剂联接端优选布置在模块壳体的外侧上。在模块壳体中,冷却剂联接端优选在冷却剂联接端的安置点上具有开口,特别优选地具有环绕开口的密封元件。冷却剂联接端优选具有包围开口的、从模块壳体中凸出的(优选多于0mm,特别是多于5mm,特别优选多于10mm地凸出的)构件,例如柱状接口、管件或管状的构件或者接套。构件优选具有锥形的部段和/或一个/多个槽,这改进了连接质量(例如密封性、强度)。构件优选紧固,例如拧接、粘贴、焊接或浇注在壳体上。接套例如浇注在混合动力模块壳体上。模块优选具有两个或多个冷却剂联接端,其中,在至少一个冷却剂联接端中,冷却剂可以流入模块中,并且冷却剂可以从至少一个冷却剂联接端中流出。对于直接联接来说优选指的是,所联接的联接端或所联接的联接端的部分优选在它们之间放有密封元件的情况下接触,特别优选是在它们之间仅放有密封元件的情况下接触,或者在它们之间完全没有放置构件/元件的情况下彼此接触。在另一根据本发明的混合动力模块中,功率电子器件模块能布置,优选布置到混合动力模块的构件上,并且通过将功率电子器件模块布置到构件上,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端优选(能)与混合动力模块侧的冷却剂联接端接触,优选嵌接。在另一根据本发明的功率电子器件模块中,功率电子器件模块能布置,优选布置到混合动力模块的构件上,并且通过将功率电子器件模块布置到构件上,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端优选(能)与混合动力模块侧的冷却剂联接端接触,优选嵌接。在另一根据本发明的方法中,通过将功率电子器件模块布置到构件上,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端与混合动力模块侧的冷却剂装置接触,优选嵌接。由此,简单的装置和可靠的联接是可行的。此外优选的是,混合动力模块与功率电子器件模块之间的连接的稳定性通过相互嵌接,例如在冷却剂联接端构造为插接装置的情况下得到提高。插接装置优选构造出插接连接。插接装置优选具有至少一个插接元件和/或至少一个插座元件。功率电子器件模块优选布置到混合动力模块上,从而存在至少两个冷却剂联接端(每个模块各一个联接端)的相互嵌接。功率电子器件模块布置在其上的混合动力模块的构件例如是混合动力模块壳体,优选是混合动力模块的位于混合动力模块壳体中的构件,例如定子叠片。在另一根据本发明的混合动力模块中,混合动力模块侧的冷却剂联接端具有混合动力模块壳体的开口和包围开口的接套。在另一根据本发明的功率电子器件模块中,功率电子器件侧的冷却剂联接端具有功率电子器件壳体的开口和包围开口的接套。在另一根据本发明的方法中,混合动力模块的包围混合动力模块壳体的开口的接套优选经由密封元件与包围功率电子器件壳体的开口的或者包围功率电子器件侧的开口的接套接触,或者功率电子器件模块的包围功率电子器件壳体的开口的接套优选经由密封元件与包围混合动力模块壳体的开口的或者包围混合动力模块侧的开口的接套接触。由此,不同的模块的两个冷却剂联接端的简单且能良好地密封的连接是可行的。此外,在优选使用两个接套(一个是在混合动力模块上的接套,另一个是在功率电子器件模块上的接套)的情况下,在接触时得到有利的引导,以及优选彼此间的嵌接和插接连接的构造。在此,其中一个接套具有比另一接套的外周长更大的内周长,从而接套可以彼此嵌接。优选地,代替接套而使用(另一)包围开口的、从模块壳体凸出的、优选具有锥形的部段的构件,例如柱状接口、管件或管状的构件。密封元件优选例如是橡胶件或密封圈、密封套筒或密封凸缘。对转移部位的密封优选(相对于转子轴线)沿径向和/或沿轴向实施。冷却介质的转移优选以如下方式实施,即,功率电子器件模块的冷却装置包括在模块装配时插入管件中或者插入这类在混合动力模块壳体上的管件中的柱状接口。在另一根据本发明的混合动力模块中,混合动力模块具有混合动力模块侧的第二冷却剂联接端,其与第一冷却剂联接端相距等于或小于混合动力模块的四分之一周长地布置。由此,冷却剂联接端彼此靠近,这可以充分利用而节省约空间。例如,冷却剂联接端相对于轴线(例如转动轴线),优选中间轴线,即,优选穿过混合动力模块的中心点的轴线彼此错开了等于或小于90°,特别优选小于45°,极其特别优选小于20°,或者甚至没有错开地布置。冷却剂联接端的距离优选与沿混合动力模块的周边的路径相关。周边优选是具有共同的结束点和开始点的虚线,其围绕延伸穿过混合动力模块的中心点的轴线沿着混合动力模块的表面延伸,或者沿着混合动力模块的构件的表面延伸,冷却剂联接端布置在混合动力模块上。混合动力模块在壳体中优选具有流动引导部或冷却剂的引导部(例如通道或冷却剂线路),其沿比周长的四分之一更长的,优选比周长的一半更长的,特别优选比周长的四分之三更长的路径引导冷却剂,优选沿如下路径引导冷却剂,该路径在等于或大于90°,优选180°,特别优选地270°的角度范围内环绕混合动力模块的中心点或混合动力模块的中心轴线。角度范围优选通过从轴线处张开的在引导冷却剂的起始端与结束端之间的角围成。例如,冷却剂联接端直接布置在冷却通道中的第二冷却剂联接端旁,从而冷却介质可以一次性地绕过电动机。优选存在用于冷却定子的通道,其在冷却剂联接端之间的两个可能的连接路径中的较长的路径上引导流体环绕定子。在另一根据本发明的混合动力模块中,混合动力模块具有混合动力模块侧的第二冷却剂联接端,其与第一冷却剂联接端相距大于混合动力模块的四分之一周长地布置。由此,冷却剂联接端进一步分开,这导致混合动力模块内的特别有利的流动特性。例如,冷却剂联接端相对于轴线(例如转动轴线),优选中心轴线,即,优选穿过混合动力模块的中心点的轴线彼此错开大于90°,特别优选大于135°,极其特别等于180°地布置。冷却剂联接端的距离优选与沿混合动力模块的周边的路径相关。混合动力模块在壳体中优选具有冷却剂的引导部(例如通道),其沿着两个路径引导冷却剂,其中,两个路径一样长,或者一个路径比另一个路径长。在一个路径上优选进行沿顺时针方向的绕流,在另一路径上进行沿逆时针方向的绕流。在充当入口的冷却剂联接端上的冷却剂引导部优选具有分岔的叉状部,并且在充当出口的冷却剂联接端上的冷却剂引导部优选具有汇合的叉状部。例如存在用于冷却定子的两个通道,它们从入口沿不同的绕流方向环绕定子通向出口。在另一根据本发明的混合动力模块中,在混合动力模块上布置,优选紧固有功率电子器件模块,优选是根据本发明的功率电子器件模块,并且同一冷却剂流能穿流,优选穿流混合动力模块和功率电子器件模块。在另一根据本发明的功率电子器件模块中,在功率电子器件模块上布置,优选紧固有混合动力模块,优选是根据本发明的混合动力模块,并且同一冷却剂流能穿流,优选穿流混合动力模块和功率电子器件模块。在另一根据本发明的方法中,在混合动力模块上布置,优选紧固有功率电子器件模块,优选是根据本发明的功率电子器件模块,从而混合动力模块和功率电子器件模块能被同一冷却剂流穿流,优选被同一冷却剂流穿流。功率电子器件模块优选布置在混合动力模块下方。由此,(例如在空气的情况下)促进冷却剂的传输,这是因为加热的冷却剂向上挤压。有利地,在优选靠下布置的功率电子器件中存在通向共同的冷却循环的入口,这是因为功率电子器件产生更多的损耗功率。将冷却剂从功率电子器件模块转移至电动机优选在混合动力模块的靠下的区域中进行。在另一根据本发明的混合动力模块中,混合动力模块具有混合动力模块侧的冷却剂联接端作为混合动力模块侧的入口,以及具有混合动力模块侧的第二冷却剂联接端作为混合动力模块侧的出口,并且功率电子器件模块具有功率电子器件模块侧的冷却剂联接端作为功率电子器件模块侧的出口,以及具有功率电子器件模块侧的第二冷却剂联接端作为功率电子器件模块侧的入口,并且功率电子器件模块侧的出口与混合动力模块侧的入口优选直接联接。由此,更好地冷却功率电子器件模块,在功率电子器件模块中通常必定产生更高的损耗功率,并且必须将其排出。功率电子器件模块的出口优选布置在功率电子器件模块的上侧。功率电子器件模块的入口优选布置在功率电子器件模块的端侧或下侧。混合动力模块的出口优选布置在功率电子器件模块的上侧。混合动力模块的入口优选布置在混合动力模块的端侧或下侧。附图说明现在借助附图示例性地示出本发明。其中:图1示出根据本发明的混合动力模块和根据本发明的功率电子器件模块,共同的冷却剂流能穿流它们;图2至图5示出在图1中建立的根据本发明的混合动力模块和根据本发明的功率电子器件模块的四个变型方案;图6示出根据本发明的混合动力模块在装配前的透视图;图7示出根据本发明的优选用于根据图6的混合动力模块的功率电子器件模块的透视图。具体实施方式图1示出根据本发明的混合动力模块10和根据本发明的功率电子器件模块20,它们能被共同的冷却剂流40穿流。优选的冷却剂联接端230和130以虚线画出。以虚线画出的流40与以点划线画出的流40相比具有更低的温度。此外,在此示出优选的实施方案,据此,冷却剂流40从功率电子器件模块20朝混合动力模块10的方向引导或流动,尤其是从布置在混合动力模块10的下方的功率电子器件模块20引导或流动到混合动力模块10中。在装配时,将功率电子器件模块20与混合动力模块10连接,优选例如靠近地布置或直接相邻地布置,并且在此形成冷却剂的引导部,其引导冷却剂流40通过两个模块10、20。由此,可以实现的是,在两个模块10、20中使用同一冷却剂流40来冷却。此外避免用于混合动力模块10和功率电子器件模块20的各自单独的冷却剂流,由此节约成本,降低装配费用,并且提高安全性(只需安放少量的软管或通道)。通过在此选择的穿流顺序,功率电子器件模块20得到更好的冷却,在功率电子器件模块中通常必定产生更高的损耗功率,并且必须将其排出。通过在下方布置功率电子器件模块20尤其是构造出通向混合动力模块10的有利的流动。图2至图5示出在图1中建立的根据本发明的混合动力模块和根据本发明的功率电子器件模块的四个变型方案。在图2中,混合动力模块10具有布置在混合动力模块10的下三分之一处的并且向下取向的混合动力模块侧的冷却剂联接端130作为混合动力模块侧的入口,以及具有布置在混合动力模块10的下一半处的并且侧向取向的混合动力模块侧的第二冷却剂联接端130’作为混合动力模块侧的出口。功率电子器件模块20具有布置在其上侧的向上取向的功率电子器件模块侧的冷却剂联接端230作为功率电子器件模块侧的出口,并且具有布置在其端侧的并且侧向取向的功率电子器件模块侧的第二冷却剂联接端230’作为功率电子器件模块侧的入口。功率电子器件模块侧的出口经由环绕的密封元件30与混合动力模块侧的入口联接。密封元件30沿轴向密封。混合动力模块侧的第二冷却剂联接端130’与第一冷却剂联接端130相距小于混合动力模块10的四分之一周长地布置。功率电子器件模块20具有功率电子器件壳体22,混合动力模块10具有混合动力模块壳体12.1作为构件12。冷却剂联接端130、130’、230、230’分别具有相应的模块10、20的壳体12.1、22的壳体开口131、131’、231、231’,或者布置在这些壳体开口上。冷却剂联接端130、130’、230’分别具有接套132、132’、232’。密封元件30对开口231进行围边。为了装配,功率电子器件模块20的开口231与接套接触,其中,首先将密封元件30放置在它们之间。在混合动力模块10运行时,在此进行沿顺时针方向绕混合动力模块的中心点沿几乎360°的角度范围的绕流。在该示例中,冷却剂联接端131和131’彼此靠近,这可以被用于节省空间。得到了不同的模块10、20的两个冷却剂联接端130、230的简单且能良好密封的连接。在图3中,与图2不同的是,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端230具有接套232,其经由密封元件30与混合动力模块壳体12.1以围绕开口131的方式接触。混合动力模块侧的冷却剂联接端130不再具有接套132。针对其余的构件,为了更好的概览性取消了已经在图2中示出的附图标记。这是结构上的变型方案,其根据结构空间或装配可能性的不同可以是有利的。在图4中,与图2和图3不同的是,功率电子器件模块侧的冷却剂联接端230和混合动力模块侧的冷却剂联接端具有接套232、132,这些接套经由密封元件30彼此接触。密封元件30径向密封。接套232、132彼此嵌接。它们形成插接式接触,每个接套232、132都形成插接装置。由此,可以实现公差补偿,这是因为当两个模块相对彼此移动时,密封也起作用。彼此间隔很远的冷却剂联接端232、132在图2和3的密封变型方案中也是可行的。在图5中,与图2至图4不同的是,混合动力模块侧的第二冷却剂联接端130’与第一冷却剂联接端130相距大于混合动力模块10的四分之一周长地布置。冷却剂联接端130和130’大致以180°相对置。由此,冷却剂联接端130、131’间隔很远,这导致混合动力模块内的特别有利的流动特性。构造出两个流,其中一个流沿逆时针方向流过混合动力模块,另一个流沿顺时针方向流过混合动力模块。图6示出根据本发明的在图1中构建的或在另一前述图中构建的混合动力模块10在装配前的透视图。相对于混合动力模块内部密封的联接端设置在壁区域14上:混合动力模块侧的电动机电流联接端110和混合动力模块侧的电信号联接端和/或电离合器促动器联接端120。此外,混合动力模块10具有两个在混合动力模块侧的冷却剂联接端130、130’。附加地,在该附图中也示出了混合动力模块10的转子17.1和定子17.2。在该混合动力模块10上可以用简单的方式节省空间地布置有例如在前述图中或在图7中示出的、沿径向在转子17.1和定子17.2的外部的功率电子器件模块20。图7示出根据本发明的在图1中构建的或在另一前述图中构建的、优选用于根据图6的混合动力模块10的功率电子器件模块20在装配前的透视图。功率电子器件模块具有冷却装置27,该冷却装置在功率电子器件壳体22内的两个冷却联接端230、230’之间布置在面对混合动力模块的电路板侧上。功率电子器件通过冷却装置27覆盖。本发明涉及对功率电子器件模块和混合动力模块的冷却。提出了一种共同的冷却剂流,尤其是冷却剂循环,这尤其是在功率电子器件模块与混合动力模块直接接驳的情况下是有利的。为此,功率电子器件壳体具有用于冷却介质的入口和出口。混合动力模块同样具有入口和出口。混合动力模块的输入端和功率电子器件模块的输出端相互联接。为此,如下两个变型方案是优选的:入口和出口彼此插接并且是同轴的,其中,a)径向密封件设置在它们之间,和/或b)轴向密封件设置在一侧或另一侧上。针对混合动力模块内的冷却通道,如下两个变型方案是优选的:i)入口和出口180°地间隔开(冷却介质沿两个方向流动),或者ii)入口和出口彼此靠近(冷却介质在内部几乎完全绕流过混合动力模块)。附图标记列表10混合动力模块12.1混合动力模块壳体14构件的壁区域17.1转子17.2定子20功率电子器件模块22功率电子器件壳体27冷却装置30密封元件40冷却剂流110混合动力模块侧的电动机电流联接端120混合动力模块侧的电信号联接端和/或电离合促动器联接端130混合动力模块侧的冷却剂联接端130’混合动力模块侧的第二冷却剂联接端131开口131’第二开口132接套132’第二接套230功率电子器件模块侧的冷却剂联接端230’功率电子器件模块侧的第二冷却剂联接端231开口231’第二开口232接套232’第二接套
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