车辆总成的制作方法

1.本公开总体上涉及加热电动化车辆的充电端口。功率转换器可以产生用于加热的热能。


背景技术：

2.电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。代替内燃发动机或除了内燃发动机之外，电机可以驱动电动化车辆。示例电动化车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)和电池电动车辆(bev)。
3.牵引电池是相对高压的电池，其选择性地为电动化车辆的电机和其他电负载供电。牵引电池可以包括电池阵列，每个电池阵列都包括存储能量的多个互连的电池单元。一些电动化车辆可以从外部电源(如电网电源)为牵引电池充电。充电器可以将车辆的充电端口电联接到外部电源。


技术实现要素：

4.现有技术的这些技术问题通过以下实用新型来解决。
5.根据本公开的示例性方面的车辆总成尤其包括功率转换器、充电端口总成和热导管，所述导热管将热能从所述功率转换器传送到所述充电端口总成。
6.在前述总成的另一个非限制性实施例中，充电端口总成包括充电端口壳体。充电端口壳体和热导管一起形成为单个整体结构。
7.任一前述总成的另一个实施例包括可枢转地连接到充电端口壳体的充电端口门。
8.任一前述总成的另一个实施例包括覆盖充电端口门的背面的至少一部分的绝缘层。当充电端口门处于关闭位置时，背面向内面朝充电端口总成。
9.在任一前述总成的另一个实施例中，所述绝缘层相对于所述背面尺寸过小(undersize)，使得所述背面的周边部分未被所述绝缘层覆盖。
10.在任一前述总成的另一个实施例中，热导管包括外部绝缘层和内部导热层。
11.在任一前述总成的另一个实施例中，外部绝缘层和内部导热层都是聚合物基的。
12.在任一前述总成的另一个实施例中，内部导热层包括导热陶瓷。
13.在任一前述总成的另一个实施例中，外部绝缘层围绕内部导热层包覆成型。
14.在任一前述总成的另一个实施例中，热导管包括多个翼片。翼片中的每一个从充电端口壳体延伸到直接接触功率转换器。
15.在任一前述总成的另一个实施例中，功率转换器是dc/dc降压转换器。
16.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应单独特征中的任一个)可以独立地或以任何组合方式采用。除非这些特征不兼容，否则结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例。
附图说明
17.根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。附随具体实施方式的附图可以简要描述如下：
18.图1示出了示例性电动化车辆的动力传动系统的示意图。
19.图2示出了图1的电动化车辆的俯视图，其中示意性地示出了选定的部分。
20.图3示出了图2的电动化车辆的选定部分的透视图。
21.图4示出了在图3中的线4-4处截取的截面。
22.图5示出了来自图4截面的充电端口门的特写视图。
具体实施方式
23.本公开总体上涉及加热电动化车辆的充电端口区域。加热充电端口区域尤其可以抑制冰和雪在充电端口附近累积。功率转换器可以产生用于加热的热能。
24.图1示意性地示出了用于电动化车辆12的动力传动系统10。在实施例中，电动化车辆12是插电式混合动力电动车辆(phev)。在另一个实施例中，电动化车辆是电池电动车辆(bev)。在其他实施例中，电动化车辆是另一种类型的电动化车辆。
25.示例性动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分流动力传动系统。示例性动力传动系统的第一驱动系统包括发动机14和发电机16(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达18(即，第二电机)和牵引电池组20。
26.在示例性实施例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统可以产生扭矩来驱动电动化车辆12的一组或多组车辆驱动轮22。尽管在图1中描绘了动力分流配置，但是本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括全混合动力、并联混合动力、串联混合动力、轻度混合动力、微混合动力、纯电动车辆等。
27.在示例性实施例中，发动机14是内燃发动机。发动机14和发电机16通过动力传递单元24连接，在示例性实施例中，动力传递单元24是行星齿轮组。在其他示例中，可以使用其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)将发动机14可操作地连接到发电机16。
28.在示例性实施例中，动力传递单元24包括环形齿轮26、中心齿轮28和齿轮架总成30。发电机16可由发动机14通过动力传递单元24驱动，以将动能转换成电能。发电机16替代地用作马达，以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到连接到动力传递单元24的轴32。因为发电机16可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可由发电机16控制。
29.动力传递单元24的环形齿轮26可以连接到轴34，所述轴34通过第二动力传递单元40连接到车辆驱动轮22。第二动力传递单元40可以包括具有多个齿轮42的齿轮组。
30.可以替代地使用其他动力传递单元。在示例性实施例中，齿轮42将扭矩从发动机14传递到差速器44，以向车辆驱动轮22提供牵引力。差速器44可以包括多个齿轮，所述多个齿轮使扭矩能够传递到车辆驱动轮22。在示例性实施例中，第二动力传递单元40通过差速器44机械地联接到车桥46，以将扭矩分配给车辆驱动轮22。在特定实施例中，动力传递单元24和40是电动化车辆12的变速驱动桥的一部分。
31.马达18还可以用于通过向轴48输出扭矩来驱动车辆驱动轮22，所述轴48也连接到第二动力传递单元40。在实施例中，马达18是再生制动系统的一部分。例如，马达18可以向
电池组20输出电力。
32.电池组20是示例性电动化车辆电池。电池组20可以是高压牵引电池组，其包括多个电池阵列50(即，电池模块或电池单元组)，所述多个电池阵列50能够输出电力以操作马达18、发电机16和/或电动化车辆12的其他电负载。其他类型的能量存储装置和/或输出装置还可以用于为电动化车辆12供电。
33.电动化车辆12另外包括低压电池52，所述低压电池52可以被称为辅助电池。低压电池52可以被提供用于为电动化车辆12的各种低压负载54供电。低压负载的非限制性示例包括信息娱乐系统、照明系统、电动车窗、电动座椅、冷却风扇、ac压缩机、仪表组、控制模块等。
34.在一些示例中，电动化车辆12可以为用户提供基本上移动的办公室。在此类示例中，其他低压负载可以包括个人计算机、电视、咖啡机等。
35.功率转换器56包括在电动化车辆内，以将来自电池组20的高压dc输出转换成与低压电池52兼容的低压dc电源。在示例性实施例中，功率转换器56是dc/dc降压转换器。
36.另一个功率转换器58可以位于低压电池52和低压负载54之间。根据需要，功率转换器58可以将来自低压电池52的12伏dc输出转换成适合于低压负载54使用的电源。功率转换器60是dc/ac逆变器。
37.示例电动化车辆12可以还包括具有dc/ac逆变器形式的另一个功率转换器60。功率转换器60可以将来自电池组20的dc输出转换成适合于由低压负载54使用的交流电源，而无需将dc输出通过低压电池52。
38.在示例性实施例中，低压电池52是12伏电池。然而，术语“低压电池”可以包括任何小于例如60伏的电池。低压电池52和低压负载54通常是电动化车辆12的低压系统的一部分，而高压电池组20通常是电动化车辆12的相对高压系统的一部分。高压电池组20用于为电动化车辆12的推进提供动力，而通常地，低压电池52不为电动化车辆12的推进提供动力。
39.电动化车辆12装备有充电系统62，用于对电池组20和低压电池52的能量存储装置(例如，电池单元)充电。充电系统62可以连接到外部电源64(例如，来自电网的公用电网/电网电力)，用于接收电力并在整个电动化车辆12中分配电力。
40.充电系统62的示例性实施例包括充电端口总成。在所述示例中，充电端口总成尤其包括充电端口66和充电端口壳体68。电动车辆供电装备(evse)70(诸如充电站的充电线)可以可操作地连接在充电端口66和外部电源64之间。充电端口66可以包括适于接收evse 70的相应联接器的一个或多个端口。例如，充电端口66的一个端口可以被配置为接收dc电力，并且另一个端口可以被配置为接收ac电力。充电系统62可以被装备成适应来自外部电源64的一个或更多个常规电压源(例如，110伏、220伏等)。
41.电动化车辆12可以包括功率转换器72，所述功率转换器72用于例如将从外部电源64接收的ac电力转换成dc电力，以对电池组20的电池阵列50充电。示例功率转换器72是ac/dc逆变器。
42.通常，为了本公开的目的，功率转换器是电动化车辆12的这样的总成：其诸如通过在ac和dc之间转换、改变电压或频率或通过这些的某种组合来将电能从一种形式转换成另一种形式。
43.功率转换器在功率转换期间产生热能。如将解释的，示例性公开利用所述热能。
44.图1的动力传动系统10以高度示意的形式示出，并且不意图限制本公开。在本公开的范围内，动力传动系统可以替代地或另外地采用各种另外的部件。另外，本公开的教导可以应用于任何具有功率转换器和充电端口的电动化车辆。
45.现在参考图2至图5，电动化车辆12包括充电端口门80，当关闭时，充电端口门80覆盖充电系统62的充电端口66。图2中的充电端口门80示出为处于打开位置。在图3至图4中，充电端口门80处于关闭位置。
46.电动化车辆12有时会被定位在经历恶劣天气和低温的区域中。例如，如果冰和/或雪累积在充电系统62附近，则可能会妨碍用户在打开位置和关闭位置之间移动充电端口门80。冰和/或雪的累积可进一步阻挡或以其他方式干扰将evse 70联接到充电端口66，或将evse 70从充电端口66断开联接。
47.在一些示例中，诸如当用户将电动化车辆12用作移动办公室时，用户可能希望留在电动化车辆12内并且操作依赖于低压负载54的装置。用户还可能希望在留在电动化车辆12内的同时继续从外部电源64对电池组20充电。在此类示例中，保持充电系统62的区域没有冰和雪可能是特别有用的。
48.通常，保持充电系统62的区域没有冰和雪可以促进充电端口门80的移动，并且促进电动车辆供应装备70与充电端口66的联接和断开联接。
49.为了保持充电系统62的区域没有冰和雪，热能从功率转换器72通过热导管82被引导到充电系统62。如前所描述的，功率转换器72可以在操作期间产生热能。
50.尽管功率转换器72在图2和图3中被描绘为向热导管82提供热能，但是在其他示例中，电动化车辆12可以使用其他功率转换器向热导管82提供热能。其他功率转换器可以包括dc/dc功率转换器56、dc/ac功率转换器58和60，或者这些的一些组合。
51.在示例性实施例中，热导管82与充电端口壳体68一起形成为单个整体结构。热导管82和充电端口壳体68可以具有例如聚合物基的材料组合物。所述材料组合物可以包括添加剂，诸如陶瓷或氮化硼添加剂。添加剂可以促进热能从功率转换器72到充电系统62的传递。
52.在示例性实施例中，热导管82包括多个翼片86。翼片86中的每一个从充电端口壳体68延伸到功率转换器72，使得翼片86各自在例如区域88处直接接触功率转换器72的表面。热能从功率转换器72通过翼片86移动到充电端口壳体68和充电端口66附近的区域。
53.在另一个示例中，热导管82可以包括代替翼片86的基本上实心的导管材料片。在此类示例中，翼片86之间的间隙将被省略。然而，例如出于制造原因，翼片86可能是期望的。
54.热导管82包括围绕翼片86设置的外部绝缘层90。在示例性实施例中，外部绝缘层90进一步在区域90a中围绕功率转换器72的一部分延伸，并且在至少区域90b中围绕充电端口壳体68的一部分延伸。外部绝缘层90是相对于翼片86的外层，所述翼片86提供内部导热层。
55.在示例性实施例中，外部绝缘层90围绕翼片86包覆成型。在示例中，充电端口壳体68可以首先与翼片86一起成型。然后，可以将充电端口壳体68定位在模具中，并且使外部绝缘层90的材料围绕充电端口壳体68的期望部分成型。
56.外部绝缘层90可以是聚合物基的。在示例性实施例中，外部绝缘层90是橡胶或另一种类型的绝缘塑料。
57.当功率转换器72产生热能时，热能可以移动通过区域88，然后通过翼片86到达充电端口壳体68和充电端口66附近的区域。热能使这些区域变暖。外部绝缘层90帮助将热能包含在热导管82内并且将热能引导到期望的区域。
58.在一些示例中，热导管82可以被设计成另外地将热能引导至图3所示的叶片遮板区域和擦拭物区域。将热能引导到这些区域可以促进保持擦拭物不受由于冰和雪的限制，并且还帮助保持通过叶片遮板的进气口不受冰和雪的影响。
59.充电端口门80可以包括帮助将热能引导到期望区域(诸如充电端口门80可枢转地连接到充电端口壳体68的区域92，以及充电端口门80在关闭位置时锁定到充电端口壳体68的区域94)中的特征。
60.充电端口门80可以包括例如至少部分地围绕泡沫芯98缠绕的聚合物基蒙皮96。在一些示例中，围绕泡沫芯98缠绕的蒙皮96的总厚度t可以为约4.0毫米。
61.蒙皮96可以是丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)。与其他聚合物基的材料相比，abs相对容易喷涂并且可以具有低的导热率。然而，abs可以具有约0.18瓦特每米每开尔文(w/m-k)的导热率。
62.泡沫芯98可用于进一步降低充电端口门80的导热率，从而在充电端口门80处于关闭位置时将更多的热能保持在充电端口总成的开放区域100内。在一些示例中，充电端口门80的泡沫为约10％至12％。已发现引入泡沫会将门的导热率从0.18w/m-k降低到约0.06w/m-k(即，约3倍)。
63.在示例中，泡沫98可以是通过在成型之前添加到树脂混合物的吸热型化学发泡剂或者通过微孔发泡注塑成型工艺提供的微孔泡沫。
64.充电端口门80可以经由将母模工具保持相当热的工艺来成型。已经发现，将用于使充电端口门80成型的工具加热到比待成型材料的熔点低约+/-10℃可以消除表面缺陷，诸如类似于料花的那些缺陷。
65.在使充电端口门80成型之前，可利用商业上可获得的感应系统来加热工具。在其他示例中，可以利用加热工具的其他方法，例如热油加热器或者在使充电端口门80成型之前预热工具。
66.充电端口门80的背面104是当充电端口门80处于关闭位置时充电端口门80的向内面朝充电端口66的区域。为了进一步使充电端口门80绝缘，将一块泡沫108结合到充电端口门80的背面104。在一些示例中，泡沫108粘合地结合到背面104。泡沫108与泡沫98分离。泡沫108是添加到充电端口门80的背面104的绝缘层。
67.门密封件110定位在所述一块泡沫108的横向周边处。当充电端口门80处于如图4所示的关闭位置时，门密封件110可以接触充电端口壳体68，以防止污染物，诸如灰尘和污垢进入开放区域100。在一些示例中，门密封件110可以利用常规的双射成型技术沿着充电端口门80的背面104成型。
68.泡沫108可以是例如具有约0.02至0.04w/m-k的导热率的聚乙烯泡沫。在其他示例中可以使用其他类型的泡沫。
69.已经发现，例如，添加了(在所述示例中为4.0毫米厚的)泡沫108会使充电端口门80的热阻率变为基本上三倍。值得注意的是，泡沫108相对于背面104尺寸过小，这使得背面的周边部分112未被泡沫108覆盖。使周边部分112未被覆盖可以促进热能移动到铰链和闩
锁附近的区域92和区域94中。这些区域中的热能可以理想地帮助抑制冰和雪从铰链和闩锁以及周围区域累积。抑制这些区域中的累积是特别重要的，因为充电端口门80的这些区域需要相对于充电端口壳体68基本上自由地移动，以便使充电端口门80在打开位置和关闭位置之间移动。
70.再次参考用于形成具有外部绝缘层90的热导管82的双射成型工艺，热导管82和充电端口壳体68可以通过添加石墨和/或炭黑添加剂而被改性为导热的。
71.充电端口壳体68和热导管82可由主要是尼龙(诸如具有约31w/m-k的导热率的e369级pa6尼龙)的基材形成。在一些示例中，这种类型的尼龙的导热率比更常规的塑料材料高100倍以上。这种类型的尼龙还具有显著比普通的pa6尼龙更导电的0.02欧姆米的电阻率。例如，普通pa6尼龙通常具有10
15
欧姆米的电阻率。尤其由于此类尼龙的电阻率，充电端口壳体68的材料可以接地，并且为充电系统62提供电磁干扰屏蔽。
72.至于外部绝缘层90，在一些示例中，可能期望外部绝缘层90在结构上发泡以增加其热绝缘性能。可以使用微孔发泡注塑成型工艺将发泡剂直接注射到外部绝缘层90。与充电端口门80不同，由于充电端口壳体68不太显眼，因此与充电端口壳体68相关的外观问题不那么明显。因此，可能不需要加热用于对充电端口壳体68进行成型的模具。
73.所公开的示例的特征包括利用来自功率转换器的热能来加热电动化车辆的充电端口区域。不需要另外的电负载来为加热供电。而是，由电动化车辆已经操作的区域提供热能。
74.前面的描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的实质。因此，只能通过研究所附权利要求来确定给予本公开的法律保护的范围。