用于能量分配和/或能量转换的装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于特别是在混合动力或电动车辆中进行能量分配和/或能量转换的装置。

背景技术：

例如由wo2012/169764a2已知一种用于对电动车辆的车辆内部进行空气调节的装置。在该已知装置中，对电动车辆的沿传热流布置的不同电气部件进行热量回收。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种用于特别是在混合动力或电动车辆中进行能量分配和/或能量转换的简单、高效且安全的装置。

用以达成上述目的的解决方案在于具有权利要求1的特征的装置。本发明的有利技术方案参阅相关从属权利要求。

根据本发明的装置具有至少一个能量分配和/或保护单元(其在本领域有时也被称为配电单元(pdu)或配电模块(pdm))以及至少一个dc/dc转换器和其他高压部件，其特征在于，所述装置包括至少一个共用壳体，其中布置有所述至少一个能量分配和/或保护单元和所述至少一个dc/dc转换器并且气密封装有所述其他高压部件。其他高压部件可以是以下部件：电池、用于对电池进行充电的装置(obc＝onboardcharger车载充电器)、加热器或冷却器、逆变器或空调压缩机的控制器。通过气密封装确保不会发生第三方对高压部件的未经许可的访问。

根据本发明的装置优选地在共用的气密封装的壳体中具有至少一个用于容纳上述高压部件的单元腔室和至少一个在空间上与单元腔室隔开的接口腔室，用于与相邻单元进行电连接和通信。

所述接口腔室有利地具有高压接口区域，其配设有一个或多个高压接口。高压接口指的是所传输的电压例如大于60v的这类接口。这些高压接口由针对车辆的牵引驱动装置的接口、用于借助直流电流对电池进行充电的接口和/或用于借助交流电流对电池进行充电的接口构成。

所述接口腔室有利地具有低压接口区域，其配设有一个或多个低压接口。低压接口指的是所传输的电压例如小于或等于60v电压的这类接口。这些低压接口由用于例如12v+/-1v的稳定控制电压的接口、作为例如针对用于车辆的自主驾驶的单元的独立后备的用于例如12v+/-1v的稳定控制电压的冗余接口和/或处于例如12v至60v的电压范围内的其他低压用电设备进行供电的至少另一个接口构成。

有利地，所述接口腔室还具有通信接口区域，其配设有一个或多个通信接口。这些通信接口用于高压部件与车辆的其他单元或控制设备之间的单向或双向信号传输。这些通信接口可以设计为车辆中常见的其中一个或多个通信标准的形式，例如设计为can总线、lin总线或以太网、快速以太网或千兆位以太网接口的形式。

所述壳体有利地具有至少一个可封闭的开口，所述开口配设有至少一个用于检测合法或未经许可的打开操作的装置。所述装置例如可以由锁、密码锁、可通过无线电进行操纵的锁或铅封构成，其中锁优选地分配有传感器以及用于记录打开和关闭操作以及为此所使用的授权的记录电子器件。因此，所述可封闭的开口只能由为维护或更换受损的部件而授权的维护人员使用。

在共用壳体中有利地布置有至少一个产生热损耗或废热的电子、电气、机电或电化学装置，特别是其他高压部件。布置在共用壳体中使得不同部件能够彼此直接连接，从而可以省去或至少减少迄今为止这些部件之间所需的许多连接线缆和/或连接器。共用壳体还能够以非常紧凑、节约空间、轻量化且节约成本的方式容纳不同部件。此外，由于容纳在屏蔽电磁辐射的共用壳体中，较少的高压部件需要单独测试和屏蔽，并且可以实现共用散热或冷却或者利用废热来加热其他部件或车辆内部。

所述共用壳体优选地至少部分地具有隔热壁部。在壳体的布置有生热有所增加的部件的区域中，可以中断壁部的隔热，并且甚至可以在壁部的外侧在壳体上设置附加的散热片。

所述壳体优选地被传热流流过，所述传热流在输出侧与车辆内部和/或电池连接。通过根据本发明的装置实现电动车辆的集于单个共用壳体中的中央热能管理，其中将在至少一个电子、电气、机电或电化学装置的能量传输和/或能量转换过程中产生的热损耗馈送至流过壳体的传热流。在此情况下，尽可能完全将热损耗馈送至传热流的传热介质，进而可以将其用于别处。用于传热流的入口和出口构建为气密封装的壳体的壁部中的安全开口，其仅允许传热流的进入和排出，但不允许触及布置在壳体的内腔中的高压部件。

在本申请中，在述及“电子部件”时，也始终包括电气、机电或电化学装置。

优选地布置在共用壳体中的用于对电池进行充电的装置(obc＝车载充电器)以及配设有电力电子器件的其他电子部件通常将馈送至其的大部分能量转换成热损耗或废热。就因生热而具有显著能量损耗的所有部件而言，借助本发明可以将这些损耗的部分集中用于车辆内部的加热和/或电池的预热。

传热流优选地使用空气作为热载体，但作为替代方案，也使用冷却水或另一冷却流体或冷却水与另一冷却流体的组合。在此情况下，可以导引传热流，从而串行地或替代性地至少部分并行地吸收来自电子部件的废热。特别是有利的是，将具有较低废热温度的部件布置在具有较高废热温度的部件上游，从而优选地在传热流中形成温度稳定升高的级联。

根据一种有利的改进方案，传热流可以借助于至少一个输送装置(例如风扇或泵)而受到影响，所述输送装置又优选地至少与其驱动电机一起布置在共用壳体中。结合功率控制和各个电子部件的针对性的效率变化，通过输送装置的输送功率的变化能够实现至车辆内部或至车辆电池的能够特别精密计量的热输入。

从所述装置逸出的传热流可以有利地借助用于加热车辆内部和/或电池的可控分配器进行分配。在此情况下，优选地可以根据外部温度和电池的充电状态，在控制设备中设置用于电池加热(或冷却)或者用于加热或冷却车辆内部的优先权。

在上文结合根据本发明的装置述及车辆内部或电池的升温或加热时，也可选地包括冷却。

本发明还涉及根据本发明的装置在混合动力或电动车辆中的一种有利的用途。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：

图1为具有车辆内部、驱动装置和根据本发明的装置的混合动力或电动车辆的示意图，以及

图2为根据本发明的具有共用壳体的装置的示意性详图，所述壳体具有高压单元腔室以及包括高压接口区域、低压接口区域和通信接口区域的接口腔室。

具体实施方式

图1示意性地示出了混合动力或电动车辆10，其具有车辆内部20并且可以借助于由至少一个电池324供电的至少一个驱动电机40而移动。

图2中详细示出的用于进行能量分配和/或能量转换的装置30具有至少一个能量分配和/或保护单元，其在本领域有时也被称为配电单元(pdu)或配电模块(pdm)，该装置与其中所包含且下面将进行详细说明的单元被一个共用的气密封装的壳体31包围。

壳体30具有形成外护套的至少一个壁部311。在壁部上设有至少一个开口312，其可以借助于门或翻盖311而密封且牢固地封闭。借助用于监测翻盖311的打开的装置314一方面确保只能由具有所需操作码和/或钥匙的授权专业人员来打开翻盖311，另一方面确保每次打开和关闭操作就时间和执行该操作的人员而言是不可更改且不可删除的。

装置314例如可以由锁、密码锁、可通过无线电进行操纵的锁或铅封构成，其中该锁优选地分配有传感器以及用于记录打开和关闭操作以及为此所使用的授权的记录电子器件。因此，所述可封闭的开口312只能由为维护或更换受损的部件而授权的维护人员使用。

根据本发明的装置30优选地在共用的气密封装的壳体31中具有至少一个用于容纳高压部件的单元腔室32和至少一个在空间上与单元腔室隔开的用于与相邻单元进行电连接和通信的接口腔室36。

在单元腔室32中容置有至少一个dc/dc转换器321和其他高压部件。其他高压部件可以为以下部件：电池324、用于对电池进行充电的装置322(obc＝车载充电器)、加热器或冷却器323以及可选的另一高压部件325，例如逆变器或空调压缩机的控制器。通过壳体31的气密封装确保不会发生第三方对高压部件321、322、323、324或325的未经许可的访问。

接口腔室36有利地具有高压接口区域33，其配设有一个或多个高压接口331、332、333。高压接口指的是所传输的电压例如大于60v的这类接口。这些高压接口由针对车辆的牵引驱动装置(例如驱动电机40)的接口331、用于借助直流电流对电池324进行充电的接口333和/或用于借助交流电流对电池324进行充电的接口332构成。

接口腔室36有利地具有低压接口区域34，其配设有一个或多个低压接口341、342、343。低压接口指的是所传输的电压例如小于或等于60v电压的这类接口。这些低压接口由用于例如12v+/-1v的稳定控制电压的接口341、作为例如针对用于车辆10的自主驾驶的单元的独立后备的用于例如12v+/-1v的稳定控制电压的冗余接口342和/或处于例如12v至60v的电压范围内的其他低压用电设备进行供电的至少另一个接口343构成。

有利地，接口腔室36还具有通信接口区域35，其配设有一个或多个通信接口351、352。这些通信接口用于高压部件321、322、323、324、325与车辆10的其他单元或控制设备之间的单向或双向信号传输。这些通信接口可以设计为车辆中常见的其中一个或多个通信标准的形式，例如设计为can总线、lin总线或以太网、快速以太网或千兆位以太网接口的形式。

在共用壳体31中有利地布置有至少一个产生热损耗或废热的电子、电气、机电或电化学装置(例如ptc加热器或冷却器323)和其他高压部件325。

布置在共用壳体31中使得不同高压部件321、322、323、324或325和接口331、332、333、341、342、343、351、352能够彼此直接连接并与外界直接连接，从而可以省去或至少减少迄今为止这些高压部件和接口之间所需的许多连接线缆和/或连接器。共用壳体31还能够以非常紧凑、节约空间、轻量化且节约成本的方式容纳不同部件。

此外，由于容纳在屏蔽电磁辐射的共用壳体31中，较少的高压部件需要单独测试和屏蔽，并且可以实现共用散热或冷却或者利用废热来加热其他部件或车辆内部20。

共用壳体31优选地至少部分地具有隔热壁部。在壳体31的布置有生热有所增加的部件的区域315中，可以中断壁部31的隔热，并且甚至可以在壁部31的外侧在壳体31上设置附加的散热片316。

壳体31优选地被传热流流过，所述传热流在输出侧与车辆内部20和/或电池连接。通过根据本发明的装置30实现电动车辆10的集于单个共用壳体31中的中央热能管理，其中将在至少一个电子、电气、机电或电化学装置的能量传输和/或能量转换过程中产生的热损耗馈送至流过壳体31的传热流。在此情况下，尽可能完全将热损耗馈送至传热流的传热介质，进而可以将其用于别处。用于传热流的入口和出口构建为气密封装的壳体31的壁部311中的安全开口，其仅允许传热流的进入和排出，但不允许触及布置在壳体31的内腔中的高压部件321、322、323、324或325。

在本申请中，在述及“电子部件”时，也始终包括电气、机电或电化学装置。

优选地布置在共用壳体31中的用于对电池进行充电的装置322(obc＝车载充电器)以及配设有电力电子器件的其他电子部件321通常将馈送至其的大部分能量转换成热损耗或废热。就因生热而具有显著能量损耗的所有部件而言，借助本发明可以将这些损耗的部分集中用于车辆内部20的加热和/或电池324的预热。

传热流优选地使用空气作为热载体，但作为替代方案，也使用冷却水或另一冷却流体或冷却水与另一冷却流体的组合。在此情况下，可以导引传热流，从而串行地或替代性地至少部分并行地吸收来自电子部件的余热。特别是有利的是，将具有较低废热温度的部件布置在具有较高废热温度的部件上游，从而优选地在传热流中形成温度稳定升高的级联。

根据一种有利的改进方案，传热流可以借助于至少一个输送装置(例如风扇或泵)而受到影响，所述输送装置又优选地至少与其驱动电机一起布置在共用壳体中。结合功率控制和各个电子部件的针对性的效率变化，通过输送装置的输送功率的变化能够实现至车辆内部或至车辆电池的能够特别精密计量的热输入。

附图标记表

10混合动力或电动车辆

20车辆内部

30用于进行能量分配和/或能量转换的装置

31(30的)壳体

311(31的)壁部

312(311中的)开口

313翻盖

314用于监测(313的)打开的装置

315(311的)(散热)区域

316散热片

32(30的)单元腔室

321dc/dc转换器

322用于对324进行充电的装置[车载充电器(obc)]

323ptc加热器/冷却器

324电池

325(其他)高压部件

33(30的)(第一＝高压)接口区域

331牵引驱动装置接口(traction)

332交流负载接口(acload)

333直流负载接口(dcload)

34(30的)(第二＝低压)接口区域

341(第一)低压接口

342(第二)低压接口

343(第三)低压接口

35(30的)(第三＝通信)接口区域

351(第一)通信接口

352(第二)通信接口

36接口腔室

40驱动电机