[发明专利]周边液冷电机和集成功率逆变器

说明书

一种周边电机冷却装置，包括冷却导管，该冷却导管被布置为从包含电动机和功率逆变器的集成壳体去除热量。电动机和功率逆变器之间的电连接由柔性的、预成型的母线提供，该母线布置成越过电动机和功率逆变器之间的区域中的液体冷却连接。集成壳体包括在电动机和壳体的功率逆变器部分上方的中间盖，具有母线可以穿过以到达电动机的窗口。壳体还设有壳体盖和密封件，其将电动机和功率逆变器与外部环境以及彼此隔离。

技术领域

本发明涉及在诸如某些混合动力电动车辆发电和存储系统中使用的电动机的应用中集成电动机和功率逆变器。

背景技术

具有与电动发电机和电能存储系统相结合的内燃机的混合动力电动车辆已经成为汽车领域特别是乘用车领域中相当关注的焦点。混合动力电动汽车系统的开发直到最近才开始引起人们对商用和越野车辆(例如2-8类车辆中的卡车和公共汽车)、土方设备和铁路应用以及固定式内燃机动力装置的浓厚兴趣。

混合动力电动技术提供许多优点，包括燃料效率的改进、内燃机排放和车辆噪音的减少以帮助满足政府监管要求、改进的车辆性能和降低车队运营成本。这些优势在很大程度上是通过混合动力系统回收能量的能力获得的，否则这些能量会被浪费(例如来自制动的机械能，否则将作为热能消散到环境中)并且在需要时在另一时间返回所捕获的能量，例如为车辆部件提供动力，而不是使用内燃机作为动力源，或协助车辆推进。

通常，混合动力电动车辆的电动发电机已被布置为独立于内燃机(例如，使用单独的电动机为前轮提供动力和回收能量，同时发动机为后轮提供推进动力)，或者已经连接到发动机，例如集成到发动机的“后部”(即发动机飞轮所在的一端)或在发动机和用于车辆的传动系统之间。这种“在发动机后面”的位置允许电动发电机设备直接将扭矩传递到车辆的动力传动系统和车轮，并由动力传动系统直接驱动，例如，在再生制动事件期间。后者的例子包括飞轮式电动发电机，其中传统发动机的飞轮被修改为电动发电机转子并且同心安装的定子位于飞轮周围，以及在发动机和驱动轮之间布置的独立电动机。通用汽车在2009年GMC Silverado轻型皮卡中提供的所谓“双模式混合动力”变速箱包括一个变速箱，该变速箱可容纳两个用于车辆推进和发电的电动机。

将电动发电机添加到内燃机的另一种形式是使用所谓的起动发电机。这种方法直接将电动机连接到发动机，既用作发电机(传统上由传统皮带驱动交流发电机执行的功能)又用作发动机起动器，从而减少重复交流发电机和起动器电动机的重量和成本。这种起动发电机装置在所谓的发动机停止-起动系统中特别有用，该系统在车辆停止期间关闭发动机以节省燃料并减少空转排放。起动发电机位于发动机后面(例如，适当设计的飞轮电动发电机也可用作起动机)，以及安装在发动机前端，其中起动发电机可以驱动皮带，该皮带直接连接到发动机曲轴。后一种系统的一个例子是“皮带交流发电机起动器”系统，该系统由通用汽车公司提供，作为2007年Saturn Vue运动型多功能车的一个选项。这些系统很难适应大型发动机，例如商用车柴油发动机，因为电动机必须更大才能应对这些重型发动机更高的扭矩需求，例如起动和操作各种部件(例如，发动机冷却风扇可能需要高达50千瓦的功率，这种负载需要大量扭矩来驱动风扇皮带)。此外，这种扩大系统中的皮带传动将需要具有传递大扭矩的能力，这可能是不可能的，或者至少不实用，因为足以处理扭矩需求的更厚和更宽的驱动皮带和皮带轮可能比它们的汽车同类产品更大更重，以至于它们的重量、尺寸和/或成本令人望而却步。