專利名稱：集成式電馬達(dá)－逆變器所用的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成式電馬達(dá)-逆變器所用的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)。更具體而言，本發(fā)明涉及的集成式電馬達(dá)-逆變器所用的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)中，馬達(dá)為用于驅(qū)動電動車輛例如但不限于氣體-電動混合型車輛和燃料電池提供動力的電動車輛的牽引馬達(dá)。
背景技術(shù)：
使用電動牽引馬達(dá)來驅(qū)動車輪的車輛，不管是氣體-電動混合型車輛還是燃料電池提供動力的車輛，通常使用與逆變器聯(lián)接的三相交流馬達(dá)，該逆變器將來自電源的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。逆變器電路通常包括安裝于DBC(直接結(jié)合的銅)襯底上的多個IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。DBC具有集成式母線，并且利用電路板和信號連接器提供功率電子封裝。
機(jī)動車啟動，改變正常行駛速度，加速并制動，對驅(qū)動著車輛的電動牽引馬達(dá)的功率需求在很寬范圍內(nèi)波動。功率需求的波動引起連接于牽引馬達(dá)上的逆變器發(fā)生溫度變化。由于逆變器包括安裝于帶有集成式母線的DBC上的IGBT，所以逆變器包括具有各種膨脹系數(shù)的不同材料。相應(yīng)地，熱波動可能使逆變器降級，因為當(dāng)其集成部件對溫度變化做出響應(yīng)時，各部件按照不同的速率膨脹，從而易于相對于彼此輕微移動。相應(yīng)地，需要控制溫度以便將部件的膨脹和收縮保持于最佳水平范圍內(nèi)。目前，這通過使流體循環(huán)通過與DBC相關(guān)聯(lián)的散熱器或者通過使空氣在功率電子器件上方流動以吸收和帶走熱量而實(shí)現(xiàn)。盡管這些方法目前看來令人滿意，但是仍然需要在使用牽引電馬達(dá)的車輛的壽命期間對功率電子器件的溫度進(jìn)行更精確地控制，以便維持車輛的可靠性以及功耗。
業(yè)內(nèi)一直持續(xù)地努力來構(gòu)置機(jī)動車輛以便在促進(jìn)裝配和維護(hù)的簡便性的同時優(yōu)化機(jī)動車輛內(nèi)的空間的使用。在優(yōu)化空間使用的實(shí)現(xiàn)方面，試圖將相關(guān)部件組織于模塊中，然而由于逆變器具有不同的冷卻要求，所以將逆變器與馬達(dá)封裝在一起存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述因素，用于冷卻逆變器電路的部件的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)使得部件在接近用于驅(qū)動機(jī)動車輛的至少一個牽引輪的電動牽引馬達(dá)處封裝。這種設(shè)置結(jié)構(gòu)包括接近電動牽引馬達(dá)放置的殼體，其中殼體具有艙室，艙室具有容納部件的空間。艙室具有入口和出口，以便冷卻流體與容納部件的空間連通。冷卻流體為電介質(zhì)冷卻流體，其通過用于使得來自容器的電介質(zhì)冷卻劑循環(huán)的泵而以液相分配至空間中和逆變器電路的部件上，該容器收集來自各部件的電介質(zhì)冷卻劑。在電介質(zhì)流體再次循環(huán)至各部件上之前，容器使用液體-流體熱交換器中的第二冷卻劑來傳遞來自電介質(zhì)流體的熱量。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，容器接近容納著各部件的艙室，并且?guī)в斜茫瑸闅んw的一個整體式部分。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，艙室放置于電動牽引馬達(dá)的一端處并且相對于其側(cè)向地延伸，同時容器放置于殼體中，該殼體在牽引馬達(dá)周圍延伸并且與牽引馬達(dá)同軸。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)還包括用于監(jiān)控部件的冷卻要求的控制器，控制器連接于泵上以便根據(jù)冷卻要求為泵提供動力。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)與燃料電池堆或由氣體提供動力的牽引發(fā)動機(jī)所用的冷卻系統(tǒng)結(jié)合，冷卻系統(tǒng)具有循環(huán)通過散熱器的第二冷卻劑。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，部件包括絕緣柵雙極晶體管設(shè)置結(jié)構(gòu)。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另一個方面，電介質(zhì)冷卻劑為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另外一個方面，電介質(zhì)冷卻劑的相變點(diǎn)選擇成用于在冷卻劑蒸發(fā)之前在冷卻劑的沸點(diǎn)下吸收大量的熱。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另外一個方面，冷凝器在將冷卻劑再循環(huán)于部件上之前將蒸發(fā)的冷卻劑轉(zhuǎn)變成液體冷卻劑。
根據(jù)冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的另外一個方面，冷凝器與容器和電馬達(dá)同軸。


由于當(dāng)結(jié)合附圖來考慮時，本發(fā)明的各種其它特征和伴隨優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，所以其將得到更充分地理解，在附圖中，在所有各圖中，同樣的符號表示相同的或類似的零件。
圖1為具有氣體-電動混合型驅(qū)動的機(jī)動車輛的示意圖；圖2為使用燃料電池動力來驅(qū)動電動牽引馬達(dá)的機(jī)動車輛的示意圖；圖3為用于冷卻聯(lián)接至圖1或2的電動牽引馬達(dá)上的逆變器部件的冷卻系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖；圖4為構(gòu)置成采用圖3的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)的噴射冷卻集成式馬達(dá)-逆變器的正視圖；圖5為類似于圖4構(gòu)置的噴射冷卻集成式馬達(dá)-逆變器的部分剖開的透視圖；圖6為圖5的噴射冷卻集成式馬達(dá)-逆變器的部分剖開的透視圖，但是從相反一側(cè)示出；圖7為用于圖1和2的車輛的噴射冷卻的冷卻劑回路的示意圖，但是其根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例構(gòu)置；圖8為根據(jù)圖7中所示的本發(fā)明的第二實(shí)施例構(gòu)置的噴射冷卻集成式馬達(dá)-逆變器的剖視圖，以及圖9為類似于圖8構(gòu)置的集成式噴射冷卻馬達(dá)-逆變器的部分以正視圖示出的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看圖1，示出了為機(jī)動車輛12提供動力的氣體-電動驅(qū)動器10的一個實(shí)例，其使用內(nèi)燃機(jī)14和電動牽引馬達(dá)16來通過傳動裝置20驅(qū)動車輛的輪子18。功率分配器22決定是內(nèi)燃機(jī)14還是電馬達(dá)16驅(qū)動傳動裝置20，或者是傳動裝置20還是內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)24。在另一個實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)24緊挨著電動牽引馬達(dá)16安裝并且利用與牽引馬達(dá)相同的設(shè)置結(jié)構(gòu)冷卻。發(fā)電機(jī)24為電池26充電并且/或者向逆變器28提供電流，而逆變器28向電動牽引馬達(dá)16傳送電流。根據(jù)本發(fā)明，電動牽引馬達(dá)16和逆變器28構(gòu)置為一個模塊單元30。這樣就提供了機(jī)會以減少電動牽引馬達(dá)16和逆變器28所占用的空間。由于逆變器28產(chǎn)生熱量，所以逆變器需要冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32具有密封冷卻回路，該密封冷卻回路熱聯(lián)接于冷卻內(nèi)燃機(jī)14的散熱器34上。冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32可與模塊30遠(yuǎn)離，如圖1中所示，或者與其形成一體，如圖2中所示。
現(xiàn)在參看圖2，燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)10’使用燃料電池40來為電動牽引馬達(dá)16提供動力，電動牽引馬達(dá)16通過傳動裝置20’驅(qū)動著輪子18。燃料電池40直接或者通過電池組26’連接于馬達(dá)16的逆變器28’上。與圖1的氣體-電動混合型一樣，逆變器28’與馬達(dá)16形成一體以便提供動力模塊30’。而且，與圖1的氣體-電動混合型一樣，逆變器28’具有熱聯(lián)接于用來冷卻燃料電池40的散熱器34’上的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32’。馬達(dá)16和逆變器28’聯(lián)合于模塊30’中，該模塊30’包括與其形成一體的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32’。替代地，冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32’可與模塊30’遠(yuǎn)離，如圖1的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)32所示。
現(xiàn)在參看圖3，分別示于圖1和2中的冷卻系統(tǒng)32或32’的第一實(shí)施例可用于氣體-電動混合型驅(qū)動器10或燃料電池驅(qū)動器10’。氣體-電動混合型驅(qū)動器10或燃料電池驅(qū)動器10’僅為對此類驅(qū)動器的各種構(gòu)型的示例。例如，氣體-電動混合型驅(qū)動器10可以構(gòu)置為并行設(shè)置結(jié)構(gòu)、串行設(shè)置結(jié)構(gòu)或任何其它有效的設(shè)置結(jié)構(gòu)，燃料電池驅(qū)動器10’也是如此。氣體-電動混合型驅(qū)動器10可使用汽油機(jī)、柴油機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)或任何其它發(fā)動機(jī)構(gòu)型。
逆變器28置于艙室50內(nèi)，艙室50鄰近電馬達(dá)16放置。逆變器28包括與直接結(jié)合銅(DBC)襯底54相結(jié)合的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)52，襯底54與交流/直流總線集成以便形成逆變器電路。IGBT52由具有噴嘴62的冷卻劑分配器60冷卻，其將呈液體形式的冷卻劑64直接分配至IGBT52和相關(guān)DBC54和總線上。盡管所示的實(shí)施例以液滴的形式噴射冷卻劑64，但在其它實(shí)施例中，冷卻劑以流形式分配至逆變器28上或者涌至逆變器28上。在另一個實(shí)施例中，逆變器28被浸入液體冷卻劑64中，但是優(yōu)選地，液體冷卻劑64以薄霧或以小滴形式噴射于逆變器28上。
通過使用冷卻劑分配器60，直接將冷卻劑液體64應(yīng)用于IGBT52的熱源上，這樣就容許增加馬達(dá)逆變器28的功率密度(每單位容積的功率)。為了被液體冷卻劑64冷卻，由IGBT52產(chǎn)生的熱量需要穿過多個材料層，它們中少數(shù)幾個具有低導(dǎo)熱率。相反地，由噴射冷卻提供的直接熱路徑降低了IGBT52的溫度。由于IGBT52溫度低，所以通過逆變器28傳送至牽引馬達(dá)16的可用功率就增加。替代地，由于冷卻改進(jìn)，可以提供較小的逆變器28來產(chǎn)生牽引馬達(dá)16所用的同一功率水平。
由噴嘴62提供的噴射冷卻也可用于與逆變器28相關(guān)聯(lián)的其它部件上，例如電容器、變壓器、集成電路和對溫度敏感的母線。噴射冷卻提供了對IGBT52的元件之間的絲焊的冷卻并且防止絲焊過熱，因此有助于將故障減至最少。相應(yīng)地，隨同部件溫度的降低，可靠性也得以改進(jìn)。
因為噴射冷卻增加了冷卻能力，所以噴射冷卻改進(jìn)了逆變器28對瞬時功率波動的阻力。由于車輛12短時間內(nèi)要求功率突然增加，所以在功率逆變器28的輸入上存在瞬時功率波動。這種波動可能由于馬達(dá)16的輸出的阻力增加，而這又引起IGBT52溫度增加。通過將冷卻介質(zhì)64直接應(yīng)用于IGBT52上，時間周期和溫度增加上的溫度變化都得以降低。
為了使冷卻劑64不與逆變器28的部件發(fā)生電學(xué)上的相互作用或者使逆變器28的部件降級，冷卻劑為電介質(zhì)冷卻劑。推薦的冷卻劑為甲基硅氧烷和有機(jī)化合物例如丙二醇甲醚的混合物，其中冷卻劑具有最小的不穩(wěn)定性和反應(yīng)性。這種液體的一個實(shí)例為可從Dow CorningCorporation得到的OS-120，其為六甲基二硅醚和丙二醇甲醚的混合物，六甲基二硅醚具有大于60％的重量百分比而丙二醇甲醚具有10％至30％范圍內(nèi)的重量百分比。其它不穩(wěn)定性最小和與逆變器的電部件反應(yīng)性最小的電介質(zhì)冷卻劑可用于代替OS-120。
再次參看圖3，冷卻劑64作為液體噴射并且收集于艙室50的貯槽部分70中并且通過噴射回路72回到容器74，該容器74通過過濾器75連接至泵76上。泵76連接至分配器60上，分配器60將再循環(huán)的液體冷卻劑供向噴嘴62以便繼續(xù)冷卻逆變器28。當(dāng)冷卻劑64通過容器74循環(huán)時，其由流過容器74中的管道78的第二液體冷卻劑77例如水乙二醇溶液冷卻。第二液體冷卻劑77由冷卻圖1的內(nèi)燃機(jī)14的散熱器34供應(yīng)或者由冷卻圖2的燃料電池堆40的散熱器34’供應(yīng)。泵76優(yōu)選地為由IGBT52的輸出控制的變速泵。當(dāng)IGBT52的輸出增加時，泵76的速度就增加，而這又增加了通過噴嘴62噴射的液體冷卻劑64的量。替代地，IGBT52的溫度可利用熱電偶設(shè)置結(jié)構(gòu)監(jiān)控，當(dāng)IGBT的溫度增加時，泵的速度就增加以便噴射更多的液體冷卻劑因而降低IGBT的溫度。
現(xiàn)在參看圖4，示出了噴射冷卻的冷卻劑回路30或30’的優(yōu)選設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中圖3的噴射冷卻的冷卻劑回路與容納著支承于基座79上的逆變器28的艙室50形成一體。在圖4中，容器74和冷卻線圈78置于包圍著馬達(dá)16并且與馬達(dá)同軸延伸的容器部分74中。容器74形狀基本上為環(huán)形并且包括冷卻通道78，冷卻通道78分別通過入口80和出82連接至車輛散熱器如圖1和2的車輛散熱器34或34’之一上。容器74被充以通過開口例如逆變器的支座79中的開83而從逆變器28流過來的熱液體冷卻劑64，并且通過回路84連接至貯槽86，貯槽86通過過濾器75連接至冷卻劑泵76。冷卻劑泵76通過管線87連接至分配器60和噴嘴62。噴嘴62優(yōu)選地將以小滴或薄霧形式的液相冷卻劑65分配至逆變器28上。然后，熱量從逆變器28傳遞至液體冷卻劑64。液體冷卻劑64然后排至容器74中并且在容器74中冷卻，在容器74中，由第二冷卻劑77從其除去熱量，該第二冷卻劑77通過熱冷卻劑64流過其上或其中的通道78循環(huán)。優(yōu)選地，管通道緊挨著容器74的內(nèi)壁88，以便使得第二冷卻流體77從馬達(dá)16的定子89排熱。泵76根據(jù)逆變器28的功率需求而使液體冷卻劑64再循環(huán)。
圖5和6示出了圖4的模塊30或30’，象其可能出現(xiàn)于已安裝好的實(shí)施例中那樣，那時艙室50具有位于其中的基座90，基座90支承著具有用于分配液體冷卻劑64的噴嘴62的冷卻劑分配器60。逆變器28也支承于基座90上，逆變器28包括帶有位于其上的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)52的DBC襯底54，并且與AC/DC總線集成以便形成單相逆變器電路。在圖5和6中，這些元件相對于艙室50處于與圖4不同的角度位置，以便示出替代的設(shè)置結(jié)構(gòu)。電路板92也安裝于基座90上，其連接于用于控制逆變器28的輸入和輸出電流的信號連接器94上。逆變器28通過一對直流端子95和96連接于直流電源例如圖1或2的電池26或26’或發(fā)電機(jī)24上。模塊30的環(huán)形容器部分74包括第二冷卻劑77所用的通道78，從安裝環(huán)97延伸，蓋98通過螺栓100而栓接于安裝環(huán)97上，螺栓100容放于蓋的切除部分102中并且擰入安裝97上的凸耳104上。向通道78供應(yīng)第二冷卻劑77的入口80和出口82通過容器部分74的外壁連接至通道。
安裝環(huán)96中的開口例如開口83容許匯合于基座90上的冷卻劑64流入環(huán)形容器74中，在那里其由經(jīng)過散熱器34或34’的氣體發(fā)動機(jī)或燃料電池冷卻劑77冷卻。冷卻劑泵76通過入口管線87將由過濾器75過濾的液體冷卻劑64返回至噴嘴62。過濾器75和泵76置于也包括貯槽86的殼體部分107內(nèi)。通過使得蓋98利用螺栓100安裝于安裝環(huán)96上以便形成艙室50，就可以根據(jù)需要接近電路板92和逆變器28以便進(jìn)行維護(hù)。艙室50和容器74合作限定了殼體108，在殼體108中，艙室從馬達(dá)16的軸線110側(cè)向延伸，并且容器為與馬達(dá)同軸的環(huán)形空間。
現(xiàn)在參看圖7-9，其中示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，在圖7-9中，類似的參考數(shù)字表示與圖3-6中所示類似的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第二實(shí)施例中所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)利用了冷卻劑64蒸發(fā)的潛熱。當(dāng)冷卻劑64被噴射于比冷卻劑的蒸汽溫度更熱的部件上時，冷卻劑就從液體改變狀態(tài)或相變成蒸汽64’。當(dāng)蒸汽散入室50中時，蒸汽64’就從逆變器28帶走了廢熱。在圖7-9的實(shí)施例中，冷卻劑回路30或30’包括與容器74’分離的冷凝器200，以及用于將蒸發(fā)的冷卻劑64’從艙室50’輸送至冷凝器200的分離管線206。與圖3的第一實(shí)施例一樣，來自車輛散熱器34或34’的第二冷卻劑77通過冷卻劑管道78’循環(huán)以便將冷卻劑64’從蒸汽相變回液體。來自冷凝器的液體64與容器74’中的液體混合并且在被泵76抽回至流體分配器60之前由過濾器75過濾，而在流體分配器60處，冷卻劑64以液體形式被噴射至功率逆變器28上。
在圖7-9的實(shí)施例中，泵76’優(yōu)選地為可變輸出泵，其由控制器210控制，而控制器210由來自IGBT52的輸出電流信號啟動，其在IGBT52的輸出功率增加時就增加抽吸速率。通過提供可變的噴射冷卻，就實(shí)現(xiàn)了在所有操作條件下的溫度控制。這樣就通過將溫度變化減至最小以便使逆變器28在基本上等溫的條件下操作而增加了部件可靠性。通過在最大功耗條件下一貫地控制通過霧化噴嘴62噴射的電介質(zhì)冷卻劑64的量以便產(chǎn)生液體薄霧，則噴射于逆變器28上時，恒定的液體薄霧流就呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)變至蒸汽64’的相變。當(dāng)相變發(fā)生時，不管功耗如何增加，功率分配IGBT52保持基本上恒定的溫度。通過改變相對于實(shí)際的部件功耗而改變液體冷卻劑64的流，就利用了包括液體冷卻劑64的流體的相變區(qū)域以便使得冷卻劑適應(yīng)所有操作條件。
圖7-9的實(shí)施例中利用的冷卻劑的一個實(shí)例為可從Dow CorningCorporation of Midland，Michigan得到的OS-120；OS-120為六甲基二硅醚和有機(jī)化合物的混合物。OS-120的沸點(diǎn)溫度約為98℃并且為在用于冷卻互連的電部件時不會降級的電介質(zhì)材料。電介質(zhì)液體冷卻劑64在98℃繼續(xù)吸熱而不相變至其蒸汽形式64’，直到冷卻劑的熱容到達(dá)其沸點(diǎn)溫度為止，這時液體冷卻劑蒸發(fā)從而帶走由IGBT52和功率電子封裝的其它部件產(chǎn)生的熱量。
現(xiàn)在參看圖8，圖7的噴射冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)優(yōu)選地以如圖8示例的模塊30或30’的形式使用。蒸汽64’在泵76’的負(fù)壓作用下被拉過基座79’中的開口83’并且進(jìn)入冷凝器200，冷凝器200形成為具有位于其中或與其鄰近的管道78’的環(huán)形通道201的形式。蒸發(fā)的冷卻劑64’在進(jìn)入通路206之前在冷凝器200上被冷凝成液體冷卻劑64。任何剩余的蒸汽64’與容器74’中的液體冷卻劑64混合，并且所有冷卻的或冷凝的冷卻劑64在泵76’作用下被通過通路206吸入貯槽86中。發(fā)生液化并經(jīng)冷卻的冷卻劑64隨后在泵76’作用下從貯槽86再循環(huán)并以液體薄霧64的形式通過噴嘴62噴射。
現(xiàn)在參看圖9，透視圖示出圖8中所示的模塊單元30或30’的構(gòu)型，該模塊單元的構(gòu)型類似于圖5和6中所示的第一模塊單元。圖9的實(shí)施例與圖5和6的實(shí)施例之間的結(jié)果差別在于在圖9中，冷凝器200被包括在內(nèi)并且冷凝器200包括環(huán)形通道201，環(huán)形通道201與冷卻容器74’和電馬達(dá)16兩者同軸以便提供緊湊型模塊化馬達(dá)-逆變器，其具有圖5和6中所示的模塊單元的空間和方便性方面。優(yōu)選地，在圖9中，冷凝器200置于收集過量噴射的液體64的容器74’與蒸發(fā)的冷卻劑64’在其中冷凝的環(huán)形通道201之間。在其它構(gòu)型中，冷凝器可置于環(huán)形通道201外側(cè)或者可緊挨著接近馬達(dá)16的定子89的內(nèi)壁88放置。在另外一種設(shè)置結(jié)構(gòu)中，通道78和78’冷卻液體64并且冷凝模塊30或30’內(nèi)的蒸汽64’。如圖5和6相對于圖4一樣，圖9中逆變器28相對于噴嘴62的角度位置不同于圖8的位置，以便示出替代的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
通過以上描述，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于確定本發(fā)明的基本特征，并且在不背離其精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種變化和改動以便使其適應(yīng)各種用途和條件。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻逆變器電路的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，逆變器電路具有在接近用于驅(qū)動機(jī)動車輛的至少一個牽引輪的電動牽引馬達(dá)處封裝的部件，這種設(shè)置結(jié)構(gòu)包括接近電動牽引馬達(dá)放置的殼體，殼體具有艙室，艙室具有容納逆變器電路的部件的空間；新鮮冷卻劑流體的入口和用過的冷卻劑流體的出口，它們與容納逆變器電路的部件的空間連通；電介質(zhì)冷卻流體；用于將電介質(zhì)冷卻劑流體分配至空間中和逆變器電路的部件上的流體分配器；用于在電介質(zhì)冷卻劑流體已經(jīng)從逆變器電路的部件上吸熱后接收電介質(zhì)冷卻劑的容器，容器具有從機(jī)動車輛的散熱器流過其中以便將熱量從電介質(zhì)冷卻流體傳出的第二冷卻流體，以及泵，用于將主要為液相的電介質(zhì)冷卻劑流體循環(huán)離開容器并進(jìn)入空間中以便循環(huán)冷卻逆變器電路的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻流體為電介質(zhì)冷卻液體并且容器接近艙室并與殼體形成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中艙室放置于電動牽引馬達(dá)的一端處并且相對于牽引馬達(dá)的軸線側(cè)向地延伸，并且其中容器放置于牽引馬達(dá)周圍并且相對于其同軸地延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，還包括用于監(jiān)控部件的冷卻要求的控制器，控制器連接于泵上以便根據(jù)部件的冷卻要求為泵提供動力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中控制器監(jiān)控著逆變器電路的功率輸出并且據(jù)此調(diào)節(jié)泵的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中控制器監(jiān)控著逆變器電路的部件的熱度水平并且據(jù)此調(diào)節(jié)泵的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)與燃料電池堆或由氣體提供動力的牽引發(fā)動機(jī)所用的冷卻系統(tǒng)結(jié)合，其中第二冷卻流體循環(huán)通過冷卻系統(tǒng)的散熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑液體的相變點(diǎn)選擇成用于在冷卻劑變?yōu)檎羝霸陔娊橘|(zhì)液體冷卻劑的沸點(diǎn)溫度下吸收大量的熱，并且其中冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)還包括用于在將冷卻劑在泵作用下再循環(huán)之前將蒸汽變回成冷卻劑液體的冷凝器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中冷凝器使得冷卻流體從用于冷卻機(jī)動車輛的驅(qū)動源的散熱器循環(huán)以便冷凝電介質(zhì)冷卻劑蒸汽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中冷凝器與容器彼此同軸，并且與電動牽引馬達(dá)同軸，以便形成模塊單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中冷凝器遠(yuǎn)離電動牽引馬達(dá)和容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
16.一種用于冷卻逆變器電路的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，逆變器電路具有在接近用于驅(qū)動機(jī)動車輛的至少一個牽引輪的電動牽引馬達(dá)處封裝的部件，這種設(shè)置結(jié)構(gòu)包括接近電動牽引馬達(dá)放置的殼體，殼體具有艙室，艙室具有容納逆變器電路的部件的空間；新鮮冷卻劑流體的入口和用過的冷卻劑流體的出口，它們與容納逆變器電路的部件的空間連通；電介質(zhì)冷卻劑液體；用于將電介質(zhì)冷卻劑液體噴射至空間中和逆變器電路的部件上的流體分配器；用于收集在噴射后保留于液相狀態(tài)的過量噴射的電介質(zhì)流體的容器，冷凝器，用于液化在從逆變器電路的部件充分吸熱以便發(fā)生相變后從液相轉(zhuǎn)變成氣相的電介質(zhì)冷卻劑，以及泵，用于將來自容器和冷凝器的主要為液相的電介質(zhì)冷卻劑循環(huán)進(jìn)入空間中以便循環(huán)冷卻逆變器電路的部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中冷凝器接近容器，冷凝器和容器兩者都由第二冷卻劑冷卻，該第二冷卻劑循環(huán)通過用于冷卻用來驅(qū)動機(jī)動車輛的動力源的機(jī)動車輛的散熱器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中艙室放置于電動牽引馬達(dá)的一端處并且相對于其側(cè)向地延伸，并且其中冷凝器放置于牽引馬達(dá)周圍并且相對于其同軸地延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，還包括用于監(jiān)控部件的冷卻要求的控制器，控制器連接于泵上以便根據(jù)部件的冷卻要求為泵提供動力。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)冷卻劑流體為丙二醇甲醚和六甲基二硅醚的混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的冷卻設(shè)置結(jié)構(gòu)，其中逆變器電路的部件包括至少一個絕緣柵雙極晶體管。
全文摘要
提供模塊化設(shè)置結(jié)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)動車輛的電動牽引馬達(dá)的逆變器接近牽引馬達(dá)放置。逆變器位于鄰近電動牽引馬達(dá)一端的艙室內(nèi)，將液體冷卻劑直接噴射于逆變器上在封閉系統(tǒng)中受到冷卻。液體冷卻劑從逆變器吸收熱量且由包括容器的熱交換設(shè)置結(jié)構(gòu)冷卻，容器帶有裝載來自機(jī)動車輛的散熱器的第二冷卻劑的管道。來自逆變器的冷卻劑被收集于與容納著逆變器的艙室形成一體的環(huán)形容器中。從液體向變?yōu)檎羝陂g，吸收來自逆變器的熱量，來自逆變器的熱量使液體冷卻劑蒸發(fā)。已蒸發(fā)的冷卻劑通過使第二冷卻劑在通過冷凝器連接至車輛散熱器的管道中循環(huán)而冷凝，冷凝器與馬達(dá)和環(huán)形容器同軸，環(huán)形容器收集過量噴射的液體冷卻劑。冷卻劑為電介質(zhì)流體。
文檔編號B60K6/26GK1819418SQ200610007160
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月9日
發(fā)明者J·M·納加施馬, K·D·康羅伊, E·R·奧斯特倫, G·S·史密斯, G·約翰, D·唐, T·G·沃德 申請人:通用汽車公司