特斯拉专利主题报道-电池驱动车辆的加热和冷却容器
北冥有鱼
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2020.07.01
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2020年5月26号,特斯拉《电池驱动车辆的加热和冷却容器》专利公布(专利公开号:US10665908B2),该专利涉及一种电池驱动车辆的热管理系统。

特斯拉该专利“一种集成的冷却液瓶组件包括一个储液罐,该储液罐配置用于热系统。这种热系统的例子包括电池供电的电动汽车的冷却/加热系统、电力发电机(例如,基于电动机的系统)、其他物理装置等。这种储液罐包括第一部分和第二部分。第二部分在储层界面处连接到第一部分,从而形成被配置用于存储和/或流动液体介质的储层。第一部分可以包括提供液体介质流动路径的集成通道。储液罐还可以包括部件接口,其被配置成有助于将部件连接到部件上(例如,泵、电池泵、动力泵、冷却器、加热器、过滤器、充气器、阀门、连接器、风扇或散热器)。

电动机可以产生相当大的热量,特别是在尺寸和重量限制与高功率输出需求相结合的车辆牵引电动机中。电动机过热使电动机绕组绝缘迅速恶化。电动机温度每升高10摄氏度,绝缘寿命就缩短一半。过热引起的另一个问题是转子中的永磁体在过热时失去磁性,导致效率损失。对于感应电动机,铜绕组温度的升高会降低感应电动机的效率,每升高10摄氏度,铜的电阻率就会增加4%。因此,冷却内部电机部件(如转子)和外部电机部件(如外壳、定子)非常重要。电动机冷却系统的结构必须在环境运行环境中有很大变化的情况下高效运行,因为电动机可能受到各种环境温度、湿度和/或灰尘/污垢的影响。

用于执行对车辆内的各个部件进行冷却的热系统的现有技术解决方案通常包括冷却剂储存器,该冷却剂储存器存储一些所需材料的冷却剂,该冷却剂然后通过软管传递至车辆内的一个或多个其他部件。 例如,冷却剂储存器通常位于一个位置,并且与经由软管分开放置的一个或多个其他部件互连。 这种现有技术的实施方式提供了大量的连接,软管,紧固件等,而且还提供了整个热系统内的大量可能的故障点。

另外,当组装包括这种现有技术的热系统的车辆时,这种现有技术的实现可能是非常耗时且劳动密集的。例如,现有技术的冷却剂储存器组件通常将需要将多个分立的部件安装到车辆,用于不同部件的多个电连接器的互连以及多个软管和软管夹的连接以将冷却剂流引导至这些各个部件位于不同的位置。这些零件的多面结构和组装是费时的,并且会导致软管,夹具,电气连接等潜在故障的多个点。此外,需要焊接典型的冷却剂瓶壳体部分经常需要多个焊接点沿结构的入口和出口通道流动,从而将焊接过程中产生的焊接线和残留物引入入口和出口的流动通道中,从而损害了通道的光滑度和流动性,并降低了液体通过通道的效率。

图1是特斯拉该专利电池驱动电动汽车的基本部件的示例的图。图中示出了“电池驱动电动汽车(电动汽车)的基本部件的示例100。电动汽车包括至少一个驱动马达(牵引马达)102A和/或102B、至少一个齿轮箱104A和/或104B,其耦合到相应的驱动马达102A和/或102B、电池106和电子器件108。通常,电池106向电动汽车的电力电子设备供电,并使用驱动马达102A和/或102B来驱动电动汽车。”

图 1

图2是该专利示出根据所公开的实施例构造和操作的驱动马达冷却系统和电池加热系统的组件的示例的图。图中示出了“根据公开的实施例构造和操作的驱动马达冷却系统和电池加热系统的组件的示例200。驱动马达冷却系统包括驱动马达油泵系统202,驱动马达油泵204、冷却液储液罐206和电子设备208。

在所示的实施例中,液体是油。驱动马达油泵204在驱动马达102A和/或102B、储液罐206和热交换器210之间泵送流体。在一个实施例中,热交换器用水或醇基冷却液交换来自油基驱动马达流体的热,并将水或醇基冷却液路由到散热器212进行冷却。一般而言,在任何期望的实施例中都可以使用任何期望的冷却剂液体介质。热交换器可包括另一个泵,用于循环水或醇基冷却液。在所示的实施例中,热交换器210耦合到与电池106的部件相邻或穿过电池106的部件的冷却管214。在其他实施例中,驱动马达油泵204可以直接耦合到电池106的冷却液管214和/或散热器212。驱动马达油泵204由电子208控制。驱动马达流体泵204可以包括控制阀,以控制驱动马达102A和/或102B、储液罐206和热交换器210(在其它实施例中为电池106冷却管214)之间的流体流动。在一些实施例中,热交换器210还可以包括在电子设备208的控制下将冷却液流引导到电池106冷却液管214和散热器212的阀门。”

图 2

图3A是示出根据本发明的在热系统内使用的储器的示例301的图。“在本实施例301中,储液罐206-1包括一个或多个接口,其中一个或多个组件320-1和320-2可以耦合、连接和/或连接到储液罐206-1。此外,储液罐206-1可以可选地包括一个或多个软管接口340-1,在该接口处,一个或多个软管可以连接到、连接到和/或连接到储液罐206-1。储液罐206-1允许一个或多个组件的集成以及一个或多个其他组件的基于软管的接口。此外,储液罐206-1包括集成信道330-1,液体介质通过该信道在组件320-1和320-2之间传输。集成通道330-1在储液罐206-1的制造、成型、生成等过程中形成在储液罐206-1的至少一部分内,也就是说,在储液罐206-1的制造过程中,集成通道330-1形成在其中以及组件320-1和320-2可以连接的接口之间。然后,当组件320-1和320-2中的一个或两个与蓄水池206-1接口时,集成信道330-1提供组件320-1和320-2之间的互连。

图 3A

通过在储液罐体内使用集成通道,储液罐本身包括各种集成通道,其操作可将液体介质的流动直接引导至与冷却液瓶集成的各种组件(例如,冷却器、蓄电池泵、动力总成泵等)。这样就无需将这些部件分别连接到车辆上,也无需通过软管和卡箍将这些部件连接到储液罐上。相反,可以形成一个整体式储液罐设计结构,以生成一个集成式冷却液瓶总成,并且这样一个集成式冷却液瓶总成随后可以相对容易地栓接在车辆上并安装在车辆内(例如,在一些示例中仅使用两个螺栓)。另外,在一些实现中,这样一个集成的冷却液瓶总成可以通过一个单独的电气连接器连接到这样一个车辆的电气系统上,该电气连接器包括对应于每个相关电气部件的相应电气引线,而不需要通过分离相应的电气接头。此外,在其它实施方式中,温度传感器也被集成到期望获得流体介质测量的位置处的特定集成通道(例如,流道)中。这种将温度传感器直接集成到冷却液瓶的端口中的做法,不需要额外的外部零件、密封件和卡箍。”

图4A是示出根据本发明的在热系统内使用的储器的另一示例401的图。 “贮存器206-5包括贮存器206-5的第一部分和贮存器206-6的第二部分,它们在第一贮存器接口304-1处结合在一起以形成贮存器206-5的一部分。 储液器206-5包括储液器206-5的另一部分,其在第二储液器接口304-2处与储液器206-6的第二部分接合以形成储液器206-5的另一部分。 通常,储器的任何数量(例如,两个或更多个)的不同部分可以在任何期望数量的储器接口(例如,第一储器接口304-1,第二储器接口304-2等)处连接在一起。 到第n个储存器接口304-3)。”

图4A

图5是示出根据本发明的在热系统内使用的储液器的一部分的示例500的图。该图示出了“储存器206-9的第一部分,其包括多个软管接口(例如,软管接口340-4、340-5、340-6和340-7)和多个集成通道(例如,集成通道330-4) ,330-5和330-6)。而且,储液器206-9的该第一部分包括多路阀安装接口510,在该接口处,多路阀可以与储液器206-9的该第一部分接口。在一些示例中,这种多路阀包括在多路阀安装接口510内,该接口510提供平滑,无障碍和集成的多路阀以在贮存器206-9的第一部分内接口。在一些示例中,这种多路阀的阀杆具有独特的形状,并且其取向可以被操纵以实现期望的流动配置或流动配置的组合,包括混合模式。使用这种多路阀的阀杆可以将冷却剂回路并联组合或以串联模式运行,并且在不需要时可以旁路某些热组件。”

图 5

图6是示出根据本发明的用于热系统内的蓄热器的一部分的另一示例600的图。该图示出了“储存器206-10的第一部分,其包括至少一个软管接口(例如,软管接口340-8),至少一个集成通道(例如,集成通道330-7)和至少一个部件安装接口。 (例如,组件安装接口610)。 另外,该图示出了贮存器界面304-8,在该界面处,贮存器206-10的第一部分可以与贮存器206-10的至少一个其他部分接合。 在一些示例中,注意示出储液器206-9的第一部分的示例600对应于图5的示例500中的储液器206-9的第一部分的另一透视图。”

图 6

图7是示出根据本发明的在热系统内使用的储液器的一部分的另一示例700的图。该图示出了“储存器206-11的第一部分,其包括至少一个软管接口(例如,软管接口340-9)。而且,该图示出了多个储液器接口304-9,其包括该部分的周边边缘以及内表面,边缘,表面等。例如,请注意,储液器206-11的第一部分可以连接至储液器206-11的另一部分。不仅沿着截面的外围边缘,而且还沿着一个或多个其他内部面,边缘,表面等。请注意,此类内部面,边缘,表面等的设计应使其与其他内部面基本或大致对齐。当容器206-11的各个部分结合在一起时,容器206-11的边缘,表面等或另一部分。在一些示例中,注意示出储液器206-11的第一部分的示例700对应于图5的示例500中的储液器206-9的第一部分的另一透视图。在图5的示例600中,图5和/或图6的示例600中的储液器206-10的第一部分的截面与图5的示例600相同。在一些示例中,注意,软管接口340-9对应于如图6所示的软管接口340-4的另一透视图。”

图 7

图8是示出根据本发明的在热系统内使用的储液器的一部分的另一示例800的图。该图示出了”储液器206-12的第一部分,其包括至少一个部件安装接口,该接口允许至少一个部件与储液器206-12接口,连接,耦合等。 例如,储存器206-12的第一部分包括部件安装接口610-1,其允许将部件320-11安装在其上。”

图 8

图9是示出根据本发明的在热系统内使用的储器的另一示例900的图。该图是“贮存器的另一示例900,其包括贮存器206-13的第一部分和贮存器206-14的第二部分,当彼此结合实现时,形成贮存器。 注意,可以使用任何期望的手段(例如,焊接)来实现在贮存器界面处的连通性,联接,接合等,在贮存器界面处,贮存器206-13的第一部分和贮存器206-14的第二部分被接合。 界面,胶合界面,热模制界面,热板焊接界面,热焊接界面,声波焊接界面,超声焊接界面等,和/或任何其他可将储液器的两个部分连接在一起的方式 )。

储液器包括多个接口,在该接口处可以实现各种部件以与储液器以及储液器作为其一部分的热系统协同操作。 例如,部件320-12(例如,泵)被配置为基于部件安装接口610-2安装,连接至和/或联接至储存器206-14的第二部分。 组件320-13(例如,另一泵)被配置为基于组件安装接口610-3安装,连接至和/或耦合至储存器206-14的第二部分。 在操作和实施的示例中,部件320-12(例如,泵)和部件320-13(例如,另一个泵)操作以促进冷却剂在整个冷却剂系统内以不同的速率(例如,基于来自冷却剂系统的电子器件的控制信号)流动。”

图 9

图10是示出图9的储器的示例的另一透视图1000的图。图9的另一透视图1000示出了组装图,其示出了“储液器206-13的第一部分和储液器206-14的第二部分彼此结合形成储液器。 可见某些组件被实现,安装到,连接到和/或耦合到容器的各个部分。 例如,组件320-15(例如,冷却器)被示为在储液器206-13的第一部分上实施,连接和/或联接在储液器206-13的第一部分上。 组件320-12(例如,泵)和组件320-13(例如,另一个泵)被示为实现在,安装到,连接到和/或耦合到贮存器206-14的第二部分上 。 另外,从图中可以看出,在该容器的组装图中还示出了多个软管接口(例如,软管接口340-10)。”

图10

图11A是示出图10的储器的示例的透视图的侧视图1101的图。参照图9和图10。 图10的侧视图1101示出了组装图,其示出了“储存器206-13的第一部分和储存器206-14的第二部分。 该侧视图1101还示出了组件320-15(例如,冷却器)被实现,安装,连接到和/或耦合到储液器206-13的第一部分和组件320-12(例如,冷却器)。 (例如,泵)被实施,安装到,连接到和/或耦合到储存器206-14的第二部分。”

图 11A

图11B是示出图10A的储器的示例的透视图的另一侧视图1102的图。 参照图9和图10。 图10的侧视图1102还示出了组装图,其示出了“储液器206-13的第一部分和储液器206-14的第二部分,但是是从不同的角度看的。 该侧视图1102还示出了部件320-12(例如,另一泵),该部件与容器206-14的第二部分一起实施,连接和/或联接至容器206-14的第二部分。”

图 11B

关于特斯拉电池组安全充电方法的专利解析报道就简要介绍到这里。特拉斯专利原文见附件。

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