1.本发明涉及一种用在电动车辆中的电力模块系统。本发明还涉及车辆的电力系统、车辆的车载电池充电器以及包括电力模块系统的车辆。
2.本发明可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车以及建筑设备。尽管将参照公共汽车描述本发明，但是本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用于诸如卡车和乘用车之类的其它车辆中。


背景技术：

3.存在各种类型的电动车辆。例如，车辆可以仅仅通过电机操作(全电动车辆)，或者通过包括电机和内燃机两者的装置操作。后一种替代方案通常称为混合动力汽车(hev)，并且可以例如以这样的方式使用：在市区外驾驶时使用内燃机来操作车辆，而可以在市区中使用或者在需要限制一氧化碳和氮氧化物等有害污染物排放的地区或环境中使用电机。此外，通过内燃机和由可再充电储能系统供电的电机操作的车辆通常称为插电式混合电动车辆(phev)。插电式混合电动汽车使用带有可再充电电池或其它合适能源的储能系统，该储能系统可以通过连接到外部电源而恢复到充满电的状态。
4.在本发明的上下文中，术语“电动车辆”即指纯电动车辆又指混合动力车辆。
5.电动车辆的动力系一方面包括具有电池的储能系统(ess)，另一方面包括用于推进车辆的一个或多个电动机。此外，该动力系通常包括用于将直流电(dc)转换为交流电(ac)的功率转换器模块(例如，逆变器)、用于将ac转换为dc的功率转换器模块(例如、整流器)以及用于ac到ac转换的功率转换器模块(例如，变压器)。车辆中使用的此类模块的示例例如是牵引逆变器、静态转换器、辅助转换器、储能转换器、发电机转换器、双向逆变器以及静态逆变器。为了不使功率转换器模块过热，需要有效冷却。
6.功率转换器还用于电动车辆的车载电池充电，其中，这些功率转换器用于将来自外部电源的交流电转换和控制为适合电池充电的直流电。此外，功率转换器用于转换功率以供在车辆的辅助系统中或在经由车辆的电力系统供电的其它系统(例如设置在卡车拖车上的各种系统)中使用。这种系统的示例是冷却拖车的冷却系统，该冷却系统经由设置在卡车中的电力系统供电。
7.us2011168476公开了一种用于混合驱动系统的功率模块系统。该功率模块系统包括基本转换器模块和补充转换器模块，该基本转换器模块被构造成连接到第一电机，并且该补充转换器模块被构造成安装到基本模块并连接到第二电机。该基本模块还包括冷却连接件，这些冷却连接件用于将液体冷却剂供应到设置于基本模块中的冷却通道。当安装到基本模块时，该补充模块可以经由基本模块冷却。


技术实现要素：

8.本发明的一个目的是提供一种用于电动车辆的电力模块系统，该电力模块系统与现有技术系统相比至少在某些方面有所改进，并且该电力模块系统同时适用于车辆的车载
充电器和动力系。特别地，目的是提供一种具有改进的冷却能力的电力模块系统。另一目的是提供电动车辆的至少在某些方面改进的动力系。
9.根据本发明的第一方面，至少一个目的通过根据权利要求1所述的用在电动车辆中的电力模块系统实现。该电力模块系统包括：
[0010]-基本模块，该基本模块包括用于流体冷却剂的冷却通路和用于向冷却通路供应流体冷却剂的冷却剂连接件，该基本模块还包括至少一个外部电连接件，该至少一个外部电连接件用于向电力模块系统输入功率和/或从该电力模块系统输出功率，
[0011]-附加模块，该附加模块被构造成安装到并且电连接到该基本模块，使得该附加模块在被安装时能够经由基本模块冷却和供电，
[0012]
其中，当该附加模块被安装到基本模块时，该冷却通路至少由设置在基本模块上的第一界定表面和设置在附加模块上的第二界定表面界定，以使得经由该基本模块的冷却剂连接件供应的流体冷却剂与两个所述界定表面均接触。
[0013]
通过提供其中冷却通路一方面由基本模块上的表面且另一方面由附加模块的表面所界定的电力模块系统，流体冷却剂(例如液体冷却剂)与基本模块和附加模块两者都接触，因此与冷却通路仅由设置在基本模块上的表面所界定的系统相比，可以实现对该附加模块的更有效冷却。此外，可以实现更紧凑且空间高效的设计。
[0014]
该电力模块系统可以用在电动车辆的电力系统中(例如用在这种车辆的动力系中)，或者例如与这种车辆的车载电池充电器相连接。
[0015]
基本模块和附加模块是电力模块，例如功率转换模块或电池模块。
[0016]
根据一个实施例，该电力模块系统还包括功率连接装置，用于经由模块的相互面对且连接的侧面来将模块彼此电连接。因此，当模块安装在一起时可以隐藏模块之间的连接件，使得该电力模块系统变得更易于操作，并且使得这些连接件在使用时得到更好的保护。优选地可以提供密封构件以将连接件与冷却通路分开，例如围绕冷却通路延伸并勾勒出冷却通路的轮廓的密封构件。
[0017]
根据一个实施例，该电力模块系统还包括信号连接装置，该信号连接装置用于经由模块的相互面对且连接的侧面从而在模块之间通信信号，其中，该基本模块包括至少一个外部信号连接件。因此，不必在附加模块上设置任何外部连接件，而是该附加模块可以经由基本模块供电和控制。因此，可以使得外部连接件和布线的数量最小化。
[0018]
根据一个实施例，该附加模块因此可以仅在其被构造成面向基本模块的一侧上包括电连接件和信号连接件。
[0019]
根据一个实施例，该基本模块还包括可移除的第一盖子，该可移除的第一盖子被构造成安装到基本模块而非附加模块，从而当安装了该可移除的第一盖子时，冷却通路至少由设置在基本模块上的第一界定表面和设置在该可移除的第一盖子上的第三界定表面界定。这使得能够在安装有第一盖子的情况下，独立于附加模块使用基本模块。
[0020]
根据一个实施例，当可移除的第一盖子安装到基本模块时，用于将基本模块电地和/或通信地连接到附加模块的第一连接接口由该可移除的第一盖子覆盖。当未安装附加模块时，该盖子保护连接件。
[0021]
根据一个实施例，该附加模块还包括可移除的第二盖子，该可移除的第二盖子被构造成安装到附加模块而非基本模块，所述第二界定表面由该可移除的第二盖子覆盖。这
使得该附加模块在未安装时更易于处理。
[0022]
根据一个实施例，当可移除的第二盖子安装到附加模块时，用于将附加模块电地和/或通信地连接到基本模块的第二连接接口由该可移除的第二盖子覆盖。因此，这些连接件有效地由盖子保护。
[0023]
根据一个实施例，基本模块和附加模块中的至少一个是功率转换模块。两个模块都可以是功率转换模块。优选地，两个模块可以是相同类型的功率转换模块。该功率转换模块可以被构造成用于dc到dc的功率转换、用于ac到ac的功率转换、用于ac到dc的功率转换或用于dc到ac的功率转换。该功率转换模块可以例如是牵引逆变器、静态转换器、辅助转换器、储能转换器、发电机转换器、双向逆变器或静态逆变器。
[0024]
根据一个实施例，该基本模块和附加模块是功率转换模块，并且该附加模块被构造成当安装到基本模块时，增加电力模块系统的功率转换容量，以使得经由该基本模块的所述至少一个外部电连接件可获得的最大转换功率量增加。在例如以下情况下这会是有用的：当需要额外的功率转换容量来驱动连接到基本模块的电机时；或者在期望紧凑的高容量功率转换装置的车载充电器中时。通过仅在基本模块上设置外部连接件而在附加模块上不设置外部连接件，该附加模块可以纯粹是为了增加系统的功率转换容量而添加。因此，该基本模块和附加模块不用于为分开的机器供电，而是用于为同一机器供电。
[0025]
根据一个实施例，该电力模块系统还包括至少一个密封构件，该至少一个密封构件用于密封冷却通路。该密封构件可以例如是橡胶密封件或垫圈，当附加模块或第一可移除的盖子中的任一者安装在基本模块上时，该橡胶密封件或垫圈被构造成密封冷却通路，由此防止流体冷却剂从冷却通路泄漏。
[0026]
根据本发明的第二方面，提供了一种车辆的电力系统，包括：
[0027]-储能系统，
[0028]-至少一个电机，
[0029]-根据本发明第一方面的电力模块系统，其中，基本模块电连接到该储能系统和该至少一个电机，并且其中，附加模块安装到并电连接到该基本模块，冷却通路由设置在该基本模块上的第一界定表面和设置在该附加模块上的第二界定表面界定，使得经由该基本模块的冷却剂连接件供应的流体冷却剂与两个所述界定表面均接触。
[0030]
该电力系统可以例如是车辆的动力系，或者是为辅助系统或设备供电的电力系统。这种电力系统的优点和有利实施例从电力模块系统的以上描述中显现出来。
[0031]
根据本发明的第三方面，提供了一种包括所提出的电力模块系统的电动车辆的车载电池充电器，其中，基本模块被构造成电连接到储能系统和外部交流电源，并且其中，附加模块安装到并电连接到该基本模块，冷却通路由设置在该基本模块上的第一界定表面和设置在该附加模块上的第二界定表面界定，使得经由该基本模块的冷却剂连接件供应的流体冷却剂与两个所述界定表面均接触。
[0032]
本发明还涉及一种车辆，该车辆包括根据本发明第一方面的电力模块系统。该车辆可以优选地是重型车辆，例如卡车或公共汽车。该车辆可以优选地是电动重型车辆。该车辆可以包括所提及的电力系统和/或所提及的车载电池充电器。
[0033]
在以下描述和所附权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
[0034]
参照附图，下文将更详细地描述作为示例列举的本发明各实施例。
[0035]
附图中：
[0036]
图1是根据本发明的一个实施例的电力模块系统的立体图，
[0037]
图2是图1中的电力模块系统的基本模块的顶视图，
[0038]
图3是图1中的电力模块系统的附加模块的底视图，
[0039]
图4是图1中的电力模块系统的一部分的截面图，
[0040]
图5是包括根据本发明的一个实施例的电力模块系统的电力系统的示意图，
[0041]
图6示意性地示出了包括根据本发明的一个实施例的电力模块系统的车辆。
[0042]
应当注意，所有附图都是示意性的。因此可以省略细节并且可以不按比例绘制各种特征。
具体实施方式
[0043]
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的电力模块系统1。该电力模块系统1包括呈功率转换器形式的基本模块2和同样呈功率转换器形式的附加模块3。如图5中示意性地示出，电力模块系统1意图安装于电动车辆的电力系统13中，并且一方面连接到储能系统(ess)14并且另一方面连接到电机15，其中该储能系统包括一个或多个电池组，从而向基本模块2提供输入功率，并且该电机经由基本模块2由ess14供电。电力模块系统1可以替代地被构造成与车载充电器结合使用，在这种情况下，该电力模块系统被构造成连接到外部交流电源和储能系统(例如，电池组)，并且用于ac-dc功率转换。
[0044]
如图2所示，用于流体冷却剂的冷却通路5、用于连接到流体冷却剂供应系统(未示出)的冷却剂输入连接件6和冷却剂输出连接件7设置在基本模块2上。该基本模块2还包括外部电连接件4，该外部电连接件用于向电力模块系统1输入功率以及从该电力模块系统输出功率(见图1)。外部连接件4可以例如被构造成用于交流输入和输出，以及用于直流输入和输出，即独立连接到不同的电源和用电设备。
[0045]
两个模块2、3都具有矩形长方体的基本形状。冷却通路5在此设置在基本模块的上侧16上，该上侧被构造成面向附加模块3的下侧17(如图3所示)，而电连接件4和冷却剂连接件6、7设置在基本模块2的侧面18上。用于将信号通信到电力模块系统1的外部信号连接件12进一步设置在基本模块2的侧面18上。第一连接接口8设置在基本模块2上，并且第二连接接口9设置在附加模块3上，用于模块2、3之间的信号通信和电连接。当然，取决于电力模块系统的预期用途，可以在基部模块上设置一个以上的外部电连接件。
[0046]
附加模块3在图1中经由连接接口8、9安装到并且电连接到基本模块2。因此，附加模块3在安装时，能够经由基本模块2冷却和供电.
[0047]
如图4所示，示意性地示出了当附加模块3安装到基本模块2时，电力模块系统1的一部分的截面，冷却通路5由设置在基本模块2的上侧16上的第一界定表面10和设置在附加模块3的下侧17上的第二界定表面11界定。这些界定表面10、11在相应的上侧16和下侧17中形成为通道。经由基本模块2的冷却剂连接件6、7循环的流体冷却剂由此与两个所述界定表面10、11均接触。密封构件19(例如橡胶密封构件)设置成用于密封冷却通路5。在所示实施例中，密封构件19示作设置在附加模块3上，但该密封构件也可以安装在基本模块上，或安
装在基本模块和附加模块中的每一个模块上。
[0048]
基本模块2还包括可移除的第一盖子(未示出)，该可移除的第一盖子被构造成安装到基本模块2而非附加模块3，从而当安装该可移除的第一盖子时，该冷却通路5由设置在基本模块2上的第一界定表面10和设置在可移除的第一盖子上的第三界定表面(未示出)所界定。该可移除的第一盖子可以被构造成使得冷却通路5具有相同的构造，而无论是第一盖子还是附加模块3安装到基本模块2都是如此。当安装时，可移除的第一盖子也可以被构造成覆盖并隐藏第一连接接口8。
[0049]
附加模块3还可以包括可移除的第二盖子(未示出)，该第二盖子被构造成安装到附加模块3而非基本模块2。当安装时，该第二盖子覆盖附加模块3的第二界定表面11并且还覆盖第二连接接口9，该第二连接接口用于将附加模块3电地和通信地连接到基本模块2。
[0050]
可以提供用于将附加模块机械地连接到基本模块的装置，例如凹型和凸型紧固构件。在所示的实施例中，仅作为示例，这由设置在附加模块3上的基本模块2上的多个孔20示出，这些孔被构造成接收插塞、螺钉、销或类似物以连接这些模块。
[0051]
图6示意性地示出了其中可以使用电力模块系统1的电动车辆21。车辆21由示意性图示的动力系13推进，该动力系包括具有多个电池单元的储能系统14、电力模块系统1以及用于推进车辆21的驱动轮22的电机15。应当理解，这仅仅是用于说明电力模块系统1在车辆中可以使用的方式的示例。该电力模块系统也可以例如结合车辆的储能系统的车载充电使用，或者用于由车辆或例如连接到车辆的拖车上的其它系统或设备(例如，各种辅助系统和设备)使用的功率转换中。
[0052]
应当理解，本发明不限于上述和附图所示的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。