專利名稱：散熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例涉及電機(jī)的領(lǐng)域，并且更具體地，涉及具有改進(jìn)冷卻的電機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于燃料價(jià)格提高以及消費(fèi)者具有對(duì)由常規(guī)車輛所導(dǎo)致的環(huán)境影響的更大關(guān)注，電動(dòng)汽車(EV)或混合動(dòng)力汽車(HEV)正獲得普及。EV和HEV均使用由電力驅(qū)動(dòng)的牽引馬達(dá)以用于推進(jìn)以減少排放。高功率牽引馬達(dá)和電子部件例如逆變器(其提供電功率和控制)能夠產(chǎn)生大量的熱量。為了馬達(dá)和電子部件高效和可靠地運(yùn)行，熱量需要被移除。隨著效率和可靠性正越來(lái)越重要以鼓勵(lì)EV和HEV的公眾使用者以減少排放和提高空氣質(zhì)量，本領(lǐng)域期望有對(duì)電子性能和壽命的正面影響的冷卻方案。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的是一種電機(jī)系統(tǒng)，包括:電馬達(dá)；和吸收式冷卻系統(tǒng)，所述吸收式冷卻系統(tǒng)由所述電馬達(dá)產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)并且配置為將初級(jí)冷卻流體冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的環(huán)境溫度，所述初級(jí)冷卻流體將熱量從所述電馬達(dá)中移除。還公開(kāi)的是一種電機(jī)系統(tǒng)，包括:電馬達(dá)；逆變器，所述逆變器配置為操作所述電馬達(dá)；和吸收式冷卻系統(tǒng)，所述吸收式冷卻系統(tǒng)由所述電馬達(dá)產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)并且配置為將初級(jí)冷卻流體冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的環(huán)境溫度，所述初級(jí)冷卻流體將熱量從所述電馬達(dá)中移除。還公開(kāi)的是一種操作具有電馬達(dá)的電機(jī)系統(tǒng)的方法，所述方法包括:將熱量從所述電馬達(dá)中去除；利用所述去除的熱量加熱位于吸收式冷卻系統(tǒng)中的工作流體以驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)；使用所述吸收式冷卻系統(tǒng)將冷卻流體冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的溫度；以及使用所述冷卻的冷卻流體冷卻所述電馬達(dá)。


下面的描述不應(yīng)該以任意方式視為限制。參照附圖，相似地元件被相似地標(biāo)記。圖1圖示了具有電馬達(dá)和熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)的電機(jī)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；圖2描繪了設(shè)置在EV中的熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)的方面；圖3描繪了設(shè)置在HEV中的熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)的方面；以及圖4給出了用于操作具有熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)的電機(jī)系統(tǒng)的方法的一個(gè)示例。
具體實(shí)施例方式對(duì)所公開(kāi)裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述在本文參照附圖作為示例而非限制被給出。根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)系統(tǒng)在圖1中整體上以2表示。在圖1的實(shí)施例中，電機(jī)系統(tǒng)2為諸如EV或HEV之類的車輛。電機(jī)系統(tǒng)2包括電機(jī)，其以牽引馬達(dá)或電馬達(dá)3的形式示出。為了動(dòng)態(tài)制動(dòng)的目的，電馬達(dá)3也可以以發(fā)電機(jī)模式使用。電馬達(dá)3由逆變器4例如可變速度電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(其通過(guò)改變輸出頻率改變馬達(dá)速度)供電。逆變器4從直流(DC)電源例如電池5接收電功率。需要除熱的部件例如電馬達(dá)3和逆變器4通過(guò)初級(jí)冷卻流體6冷卻，初級(jí)冷卻流體6又通過(guò)熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)(在本文稱為吸收式冷卻系統(tǒng)7)冷卻或制冷。在常規(guī)的冷卻系統(tǒng)中，液體用來(lái)將熱量從熱量產(chǎn)生部件中移除。熱量隨后通常使用液體-空氣熱交換器(例如利用環(huán)境空氣作為最終吸熱設(shè)備的吸熱設(shè)備)而從液體中移除。冷卻系統(tǒng)效率的一個(gè)分量為在液體與空氣之間(即，在熱交換器的熱側(cè)和冷側(cè)之間)的溫差δΤ。吸熱設(shè)備的冷側(cè)的溫度通常為環(huán)境空氣溫度。對(duì)比于常規(guī)的冷卻系統(tǒng)，吸收式冷卻系統(tǒng)6使用來(lái)自熱量產(chǎn)生部件的廢熱驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻循環(huán)以將第二冷卻流體的溫度降低到低于環(huán)境空氣的溫度，從而增大δΤ。通過(guò)增大δΤ，冷卻效率增大，而導(dǎo)致熱量產(chǎn)生部件的電性能和壽命的增大。由于廢熱用來(lái)驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)7，因此獲得了增大的冷卻效率的益處而不具有電機(jī)系統(tǒng)2的能量效率的對(duì)應(yīng)降低。在吸收式冷卻系 統(tǒng)7的一個(gè)實(shí)施例中，具有較低沸點(diǎn)(通常低于O °F)的工作流體(即，制冷劑)在吸收冷卻循環(huán)(也稱為吸收制冷循環(huán))中使用。具有沸點(diǎn)為-28 ° 的氨是工作流體的一個(gè)非限制性示例。使用氨作為示例，液態(tài)氨與氫氣混合。當(dāng)與氫氣混合時(shí)，液態(tài)氨蒸發(fā)，從而吸收熱量以提供冷卻。氣態(tài)氨隨后與水混合，吸收氨。水-氨隨后使用廢熱加熱以將氨氣從溶液中沸騰分出。接著，氨氣冷凝回液體并且被傳送以與氫氣混合以完成吸收冷卻循環(huán)。在吸收式冷卻系統(tǒng)7中可以使用不同類型的吸收冷卻循環(huán)。這些吸收冷卻循環(huán)在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中廣泛使用以向工業(yè)過(guò)程提供冷卻或者在夏季期間向建筑物提供冷卻。由于不同類型的吸收冷卻循環(huán)和關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此它們不在本文中進(jìn)一步詳細(xì)地討論?，F(xiàn)在可以參照描繪了在EV實(shí)施例中的電機(jī)系統(tǒng)2的方面的圖2。在圖2的實(shí)施例中，吸收式冷卻系統(tǒng)7包括吸收式制冷機(jī)20和熱交換器21。來(lái)自電馬達(dá)3和逆變器4的低等級(jí)廢熱通過(guò)初級(jí)冷卻流體6提供給吸收式制冷機(jī)20,初級(jí)冷卻流體循環(huán)通過(guò)電馬達(dá)3和逆變器4。術(shù)語(yǔ)“低等級(jí)”指的是具有溫度低于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度的廢熱。低等級(jí)廢熱由吸收式制冷機(jī)20使用以加熱在由吸收式制冷機(jī)20使用的吸收冷卻循環(huán)中使用的工作流體。加熱工作流體驅(qū)動(dòng)吸收冷卻循環(huán)以將第二冷卻流體22制冷到比最終吸熱設(shè)備23的溫度低的溫度。在圖2的實(shí)施例中，最終吸熱設(shè)備23為環(huán)境空氣。處于冷卻狀態(tài)下的第二冷卻流體22循環(huán)通過(guò)熱交換器21的冷側(cè)。離開(kāi)吸收式制冷機(jī)20的初級(jí)冷卻流體6循環(huán)通過(guò)熱交換器21的熱側(cè)。在熱交換器21中，初級(jí)冷卻流體6由被制冷的第二冷卻流體21冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的溫度。由此，離開(kāi)熱交換器21的初級(jí)冷卻流體6將導(dǎo)致比在初級(jí)冷卻流體6處于最終吸熱設(shè)備23的溫度或該溫度附近的情況下所導(dǎo)致的S T大的δΤ?，F(xiàn)在可以參照描繪了在HEV實(shí)施例中的電機(jī)系統(tǒng)2的方面的圖3。在圖3的實(shí)施例中，電機(jī)系統(tǒng)2包括聯(lián)接到發(fā)電機(jī)31上的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30。發(fā)動(dòng)機(jī)30配置為起動(dòng)發(fā)電機(jī)31，發(fā)電機(jī)將對(duì)電池5充電，或者向HEV提供機(jī)械功率。
圖3中的吸收式冷卻系統(tǒng)7如同關(guān)于圖2所述一樣地工作。另外,吸收式冷卻系統(tǒng)7接收來(lái)自于由發(fā)動(dòng)機(jī)30排出的排氣中的高等級(jí)廢熱。與低等級(jí)熱量一樣，高等級(jí)熱量被吸收式制冷機(jī)20使用以加熱在由吸收式制冷機(jī)20使用的吸收冷卻循環(huán)中的工作流體。加熱工作流體驅(qū)動(dòng)吸收冷卻循環(huán)以將第二流體22制冷到比最終吸熱設(shè)備23的溫度低的溫度。為了防止吸收式制冷機(jī)20由太多的排氣熱量過(guò)加熱和破壞，排氣分流閥33設(shè)置在進(jìn)入吸收式制冷機(jī)20內(nèi)的排氣的上游。排氣分流閥33可以固定、手動(dòng)地調(diào)節(jié)、或者使用溫度傳感器和控制器(均未示出)自動(dòng)地調(diào)節(jié)。附加于或替代于使用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣以提供熱量，循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)30的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻流體34可以用來(lái)加熱位于吸收式制冷機(jī)20中的工作流體。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻流體34例如可以循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)30的冷卻套35。能夠理解的是，圖2和圖3中所示的不同冷卻流體的不同流動(dòng)路徑能夠被修改而不偏離于本發(fā)明的精神。例如，流動(dòng)路徑可以根據(jù)與在起動(dòng)不同熱傳遞回路中實(shí)現(xiàn)的最大溫度和效率相關(guān)的限制而選取。圖4給出了用于操作電機(jī)系統(tǒng)2的方法40的一個(gè)示例。方法40要求(步驟41)使用被加熱的冷卻流體將熱量從電馬達(dá)中移除。另外，方法40要求(步驟42)利用加熱的冷卻流體加熱位于吸收式冷卻系統(tǒng)中的工作流體以驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)“驅(qū)動(dòng)”指的是提供用來(lái)驅(qū)動(dòng)吸收式冷卻系統(tǒng)的熱量。另外，方法40要求(步驟43)使用吸收式冷卻系統(tǒng)將冷卻流體冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的溫度。另外，方法40要求(步驟44)將冷卻的冷卻流體循環(huán)到電馬達(dá)。實(shí)施例的元件已經(jīng)利用冠詞“一個(gè)”進(jìn)行介紹。冠詞旨在意為一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”旨在為包容性的，使得可以存在除了所列舉的元件以外的其他元件。連詞“或”當(dāng)與至少兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的列舉一起使用時(shí)旨在意為任意術(shù)語(yǔ)或者術(shù)語(yǔ)的組合。術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”指的是一個(gè)部件直接聯(lián)接到另一部件上或者經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)居中部件間接聯(lián)接到另一部件上。盡管已經(jīng)參照一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，可以進(jìn)行不同的變化并且等同部件可以替代其元件而不偏離于本發(fā)明的范圍。另外，很多修改可以進(jìn)行以將具體情況或材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)而不偏離于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。由此，其旨在本發(fā)明不限于作為用于執(zhí)行本發(fā)明構(gòu)思的最佳模式公開(kāi)的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的額所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)系統(tǒng),包括: 電馬達(dá)；以及 吸收式冷卻系統(tǒng)，所述吸收式冷卻系統(tǒng)由所述電馬達(dá)產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)并且配置為將初級(jí)冷卻流體冷卻到比最終吸熱設(shè)備的環(huán)境溫度低的溫度，所述初級(jí)冷卻流體將熱量從所述電馬達(dá)中移除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述最終吸熱設(shè)備為環(huán)境空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述吸收式冷卻系統(tǒng)包括聯(lián)接到熱交換器上的吸收式制冷機(jī)，所述吸收式制冷機(jī)配置為冷卻所述初級(jí)冷卻流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述第二冷卻流體將熱量從所述熱交換器中移除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，還包括配置為操作所述電馬達(dá)的逆變器，其中，由所述逆變器產(chǎn)生的熱量用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)，而所述冷卻流體將由所述逆變器產(chǎn)生的熱量移除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，還包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配置為起動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生供應(yīng)給所述電馬達(dá)的電力，其中，由所述發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣熱量用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)系統(tǒng)，還包括排氣分流閥，所述排氣分流閥配置為在排氣的一部分進(jìn)入所述吸收式冷卻系統(tǒng)之前將所述排氣的一部分分流。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述初級(jí)冷卻流體循環(huán)通過(guò)所述發(fā)電機(jī)，而來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻流體循環(huán)通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述吸收式冷卻系統(tǒng)，并且用來(lái)傳送發(fā)動(dòng)機(jī)熱量以驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述電馬達(dá)配置為推進(jìn)車輛。
12.—種電機(jī)系統(tǒng),包括: 電馬達(dá)； 逆變器，所述逆變器配置為操作所述電馬達(dá)；以及 吸收式冷卻系統(tǒng)，所述吸收式冷卻系統(tǒng)由所述電馬達(dá)或所述逆變器產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)并且配置為將初級(jí)冷卻流體冷卻到比最終吸熱設(shè)備的環(huán)境溫度低的溫度，所述初級(jí)冷卻流體將熱量從所述電馬達(dá)或所述逆變器中移除。
13.一種操作包括電馬達(dá)的電機(jī)系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 將熱量從所述電馬達(dá)中移除； 利用所移除的熱量加熱位于吸收式冷卻系統(tǒng)中的工作流體以驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)； 使用所述吸收式冷卻系統(tǒng)將冷卻流體冷卻到低于最終吸熱設(shè)備的溫度；以及 使用所述被冷卻的冷卻流體冷卻所述電馬達(dá)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作電機(jī)系統(tǒng)的方法，還包括利用所述被冷卻的冷卻流體冷卻逆變器，所述逆變器配置為操作所述電馬達(dá)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作電機(jī)系統(tǒng)的方法，還包括將熱量從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中移除，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配置為起動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生供應(yīng)給所述電馬達(dá)的電力，使用所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)熱量加熱所述工作流體以驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的操作電機(jī)系統(tǒng)的方法，其中，來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣用來(lái)將熱量從所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中移除，所述排氣被引導(dǎo)到所述吸收式冷卻系統(tǒng)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作電機(jī)系統(tǒng)的方法，還包括將所述排氣的一部分遠(yuǎn)離于所述吸收式冷卻系統(tǒng)分流以避免過(guò)加熱所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的操作電機(jī)系統(tǒng)的方法，還包括將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻流體循環(huán)通過(guò)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并且使用由所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 流體吸收的熱量加熱所述工作流體以驅(qū)動(dòng)所述吸收式冷卻系統(tǒng)。
全文摘要
一種電機(jī)系統(tǒng)，包括電馬達(dá)；以及吸收式冷卻系統(tǒng)，所述吸收式冷卻系統(tǒng)由所述電馬達(dá)產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)并且配置為將初級(jí)冷卻流體冷卻到比最終吸熱設(shè)備的環(huán)境溫度低的溫度，所述初級(jí)冷卻流體將熱量從所述電馬達(dá)中移除。還公開(kāi)的是一種用于操作所述電機(jī)系統(tǒng)的方法。
文檔編號(hào)H02K9/12GK103119837SQ201180046410
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者A·克雷維斯頓 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司