本文首发于微信公众号“RideIP玩转知识产权”(ID:RideIP0606)
2003年7月,通用汽车公司结束了其EV1项目并销毁了电动汽车后,埃伯哈德和塔彭宁受到启发后创建特斯拉。他们试图证明电动车比燃油车更好、更快、并拥有更多驾驶乐趣。
现在,Tesla 不仅制造纯电动汽车,还可以生产能够无限扩容的清洁能源收集及储存产品。Tesla 相信,让世界越早摆脱对化石燃料的依赖,向零排放迈进,人类的前景就会更美好。
从2008年初的Model S,到2018年的Model X,以及2017年量产的更具亲民的Model 3,每一款都傲视群雄。
Tesla 还在继续生产更多外形酷炫且价格亲民的产品,加速实现清洁交通和清洁能源的广泛运用。
上期,乘法君写了一篇有关特斯拉利用弹性大的断路器改善电池自燃问题的专利技术文章,引发行业内的技术咖们热议。
于是乎,乘法君又检索了特斯拉近日公开的一项发明专利(CN201780047293.0,一种集成冷却剂瓶组件,公开日期2019年4月2日),针对现有技术冷却剂储存器与其他部件连接时接口多、故障率高、组装费时费力等缺陷进行了改进。
现有的技术方案
电动机可以生成相当大的热量,尺寸和重量约束与高功率输出需求相耦合的车辆牵引电机更是如此。电动机过热会导致电机绕组绝缘迅速退化。电动机温度每上升10摄氏度,绝缘寿命就会减少一半。
电动机过热引起的另一问题是转子中的永磁体在过热时会失去其磁性,导致效率损失。对于感应电机,铜绕组的温度升高会降低感应电机的效率:温度每升高10摄氏度,铜电阻率就会增加4%。
因此,重要的是要冷却内部电机部件(例如,转子)以及外部电机部件(例如,壳体、定子)。
电动机可能经受范围宽泛的环境温度、湿度水平和/或灰尘/污垢水平,所以电动机冷却系统的架构必须在周围的操作环境中具有大变化的情况下有效地操作。
用于车辆内各种部件冷却的现有技术解决方案通常包括冷却剂储存器,其存储一些特殊材料的冷却剂,该冷却剂经由软管传递到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定位的一个或多个其他部件互连。这种现有技术的实现方式提供了大量的连接、软管、紧固件等,并且还在整个热系统内提供了大量可能的故障点。
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方式可能非常耗时且劳动强度高。
例如,现有技术的冷却剂储存器组件通常需要将多个分立部件安装到车辆、互连用于不同部件的多个电连接器、以及连接多个软管和软管夹具以将冷却剂流到位于不同的相应位置中的这些各种部件。
这些部件的多面构造和组装费时,并且在软管、夹具、电气连接等中产生多个潜在故障点。
焊接典型的冷却剂瓶容纳部分的需要通常使沿着结构的入口通道和出口通道的多个焊接点成为必要,使得来自焊接过程的焊接线和残留物被引入到入口和出口的流动通道中,从而损害通道的平滑性和流动性并降低液体流过通道的效率。
解读:现有技术需要使用具有多个连接口的结构,连接复杂,故障概率高、且组装时费时费力;此外,多个连接口的结合工艺(如焊接)可能导致焊接相关物流入通道中,损害通道的平滑性和流动性。
特斯拉的技术发明
图1所示为基于本发明构造和操作的驱动电机冷却系统和电池加热系统的部件的示例200。驱动电机冷却系统包括驱动电机流体泵系统202,驱动电机流体泵系统 202具有驱动电机流体泵204、冷却剂储存器206、以及电子器件208。
在图2所示的实施例中,流体是油。驱动电机流体泵204在驱动电机102A和/或102B、流体储存器206和热交换器210 之间泵送流体。
热交换器210将热量从基于油的驱动电机流体与基于水的冷却剂或基于醇的冷却剂进行热量交换,并且将基于水的冷却剂或基于醇的冷却剂路由到散热器 212以用于冷却。
驱动电机流体泵204由电子器件208控制。热交换器210耦合到与电池106的部件相邻或流经电池106的部件的冷却剂管214。
图1
图2所示为根据本发明的用于在热系统内使用的储存器的示例301的图。在该示例301中,储存器206-1包括一个或多个接口,部件320-1和320-2中的一个或多个部件可以在该一个或多个接口处与储存器206-1耦合、附接和/或连接。
另外,储存器 206-1可以可选地包括一个或多个软管接口340-1,一个或多个软管可以在该一个或多个软管接口340-1处与储存器206-1耦合、附接和/或连接。储存器206-1允许一个或多个部件的集成以及允许一个或多个其他部件的基于软管的接口。
此外,储存器206-1包括集成通道330-1,液体介质经由该集成通道330-1在部件320-1和320-2之间输送。集成通道330-1在其制造、模制、生成等期间形成在储存器206-1的至少一部分内。
也就是说,在制造储存器2061期间,集成通道330-1形成在其中并且形成在部件320-1和320-2可以在其处连接的接口之间。然后,当部件320-1和320-2中的一个或两者与储存器206-1接口接合时,集成通道330-1 提供部件320-1和320-2之间的互连。
图2
解读:通过在储存器本体内集成的集成通道,可以将液体介质的流动直接引导到与冷却剂瓶集成的各种部件(例如,诸如冷冻器、电池泵、动力系泵等)中。
这不需要将这些部件单独地附接到车辆上并且经由软管和夹具将这些部件附接到储存器上。如此,基于整体储存器设计结构生成的集成冷却剂瓶组件,可以相对容易地螺栓连接到车辆并安装在车辆内。
此外,与需要每个相应的电气部件经由单独的相应电连接器的耗时连接相反,这种集成冷却剂瓶组件可以使用单个电连接器连接到这种车辆的电气系统。
图3
图3为进一步说明本发明提出的储存器用于在热系统内的另一示例401的结构示意图。储存器206-5包括储存器的第一分段206-5和储存器的第二分段206-6,它们在第一储存器接口304-1处结合在一起以形成储存器206-5的一部分。
储存器206-5包括储存器206-5的另一分段,储存器206-5的另一分段在第二储存器接口304-2处结合到储存器的第二分段206-6,以形成储存器206-5的另一部分。
一般而言,储存器的任何数目(例如,两个或更多个)的不同分段可以在任何期望数目的储存器接口(例如,第一储存器接口304-1、第二储存器接 口304-2直至第n个储存器接口304-3)处结合在一起。
图4
图4所示为根据本发明的用于在热系统内使用的储存器的另一示例900的图,包括储存器的第一分段206-13和储存器的第二分段206-14,当彼此结合实现时,形成储存器。
可以使用任何期望方式(例如,焊接接口、胶合接口、 热模制接口、等)实现储存器接口处的连接、耦合、结合等,其中储存器的第一分段206-13和储存器的第二分段206-14在该储存器接口处结合。
部件320-12(例如,泵)被配置为基于部件安装接口610-2安装到储存器的第二分段206-14。部件320-13(例如,另一个泵)被配置为基于部件安装接口610-3安装到储存器的第二分段206-14。
部件320-12(例如,泵)和部件320-13(例如,另一个泵)操作以便于冷却剂在整个冷却剂系统内以不同的相应速率(例如,基于来自冷却剂系统的电子器件的控制信令)流动。
解读:储存器包括多个接口,在该多个接口处,可以实现各种部件以与储存器和储存器所属的热系统配合操作。图4所示具体给出了一个或多个部件如何配合操作以与储存器结合用作部件安装接口。
总结:特斯拉提出的发明技术方案,通过将现有技术中各部件与储存器的大量连接口(软管),使用储存器内部的集成通道代替,从而大大降低了现有技术中所述连接口(软管)的使用。
这种整体式储存器结构不仅解决了现有技术中因连接口(软管)多而导致的连接复杂、故障概率高以及容易遗留焊接相关物的缺陷,还可以在此基础上使用单独的电连接口,与车辆的电气系统相连,大大减轻了组装过程的人力物力消耗,提高了组装效率。
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