CN101779095A

CN101779095A - 使用冷媒的冷却器

Info

Publication number: CN101779095A
Application number: CN200880103178A
Authority: CN
Inventors: 朝仓健
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: JP4293269B2; WO2009022700A1; JP2009045969A; EP2177858A1; EP2177858A4; EP2177858B1; US20100206517A1; US8561676B2; CN101779095B

Abstract

设置在PCU 12上的冷却器20具有底板22、顶板28、以及配置在它们之间的外壳30，外壳30具有用于使冷媒流经其内部的流入侧管32和流出侧管34。在底板22上设置有用于将冷却器20固定在PCU 12的适当的部位上的固定孔36、38。在固定孔38和流出侧管34之间设置有切口部42，所述切口部42用于在底板22上局部地降低刚性以使得当对冷却器20施加了冲击力时外壳30不会发生破损。也可以在设置有固定孔36的部分和流入侧管32之间设置切口部40。

Description

使用冷媒的冷却器

技术领域

本发明涉及使用冷媒的冷却器，特别是涉及使用冷媒来冷却发热体的冷却器。

背景技术

在安装有旋转电机的车辆上设置有旋转电机、蓄电装置等电器设备的电力控制单元(Power Control Unit：PCU)。由于PCU包括以高压大功率工作并进行电力变换的逆变器电路，因此为了对该逆变器电路进行冷却而使用冷却器，所述冷却器通过使冷媒循环来散发热量。该PCU由于安装在车辆上，因此需要考虑冲击。

例如，在专利文件1中指出：在电动车中，PCU的冷却流路模块(block)有散热片等，并且其刚性高，因此有可能降低车辆碰撞时的冲击吸收效果。因此，提出了将冷却流路模块分割成两个并通过刚性低的接合部件来连接两者的结构。由此，能够以本来就具有的缓冲区来有效地承受并阻隔车辆碰撞时的冲击。

另外，在专利文件2中，作为车辆用辅助部件的安装构造而公开了以下构造：在刚性高的悬架钟形罩的前方以在俯视图中倾斜的方式配置逆变器，并且通过锁紧杆来支撑该逆变器。一旦对此处施加了冲击，则该逆变器被悬架钟形罩引导，逆变器的后退被阻止，逆变器在沿着趾板的方向上向车宽方向旋转，由此能够避免冲击被施加给趾板，其中所述趾板为逆变器与车厢之间的间隔部。

专利文件1：日本专利文件特开2006-82570号公报；

专利文件2：日本专利文件特开2001-97052号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

在现有技术中，当冲击等外力作用在冷媒供应部或冷媒排出部上时，冷媒可能会从冷却器泄漏，其中所述冷媒供应部为向冷却器导入冷媒的导入部，所述冷媒排出部为从冷却器导出冷媒的导出部。

本发明的目的在于提供一种使用冷媒的冷却器，所述冷却器即使在由于冲击等而产生的外力作用在冷媒的导入部或排出部上时也能够抑制冷媒的泄漏。

用于解决问题的手段

本发明的使用冷媒的冷却器是冷却发热体的冷却器，其特征在于，包括：外壳，从冷媒导入部导入冷媒，并从冷媒排出部排出冷媒；以及优先变形部位，在外壳上形成在冷媒导入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，在有外力作用时优先于其他部位发生变形。

另外，本发明的使用冷媒的冷却器是冷却发热体的冷却器，其特征在于，包括：冷媒流经的外壳；固定部，用于将外壳固定在外部上，在没有冷媒流经的部位从外壳的外形突出设置；导入部，具有从外壳的外形突出的形状，将冷媒导入外壳；排出部，具有从外壳的外形突出的形状，将冷媒从外壳排出；以及低刚性部分，在外壳上设置在导入部或排出部中的至少一者的附近并设置在与固定部不同的部分上，该低刚性部分是使外壳的刚性局部地降低并在有外力作用时优先于其他部位发生变形的优先变形部位。

另外，本发明的使用冷媒的冷却器优选的是，在低刚性部分和固定部之间设置有切口部，所述切口部沿着导入部或排出部的突出形状设置。

另外，本发明的使用冷媒的冷却器优选的是，低刚性部分沿着导入部或排出部的突出形状设置，是板的厚度比其他部分薄的部分。

发明的效果

根据上述构成方式中的至少一个，使用冷媒的冷却器具有优先变形部位，所述优先变形部位形成在外壳的冷媒导入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，并且当有外力作用时优先于其他部位发生变形。由此，当有外力作用时，能够抑制冷媒从冷却器泄漏。

另外，根据上述构成方式中的至少一个，使用冷媒的冷却器设置有低刚性部分，所述低刚性部分设置在导入部或排出部中的至少一者的附近并设置在与固定部不同的部分上，并且是使外壳的刚性局部地变低而在有外力作用时优先于其他部位发生变形的优先变形部位。例如，即使对冷却器施加外力、从导入部或排出部作用了使外壳变形的力，也会在低刚性部分发生变形，其中所述导入部或排出部从外壳突出。由此，能够抑制冷媒从冷却器泄漏。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式的冷却器配置在安装于混合动力汽车上的PCU中的情况的俯视图；

图2是与图1对应的正面图；

图3是本发明的实施方式中的冷却器的剖面图；

图4是与图3对应的底面图；

图5是表示当对本发明的实施方式的冷却器施加了冲击力F时的情况的图；

图6是表示当对现有技术的结构的冷却器施加了冲击力F时的情况的图。

符号说明：

10车辆

12PCU

14变换器盒

16螺栓

18冷媒

20、21冷却器

22底板

23、25突出部

24、26、27、29固定部

28顶板

30外壳

32流入侧管

34流出侧管

36、38固定孔

40、42切口部

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施方式进行详细的说明。以下说明安装有发动机和旋转电机的混合动力汽车中的PCU的冷却器，但只要是在受到冲击的情况下可能发生破损的冷却器就可以适用本发明，所述冷却器可以是PCU用的冷却器之外的冷却器，也可以是安装在混合动力汽车上的冷却器之外的冷却器。另外，作为冷却器所受到的冲击而说明车辆在其前部受到侧向撞击的情况，但是根据冷却器的配置，也可以是受到来自此外的方向的冲击的情况。

图1是说明安装在车辆10上的PCU 12中的冷却器20的配置情况的俯视图。图2是与图1对应的正面图。车辆10是安装有未图示的发动机和旋转电机并能够以该发动机和旋转电机为动力源来行驶的混合动力汽车。并且，设置有与旋转电机连接的PCU 12，例如配置在容纳发动机和旋转电机的车辆前部的发动机舱中。例如在仅安装有通常的汽油发动机的车辆中，PCU 12的配置场所可以使用配置有低压蓄电池的蓄电池托架。在这种情况下，可以将低压蓄电池改为配置在其他的场所，例如车辆后部。

PCU 12是将连接、配置在高压蓄电池等电源和旋转电机之间的电路元件汇集起来而单元化了的部件。PCU 12包括以下电路元件：在PCU 12与高压蓄电池之间进行升压等电压变换的高压电压变换器、在高压电压变换器和旋转电机之间进行直流电力和交流电力的变换的逆变器电路、在PCU12与低压蓄电池之间进行降压等电压变换的低压用DC/DC变换器、以及旋转电机控制电路等。并且，由于作为构成电压变换器、逆变器电路的开关元件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、以及高压二极管等在工作时发热，因此在PCU 12的内部设置有用于冷却这些部件的冷却器PCU 12。

PCU 12包括上述各电路元件和冷却器20并将其集中在一个单元盒内，但是也可以分成变换器子单元和逆变器子单元并将这些子单元汇集起来作为一个单元，其中所述变换器子单元集中了DC/DC变换器部分，所述逆变器子单元集中了高压电压变换器、逆变器电路、旋转电机控制电路的部分。在这种情况下，能够共用容纳子单元的部件，从而能够实现整体的小型化。例如，通过形成为以下结构而能够共用变换器盒：将变换器子单元容纳在变换器盒中并将其用变换器罩覆盖，另一方面在变换器盒的相反侧容纳逆变器子单元并将其用逆变器罩覆盖。

在这样来构成的情况下，作为逆变器子单元，在变换器盒上固定冷却器20，将IGBT、高压二极管等发热元件与冷却器20直接接触地配置，将其他的电路元件配置在其他的电路基板等上，并将这些部件用逆变器罩覆盖。

这样，冷却器20配置在PCU 12的内部，并且在其散热面上配置有IGBT、高压二极管等发热元件。实际上，高压电压变换器、逆变器电路的元件被形成为几个组件(module)，这多个组件作为发热组件而通过适当的固定部件以直接接触的方式被连接固定在冷却器20的散热面上。

在图1中表示了冲击力F。该冲击力F表示当车辆10例如在其前部侧向撞击路灯等杆时施加给车身的冲击力，根据图1可知，该冲击力F是对冷却器20从侧面施加的冲击力。后面将再次说明冲击力F和冷却器20之间的关系。

图2是为了表示冷却器20的外观图而将在车辆10的正面图中配置在PCU 12上的部件拆下后的图。从正面图如箭头所示那样拆下后的图为从上表面侧观察冷却器20的立体图。这里，从上表面侧观察意味着从车辆10的天花板侧观察，与图1的俯视图的含义相同。并且，从该从上表面侧观察的立体图如白箭头和旋转记号所示那样进行了变换之后所表示的图是将该从上表面侧观察的立体图旋转了180度后翻转上表面侧和下表面侧并从下表面侧观察的图。即，意味着在车辆10中从地表面侧观察。与图1的俯视图相对应地来说，该图相当于底面图。

如图2所示，冷却器20包括：底板22、顶板28、以及配置在这些部件之间的外壳(shell)30。在冷却器20上设置有用于使冷媒流过的流入侧管32、流出侧管34；用于将冷却器20固定在PCU 12的适当的部位上的固定孔36、38；以及设置在设置有固定孔38的部分和流出侧管34之间并用于在底板22上局部地降低刚性的切口部42。另外，也可以在设置固定孔36的部分和流入侧管32之间设置用于使底板22的刚性局部地变低的切口部40。

图3和图4表示了冷却器20的详细结构。图3为剖面图，图4为底面图。底面图是与从图2中的下表面侧观察时的立体图相对应地从下表面侧观察时的图。另外，图3是沿着图4中的A-A线截取的剖面图。以下，利用图1、图2的标号来进行说明。

外壳30是用于实现冷媒18在内部流动的冷媒循环的密闭容器。外壳30是俯视时形状为矩形的扁平的容器，并且在其一侧设置有流入侧管32，在另一侧设置有流出侧管34，其中所述流入侧管32是用于将冷媒18导入其内部的导入部，所述流出侧管34是用于将冷媒18向外部排出的排出部。因此，外壳30是除了流入侧管32的流入侧开口和流出侧管34的流出侧开口之外其他部分都从外部密闭的容器，冷媒18在该外壳30中流动。

作为该外壳30，可以使用以下外壳：使两个将热传导性好的材料成形为盘状而得到的部件相对，并将所述两个部件和另外通过拉深加工等成形而得到的流入侧管32和流出侧管34分别以不会泄漏流体的方式接合起来。作为材料，可以使用例如铝等金属材料，接合可以使用钎焊技术等金属间连接技术。

底板22和顶板28的俯视时的形状比外壳30的俯视时的形状大一圈，是以机械方式并以能够进行热传导的方式分别与外壳30的底表面和上表面连接、固定的平板。另外，底板22和顶板28具有用于将外壳30与外部固定的固定板的功能、以及配置发热组件的组件配置板的功能。在图2至图4中，省略了与冷却器20接触配置的发热组件的图示。

为了发挥该作为固定板的功能，底板22和顶板28不仅与外壳30的俯视时的形状相似并大一圈，而且具有比外壳30的外形突出的突出部。突出部是指在俯视图中在不存在外壳30的外形的部分上存在底板22或项板28的状态。

突出部有两种，一种是为了固定流入侧管32和流出侧管34而沿着这些管的伸出方向突出的部分。图4表示了底板22的、沿着流入侧管32从外壳30伸出的方向突出的突出部23、以及沿着流出侧管34从外壳30伸出的方向突出的突出部25。

突出部的另一种是作为用于将外壳30经由底板22、顶板28固定在外部上的固定部而突出的部分。图4表示了底板22的以下状态：在其大致呈矩形的俯视图的各四个角分别设置有用于开设固定孔的固定部。这些固定部是在底板22上比外壳30的外形进一步突出的部分。

在图4中特别表示了以下状态：在流入侧管32的附近设置有用于开设固定孔36的固定部24、在流出侧管34的附近设置有用于开设固定孔38的固定部26。与该固定部24、26相对应地在顶板28上也设置有比外壳30的外形进一步突出的固定部27、29，在其上设置有与底板22的固定孔36、38相对应的固定孔。

由于固定部在底板22、项板28上比外壳30的外形突出，因此能够利用设置在该固定部上的固定孔将底板22、顶板28相互连接起来。图3所示的螺栓16是在上述示例中用于将底板22、顶板28彼此固定在配置冷却器20的PCU 12的变换器盒14上的紧固部件。由此，冷却器20被可靠地固定在变换器盒14上。变换器盒14作为用于固定的基础部件而被设计成具有足够的刚性。

在图4中，流出侧管34的部分的突出部25和其附近的固定部26在通常情况下可以形成为一体的突出部，但是在两者之间设置有切口部42。切口部42沿着流出侧管34的伸出形状设置。该切口部42是在底板22上使其刚性局部地变低了的部分。这是为了：当流出侧管34在其轴向上受到来自外部的冲击力时，使突出部25相对于固定部26容易变形。

如上所述，作为在底板22上局部地降低了刚性、从而当流出侧管34在其轴向上受到来自外部的冲击力时突出部25容易局部地发生变形的结构，除了切口部42之外，也可以使突出部25的部分的板的厚度比其他部分薄。

利用图5和图6来说明该结构的作用。以下，对与图1至图4相同的部件标注相同的标号并省略详细的说明。另外，以下利用图1至图4的标号来进行说明。图5表示了通过图3和图4说明的冷却器20的右半部分的结构，是表示当对流出侧管34施加了冲击力F时的情况的图。图6表示了具有现有技术中的结构、即在底板22等上未设置切口部40的结构的冷却器21的图，其中所述切口部40是使刚性局部地变低的部分。图6是与图5同样地表示了当对流出侧管34施加了冲击力F时的情况的图。另外，冲击力F是通过图1说明的由于车辆10在其前部受到侧向撞击而施加给车身的冲击力，对于冷却器20来说是对于流出侧管34向流出侧管34的轴向施加的冲击力，因此在这里与图1同样地表示为冲击力F。

在图5中，一旦对冷却器20施加了冲击力F，则流出侧管34被压入，此时以抬起外壳30的端部的方式变形。在图5中，以箭头表示了流出侧管34和外壳30被抬起而变形的方向。此时，固定部26被螺栓16可靠地固定在变换器盒14上而不会被抬起。另一方面，在固定部26和突出部25之间设置有在底板22上使刚性局部地变低的切口部42，因此一旦抬起了外壳30的端部，则例如通过钎焊技术等固定在流出侧管34上的突出部25也可以被抬起。因此，即使在对流出侧管34施加了冲击力F并随之施加了抬起外壳30的变形力时，也会由于切口部42的作用而能够与固定部26的固定力无关地使外壳30比较自由地发生变形，因此不会有过大的力施加在外壳30的材料上，从而能够抑制外壳30的破损。

在为了比较而进行图示的图6中表示了现有技术的结构，即表示了具有在底板22等上未设置切口部40的结构的冷却器21，其中所述切口部40是使底板22等的刚性局部地变低的部分。由于在该冷却器21上未设置切口部40，因此通过图4说明的突出部25和固定部26连续而成为一体。在固定部26中，在螺栓16处可靠地固定了变换器盒14、底板22、顶板28。因此，例如通过钎焊技术等固定在流出侧管34上的突出部25也被可靠地固定在变换器盒14等上。

在该状态下，一旦对冷却器21施加了冲击力F，则流出侧管34被压入，此时以抬起外壳30的端部的方式变形。在图6中，也通过箭头表示了流出侧管34的变形方向。此时，外壳30也被施加了将其抬起的变形力，然而外壳30的下侧通过钎焊技术等被可靠地固定在突出部25上，该突出部25如上所述通过螺栓16被可靠地固定在变换器盒14上。因此，外壳30的下侧、即靠近底板22的一侧被固定在变换器盒14上而基本上无法发生变形。另一方面，外壳30的上侧、即靠近顶板28的一侧随着流出侧管34的变形而被施加被抬起的变形力。结果，外壳30的端部被施加大的应力，由此如图6的B部分所示那样外壳30可能会发生破损。如果外壳30发生了破损而在与外部之间开孔，则有可能出现以下的不利后果：冷媒18从该孔向外部流出并侵入到PCU 12的内部，从而与IGBT等高压工作元件接触。

另一方面，如通过图5说明的那样，在底板22上局部地设置刚性低的部分，形成为固定有流出侧管34的突出部25容易发生变形的结构，由此即使对冷却器20施加了冲击力F，也能够抑制外壳30的破损。

作为当冷却器20从外部受到了冲击力时外壳30不会损伤的结构，如果有必要的话可以在底板22、顶板28的适当的其他部分处局部地使刚性变低。在图4中表示了在流入侧管32的附近也设置有切口部40的例子。也可以在顶板28上设置同样的切口部。当然，也可以设置板的厚度局部地变薄的部分来代替切口部。

产业上的可利用性

冷却器20适用于设置在可能会受到冲击的位置上的冷却器，例如适用于混合动力汽车的电力控制单元用的冷却器。

Claims

1.一种使用冷媒的冷却器，用于冷却发热体，其特征在于，包括：

外壳，从冷媒导入部导入冷媒，并从冷媒排出部排出冷媒；以及

优先变形部位，在外壳上形成在冷媒导入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，在有外力作用时优先于其他部位发生变形。

2.一种使用冷媒的冷却器，用于冷却发热体，其特征在于，包括：

冷媒流经的外壳；

固定部，用于将外壳固定在外部上，在没有冷媒流经的部位从外壳的外形突出设置；

导入部，具有从外壳的外形突出的形状，将冷媒导入外壳；

排出部，具有从外壳的外形突出的形状，将冷媒从外壳排出；以及

低刚性部分，在外壳上设置在导入部或排出部中的至少一者的附近并设置在与固定部不同的部分上，该低刚性部分是使外壳的刚性局部地降低并在有外力作用时优先于其他部位发生变形的优先变形部位。

3.如权利要求2所述的使用冷媒的冷却器，其特征在于，

在低刚性部分和固定部之间设置有切口部，所述切口部沿着导入部或排出部的突出形状设置。

4.如权利要求2所述的使用冷媒的冷却器，其特征在于，

低刚性部分沿着导入部或排出部的突出形状设置，是板的厚度比其他部分薄的部分。