CN101916747A - 电动汽车控制器用igbt散热结构及相关部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车控制器用IGBT散热结构，包括热管、散热底板和用于安设至IGBT底部的密封盖板，热管具有内腔，内腔中具有相变材料，散热底板安设在密封盖板上从而在密封盖板和散热底板之间形成内部容纳腔，热管安设在内部容纳腔中，且热管的管壁分别与密封盖板和散热底板紧密接触，较佳地，散热底板上设置有至少一个凸部，凸部的内部中空，构成内部容纳腔的至少一部分，热管的底部为圆盘形底座，与密封盖板紧密接触，还包括导热材料、密封垫和辅助散热装置，还提供了相关的热管和散热底板，本发明的电动汽车控制器用IGBT散热结构设计巧妙，提高了IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

Description

电动汽车控制器用IGBT散热结构及相关部件

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动系统技术领域，特别涉及电动汽车电驱系统电机控制器技术领域，具体是一种电动汽车控制器用IGBT散热结构及相关部件。

背景技术

随着环保问题被社会越来越多的关注，燃油汽车被新能源汽车代替也成为大势所趋，纯电动汽车随即得到了前所未有的发展机遇。电动汽车需要具有体积小、重量轻等特点。驱动电机控制器作为电动车核心部件，控制器性能决定整车安全性和可靠性。IGBT作为控制器核心部件之一，散热性能直接影响IGBT使用寿命和可靠性，所以非常有必要优化IGBT散热系统提高整车性能。

热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸汽在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

因此，期望结合热管技术提供一种电动汽车控制器用IGBT散热结构，以增加散热性能，提高控制器稳定性。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电动汽车控制器用IGBT散热结构及相关部件，该电动汽车控制器用IGBT散热结构设计巧妙，提高了IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特点是，包括热管、散热底板和用于安设至所述IGBT底部的密封盖板，所述热管具有内腔，所述内腔中具有相变材料，所述散热底板安设在所述密封盖板上从而在所述密封盖板和所述散热底板之间形成内部容纳腔，所述热管安设在所述内部容纳腔中，且所述热管的管壁分别与所述密封盖板和所述散热底板紧密接触。

较佳地，所述散热底板上设置有至少一个凸部，所述凸部的内部中空，构成所述内部容纳腔的至少一部分，所述热管设置在所述凸部中且所述热管的管壁分别与所述密封盖板和所述凸部的内壁紧密接触。

更佳地，所述凸部为倒置的试管形状，相应的，所述热管的上部为倒置的试管形状，所述热管的上部的管壁与所述凸部的内壁紧密接触，所述热管的底部的管壁与所述密封盖板紧密接触。

较佳地，所述热管的底部为圆盘形底座，所述圆盘形底座与所述密封盖板紧密接触。

较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括导热材料，所述导热材料分别设置在所述热管的管壁与所述密封盖板和所述散热底板之间。

更佳地，所述导热材料是导热硅脂。

较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括密封垫，所述密封垫设置在所述散热底板和所述密封盖板之间。

更佳地，所述密封垫是石棉垫。

较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括辅助散热装置，所述辅助散热装置与所述散热底板配合设置用于将所述散热底板的热量导出。

更佳地，所述辅助散热装置是风扇，所述风扇朝向所述散热底板。

更佳地，所述辅助散热装置是水槽，所述散热底板至少部分浸在所述水槽中。

在本发明的第二方面，提供了一种热管，其特点是，所述热管用于上述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，所述热管包括上部和底部，所述底部为圆盘形底座，所述上部的下边沿向下向外延伸从而与所述圆盘形底座的圆周边缘连接。

较佳地，所述上部为倒置的试管形状。

在本发明的第三方面，提供了一种散热底板，其特点是，所述散热底板用于上述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，所述散热底板上设置有至少一个凸部，所述凸部的内部中空。

较佳地，所述凸部为倒置的试管形状。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过安设至所述IGBT底部的密封盖板将IGBT的热量传递给与密封盖板紧密接触的热管，热管内的相变材料受热开始汽化，汽化所吸收的热量从底部传导到顶部受冷开始液化，液化所释放的热量经散热底板散发出被冷空气或冷液体带走，同时液化的液体在重力作用下流入热管底部再继续下一个循环，设计巧妙，提高了IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

2、本发明的所述热管的底部为圆盘形底座，所述圆盘形底座与所述密封盖板紧密接触，有利于从密封盖板吸收热量，从而将IGBT内部的热量迅速导出，从而提高IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

3、本发明的所述散热底板上设置有至少一个凸部，所述凸部的内部中空，从而增大与外界的接触面积，进而将从热管吸收过来的热量迅速导走，从而提高IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明的电动汽车控制器用IGBT散热结构的一具体实施例的立体示意图。

图2是图1所示的具体实施例的主视示意图。

图3是图2所示的具体实施例的局部剖视示意图。

图4是图3中热管的放大示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

请参见图1-4所示，本发明的电动汽车控制器用IGBT散热结构包括散热底板1、热管2和用于安设至所述IGBT6底部的密封盖板5，所述热管2具有内腔3，所述内腔3中具有相变材料4，所述散热底板1安设在所述密封盖板5上从而在所述密封盖板5和所述散热底板1之间形成内部容纳腔7，所述热管2安设在所述内部容纳腔7中，且所述热管2的管壁分别与所述密封盖板5和所述散热底板1紧密接触。可以是全部管壁也可以是管壁的一部分比如大部分分别与所述密封盖板5和所述散热底板1紧密接触。

所述散热底板1的形状可以是任意合适的形状，只要散热底板1安设在所述密封盖板5上后两者之间形成内部容纳腔7即可。较佳地，所述散热底板1上设置有至少一个凸部8，所述凸部8的内部中空，构成所述内部容纳腔7的至少一部分，所述热管2设置在所述凸部8中且所述热管2的管壁分别与所述密封盖板5和所述凸部8的内壁紧密接触。请参见图1-3所示，在本发明的具体实施例中，所述散热底板1上设置有18个凸部8，每排6个，共3排。

所述凸部8的形状可以是任意合适的形状，只要热管2的管壁与凸部8的内壁紧密接触即可。所述热管2包括上部(未标出)和底部(未标出)，所述上部连接在所述底部上。请参见图3-4所示，在本发明的具体实施例中，所述凸部8为倒置的试管形状，相应的，所述热管2的上部为倒置的试管形状，所述热管2的上部的管壁与所述凸部8的内壁紧密接触，所述热管2的底部的管壁与所述密封盖板5紧密接触。

所述热管2的底部可以是任意合适的形状，只要其与密封盖板5紧密接触即可。请参见图3-4所示，在本发明的具体实施例中，所述热管2的底部为圆盘形底座9，所述圆盘形底座9与所述密封盖板5紧密接触。所述热管2的具有倒置的试管形状的上部的下边沿向下向外延伸从而与所述圆盘形底座9的圆周边缘连接。

所述热管2的管壁与所述密封盖板5和所述散热底板1之间可以直接接触，较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括导热材料(未示出)，所述导热材料分别设置在所述热管2的管壁与所述密封盖板5和所述散热底板1之间。通过导热材料紧密接触。在本发明的具体实施例中，所述导热材料是导热硅脂。

所述散热底板1和所述密封盖板5可以直接接触安装。较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括密封垫10，所述密封垫10设置在所述散热底板1和所述密封盖板5之间。请参见图3所示，在本发明的具体实施例中，所述密封垫10是石棉垫。

所述散热底板1和所述密封盖板5可以通过任何合适方式连接，请参见图3所示，在本发明的具体实施例中，所述散热底板1和所述密封盖板5通过固定螺栓11固定连接。

较佳地，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括辅助散热装置(未示出)，所述辅助散热装置与所述散热底板1配合设置用于将所述散热底板1的热量导出。例如，所述辅助散热装置是风扇，所述风扇朝向所述散热底板1。或者，所述辅助散热装置是水槽，所述散热底板1至少部分浸在所述水槽中。

本发明使用时，将IGBT6的底部与密封盖板5安设在一起，可以采用任何合适的方式，比如可以通过螺丝连接，IGBT6的底部和密封盖板5之间也可以设置导热材料，比如导热硅脂，每块IGBT6的底部有6根热管2为其散热，如图1所示。工作时，IGBT6倒置，IGBT6的底部传出的热量通过密封盖板5传向热管2，此时热管2中的相变材料4开始汽化，汽化所吸收的热量从底部传导到顶部受冷开始液化，液化所释放的热量经散热底板1散发出被冷空气或冷液体带走，同时液化的液体在重力作用下流入热管2底部再继续下一个循环。同时外部可以配风扇或者是水槽来加强散热效果。

可以理解的是，上述散热底板1可以铸造而成，凸部8的管型腔的内壁由成型铰刀加工，以便跟热管2的外壁相配合，热管2的圆角与散热底板1的管型腔的倒角相接处，起到限位的作用，密封盖板5与散热底板1之间有密封用的石棉垫，石棉垫被挤压后的变形量可以消除热管2连同散热底板1与密封盖板5之间的间隙，并且两者之间也涂有散热硅脂。热管2内的工作介质为酒精，将IGBT6的温度控制在40℃-50℃左右。

本发明通过采用上小下大的热管2，热管2的上小下大的造型，有益于大端吸收热量，提高IGBT6风冷散热的效率，最终提高整车控制器稳定性。

综上，本发明的电动汽车控制器用IGBT散热结构设计巧妙，提高了IGBT散热性、稳定性和可靠性，最终提高了控制器性能，且结构简单，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (11)

1.一种电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，包括热管、散热底板和用于安设至所述IGBT底部的密封盖板，所述热管具有内腔，所述内腔中具有相变材料，所述散热底板安设在所述密封盖板上从而在所述密封盖板和所述散热底板之间形成内部容纳腔，所述热管安设在所述内部容纳腔中，且所述热管的管壁分别与所述密封盖板和所述散热底板紧密接触。

2.根据权利要求1所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述散热底板上设置有至少一个凸部，所述凸部的内部中空，构成所述内部容纳腔的至少一部分，所述热管设置在所述凸部中且所述热管的管壁分别与所述密封盖板和所述凸部的内壁紧密接触。

3.根据权利要求2所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述凸部为倒置的试管形状，相应的，所述热管的上部为倒置的试管形状，所述热管的上部的管壁与所述凸部的内壁紧密接触，所述热管的底部的管壁与所述密封盖板紧密接触。

4.根据权利要求1所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述热管的底部为圆盘形底座，所述圆盘形底座与所述密封盖板紧密接触。

5.根据权利要求1所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括导热材料，所述导热材料分别设置在所述热管的管壁与所述密封盖板和所述散热底板之间。

6.根据权利要求1所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括密封垫，所述密封垫设置在所述散热底板和所述密封盖板之间。

7.根据权利要求1所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，其特征在于，所述电动汽车控制器用IGBT散热结构还包括辅助散热装置，所述辅助散热装置与所述散热底板配合设置用于将所述散热底板的热量导出。

8.一种热管，其特征在于，所述热管用于根据权利要求1-7任一所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，所述热管包括上部和底部，所述底部为圆盘形底座，所述上部的下边沿向下向外延伸从而与所述圆盘形底座的圆周边缘连接。

9.根据权利要求8所述的热管，其特征在于，所述上部为倒置的试管形状。

10.一种散热底板，其特征在于，所述散热底板用于根据权利要求1-7任一所述的电动汽车控制器用IGBT散热结构，所述散热底板上设置有至少一个凸部，所述凸部的内部中空。

11.根据权利要求10所述的散热底板，其特征在于，所述凸部为倒置的试管形状。

Images