CN109302083B - 堆叠式逆变器 - Google Patents

Abstract

一种堆叠式逆变器，用于将一直流电源输出的直流电转换为交流电以输出至一电机，该堆叠式逆变器包含一散热模组、两个电力模组、一电流输出传导单元，及一电流输出传导单元。该散热模组包括一散热框架，该散热框架呈镂空状并界定出一液体流道，该液体流道具有两个分别位于上、下端的开口、一第一进液口，及一第一出液口。所述电力模组分别叠置于该散热框架上下两侧。每一电力模组包括一第一面、一相反于该第一面的第二面。所述电力模组的第二面彼此相对且分别覆盖并封闭所述开口。

Description

堆叠式逆变器

技术领域

本发明涉及一种逆变器，特别是涉及一种具有散热模组的堆叠式逆变器。

背景技术

一般车用的逆变器，是使用绝缘栅双极电晶体(Insulated Gate BipolarTransistor,简称IGBT)模组将直流电变换为交流电输出以供其他电器元件使用。一般而言，车用逆变器通常具有一水冷散热模组，该水冷散热模组用于冷却IGBT模组运作时产生的高热。欲加大逆变器可输出的功率时，现有做法是并联两组相同规格的IGBT模组，以提高逆变器的输出电流及功率，然而，前述设计方式会造成水冷散热模组的结构复杂度增加，以及提高制造的成本，并且也易造成两组IGBT模组经冷却后的温度有所差异。

此外，现有水冷散热模组一般只有单一方向的出液口与进液口，受限于出液口及进液口的位置，使得后续在整车配置时易发生水管路线难以连接到出液口或进液口的问题，并且也易增加水管路线所需的安装空间。再者，若该水冷散热模组与水管路线之间无法相互配合，则该水冷散热模组之进出液口将需要重新设计，进而造成开发费用于及开发时间的浪费。因此，现有水冷散热模组的出液口及进液口位置无法因应不同的车辆结构而弹性地进行变化。

发明内容

本发明之其中一目的在于提供一种以结构简单的散热模组达成散热需求的堆叠式逆变器。

本发明之另一目的在于提供一种堆叠式逆变器，以单一组散热模组同时对两电力模组进行散热，使两电力模组冷却后的温度一致。

本发明之又一目的在于提供一种堆叠式逆变器，借由多个不同方向的进液口及出液口设计，能依照需求将入水管及出水管分别连接到所需位置的进液口及出液口，借此，除了能有效地节省散热模组的开发费用及时间之外，还能增加应用上的弹性以符合不同车辆的需求。

本发明堆叠式逆变器，用于将一直流电源输出的直流电转换为交流电以输出至一电机，该堆叠式逆变器包含一散热模组、两个电力模组、一电流输出传导单元，及一电流输出传导单元。该散热模组包括一散热框架，该散热框架呈镂空状并界定出一液体流道，该液体流道具有两个分别位于上、下端的开口、一第一进液口，及一第一出液口。所述电力模组分别叠置于该散热框架上下两侧。每一电力模组包括一第一面、一相反于该第一面的第二面、一输入电极单元，及一与该输入电极单元相间隔的输出电极单元。所述电力模组的第二面彼此相对且分别覆盖并封闭所述开口。该电流输入传导单元电连接于该直流电源及所述电力模组的所述输入电极单元之间。该电流输出传导单元电连接于所述输出电极单元及该电机之间。

本发明所述堆叠式逆变器，每一电力模组还包括一凸设于该第二面的散热件，该散热件经由对应的该开口穿伸入该液体流道内。

本发明所述堆叠式逆变器，该散热框架更界定出分别连通于该液体流道的一入流道，及一出流道，该入流道具有一与该第一进液口不同方向的第二进液口，该出流道具有一与该第一出液口不同方向的第二出液口。

本发明所述堆叠式逆变器，该液体流道沿一左右方向延伸，该入流道及该出流道分别沿一垂直于该左右方向的前后方向延伸。

本发明所述堆叠式逆变器，所述开口形状相同并且上下相互对称。

本发明所述堆叠式逆变器，该液体流道具有一连通于所述开口之间的散热区，及一连通于该散热区与该第一进液口之间的进液整流区。

本发明所述堆叠式逆变器，该散热模组更包括一阀门单元，该阀门单元可选择地阻断该第一进液口及该第二进液口其中之一，且该阀门单元可选择地阻断该第一出液口及该第二出液口其中之一。

本发明所述堆叠式逆变器，该阀门单元具有一用于控制该第一进液口的开启与封闭的第一封闭件、一用于控制该第二进液口的开启与封闭的第二封闭件、一用于控制该第一出液口的开启与封闭的第三封闭件，及一用于控制该第二出液口的开启与封闭的第四封闭件。

本发明所述堆叠式逆变器，该液体流道具有一连通于所述开口之间的散热区，及一连通于该散热区与该第一进液口之间的进液整流区。

本发明所述堆叠式逆变器，该第一进液口呈矩形，该进液整流区具有一与该第一进液口连通的外进液整流部、一与该散热区连通的内进液整流部，及一连通于该外进液整流部及该内进液整流部之间的渐缩部，该内进液整流部沿一垂直于左右方向的上下方向延伸的高度小于该外进液整流部沿该上下方向延伸的高度，该渐缩部沿该上下方向所取的截面积是由该外进液整流部朝该内进液整流部方向逐渐缩小，该入流道与该外进液整流部及该渐缩部相连通，该第二进液口呈圆形。

本发明的有益的效果在于：借由该液体流道位于上下两端的所述开口，使覆盖于所述开口的所述电力模组的第二面能同时借由液体散热，且由于所述电力模组是仅经由一条该液体流道进行冷却，

所以可使所述电力模组的温度差异一致。此外，在达到冷却目的的同时，因为该散热框架的结构简单，所以在制造成本上也相对地节省。

附图说明

图1是本发明堆叠式逆变器的一实施例与一薄膜电容电连接的一立体图；

图2是一立体分解图，说明该实施例与该薄膜电容的连接方式；

图3是一立体分解图，说明该实施例之一散热模组与两个电力模组的组装方式；

图4是沿图3中的IV－IV线所截取的一剖面图，说明该实施例的散热模组的一散热框架的内部结构；

图5是沿图3中的V－V线所截取的一剖面图，说明该实施例的散热框架的一液体流道；

图6是一俯视图，说明该实施例的散热框架在一种使用方式中与一阀门单元及一转接单元的配合情形；

图7是一类似图6的视图，说明该实施例的散热框架在另一种使用方式中与该阀门单元及该转接单元的配合情形；

图8是一类似图6的视图，说明该实施例的散热框架在一种使用方式中与该阀门单元及该转接单元的配合情形；

图9是一类似图6的视图，说明该实施例的散热框架在又一种使用方式中与该阀门单元及该转接单元的配合情形；

图10是该实施例之一侧视图；

图11是该实施例由另一视角观看之一立体图；及

图12是一局部剖面图，说明该实施例的电力模组的散热件经由开口穿伸入散热框架的液体流道内，以及冷却液在液体流道内流动并对散热件散热。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1与图2，本发明堆叠式逆变器10之一实施例，设置于一电动车(图未示)，用于将一直流电源输出的直流电转换为交流电以输出至一电机(图未示)，直流电源包含一薄膜电容20，薄膜电容20具有一第一输入正极201、一第一输入负极202、一第二输入正极203、一第二输入负极204、一第三输入正极205及一第三输入负极206，该堆叠式逆变器10包含一散热模组1、两个电力模组2、一电流输入传导单元3及一电流输出传导单元4。

参阅图3至图5，该散热模组1包括一散热框架11，该散热框架11呈镂空状并界定出一沿着一左右方向D1延伸的液体流道111，以及分别连通于该液体流道111的一入流道118与一出流道120。该液体流道111具有两个分别位于上、下端且形状相同并上下相互对称的开口112、一第一进液口113、一第一出液口114、一连通于所述开口112之间的散热区115，及一连通于该散热区115与该第一进液口113之间的进液整流区116。该进液整流区116具有一与该第一进液口113连通的外进液整流部116a、一与该散热区115连通的内进液整流部116b，及一连通于该外进液整流部116a及该内进液整流部116b之间的渐缩部116c。内进液整流部116b沿一垂直于左右方向D1的上下方向D3延伸的高度小于外进液整流部116a沿上下方向D3延伸的高度。渐缩部116c沿上下方向D3所取的截面积是由外进液整流部116a朝内进液整流部116b方向逐渐缩小。

该入流道118具有一与该第一进液口113不同方向的第二进液口119，该出流道120具有一与该第一出液口114不同方向的第二出液口121。该入流道118与该外进液整流部116a及该渐缩部116c相连通。经由第一进液口113流入的液体会依序流经外进液整流部116a、渐缩部116c以及内进液整流部116b，而经由第二进液口119流入的液体的一部分会依序流经外进液整流部116a、渐缩部116c以及内进液整流部116b，而另一部分会依序流经渐缩部116c以及内进液整流部116b，借由外进液整流部116a、渐缩部116c以及内进液整流部116b截面积由大逐渐变小的设计方式，能达到对液体整流的效果，有助于液体能平整地流入散热区115内。在本实施例中，该入流道118沿一垂直于该左右方向D1的前后方向D2延伸，也就是说，该入流道118的第二进液口119与该液体流道111的第一进液口113两者方向呈垂直，但该入流道118也可以沿着不同于该前后方向D2之其他方向延伸而成。换句话说，该入流道118的第二进液口119之方向也可为与该液体流道111的第一进液口113之方向不同的其他方向，不以两者互呈垂直的方式为限。另外，该第一进液口113呈方形，该第二进液口119呈圆形，但该第一进液口113与该第二进液口119也可以为不同于本实施例的其他形状，不以此为限。

在本实施例中，该散热框架11沿着该左右方向D1呈对称状，且该液体流道111还具有一连通于该散热区115与该第一出液口114之间的出液区117。该出液区117具有一与该第一出液口114连通的外出液部117a、一与该散热区115连通的内出液部117b，及一连通于该外出液部117a及该内出液部117b之间的连通部117c。内出液部117b沿上下方向D3延伸的高度小于外出液部117a沿上下方向D3延伸的高度。连通部117c沿上下方向D3所取的截面积是由内出液部117b朝外出液部117a方向逐渐变大。该出流道120沿该前后方向D2延伸且与该外出液部117a及该连通部117c相连通。也就是说，该出流道120的第二出液口121与该液体流道111的第一出液口114两者方向呈垂直。但需要说明的是，该出液区117的构造也可以为其他形式，不以本实施例为限。

参阅图3、图6至图9，该散热模组1还包括一阀门单元13及一转接单元14。该阀门单元13可选择地阻断该第一进液口113及该第二进液口119其中之一，且该阀门单元13可选择地阻断该第一出液口114及该第二出液口120其中之一。该阀门单元13具有一可拆卸地组装于散热框架11以控制该第一进液口113的开启与封闭的第一封闭件131、一可拆卸地组装于散热框架11以控制该第二进液口119的开启与封闭的第二封闭件132、一可拆卸地组装于散热框架11以控制该第一出液口114的开启与封闭的第三封闭件133，及一可拆卸地组装于散热框架11以控制该第二出液口121的开启与封闭的第四封闭件134。在本实施例中，第一封闭件131及第三封闭件133分别为一可供使用者通过螺锁方式锁固于散热框架11上或是由散热框架11上拆卸的封盖，第二封闭件132为一可供使用者塞入该第二进液口119内或拆离该第二进液口119的封盖，第四封闭件134为一可供使用者塞入该第二出液口121内或拆离该第二出液口121的封盖。

该转接单元14具有一可拆卸地组装于散热框架11且用于连通该第一进液口113与车用冷却液管线(图未示)的第一进液转接件141、一可拆卸地组装于该第二进液口119且用于连通该第二进液口119与车用冷却液管线的第二进液转接件142、一可拆卸地组装于散热框架11且用于连通该第一出液口114与车用冷却液管线的第一出液转接件143，及一可拆卸地组装于该第二出液口121且用于连通该第二出液口121与车用冷却液管线的第二出液转接件144。借此，第一进液转接件141或第二进液转接件142可将车用冷却液管线所输送的冷却液传输至液体流道111内，而第一出液转接件143或第二出液转接件144则可将液体流道111内导流至另一车用冷却液管线。前述冷却液是以冷却水为例，当然，冷却液也可为其他不同形式的冷却液。

在该堆叠式逆变器的实际安装上，依照不同车型的不同冷却液管线配置，使用该阀门单元13阻断该第一进液口113及该第二进液口119其中之一，并将该转接单元14安装于该第一进液口113及该第二进液口119其中另一，且使用该阀门单元13阻断该第一出液口114及该第二出液口121其中之一，并将该转接单元14安装于该第一出液口114及该第二出液口121其中另一。以下分别针对不同的使用态样进行说明：

参阅图4及图6，在一种使用方式中，若要使冷却液自该第一进液口113进入且自第一出液口114排出，将该第二封闭件132安装于该第二进液口119且将该第二封闭件134安装于该第二出液口121，以分别封闭该第二进液口119及该第二出液口121。接着，将该第一进液转接件141安装于散热框架11形成有该第一进液口113的一侧，且将该第一出液转接件143安装于散热框架11形成有该第一出液口114的另一侧，借此，冷却液能沿着箭头方向经由第一进液转接件141及该第一进液口113流入液体流道111内，并且沿着箭头方向经由该第一出液口114及该第一出液转接件143排出液体流道111。

参阅图4及图7，在另一种使用方式中，若要使冷却液自该第二进液口119进入且自第二出液口121排出，将该第一封闭件131安装于散热框架11形成有该第一进液口113的一侧，且将该第三封闭件133安装于散热框架11形成有该第一出液口114，以分别封闭该第一进液口113及该第一出液口114。接着，将该第二进液转接件142安装于该第二进液口119内，且将该第二出液转接件144安装于该第二出液口121内，借此，冷却液能沿着箭头方向经由该第二进液转接件142及该第二进液口119流入液体流道111内，并且沿着箭头方向经由该第二出液口121及该第二出液转接件144排出液体流道111。

参阅图4及图8，在另一种使用方式中，若要使冷却液自该第一进液口113进入且自第二出液口121排出，将该第二封闭件132安装于该第二进液口119，且将该第三封闭件133安装于散热框架11形成有该第一出液口114，以分别封闭该第二进液口119及该第一出液口114。接着，将该第一进液转接件141安装于散热框架11形成有该第一进液口113的一侧，且将该第二出液转接件144安装于该第二出液口121，借此，冷却液能沿着箭头方向经由该第一进液转接件141及该第一进液口113流入液体流道111内，并且沿着箭头方向经由该第二出液口121及该第二出液转接件144排出液体流道111。

参阅图4及图9，在又一种使用方式中，若要使冷却液自该第二进液口119进入且自第一出液口114排出，将该第一封闭件131安装于散热框架11形成有该第一进液口113的一侧，且将该第二封闭件134安装于该第二出液口121，以分别封闭该第一进液口113及该第二出液口121。接着，将该第二进液转接件142安装于该第二进液口119且将该第一出液转接件143安装于散热框架11形成有该第一出液口114的另一侧，借此，冷却液能沿着箭头方向经由该第二进液转接件142及该第二进液口119流入液体流道111内，并且沿着箭头方向经由该第一出液口114及该第一出液转接件143排出液体流道111。

参阅图3、图10及图11，两个电力模组2呈上下叠置并分别安装于该散热框架11上下两侧且对应于所述开口112，每一电力模组2包括一本体21、一输入电极单元22、一输出电极单元23及一散热件24。本体21具有一第一面211及一相反于该第一面211的第二面212，该输出电极单元23及该输入电极单元22设置于该第一面211，所述第二面212彼此相对。输入电极单元22设置于该第一面211，包括一第一正极221、一第一负极222、一第二正极223、一第二负极224、一第三正极225及一第三负极226，该第一正极221、该第二正极223及该第三正极225彼此相间隔，该第一负极222、该第二负极224及该第三负极226彼此相间隔，该第一正极221及该第一负极222彼此相邻，该第二正极223及该第二负极224彼此相邻，该第三正极225及该第三负极226彼此相邻，其中一个电力模组2的该输入电极单元22的该第一正极221、该第二正极223及该第三正极225分别与另一个电力模组2的该第一负极222、该第二负极224及该第三负极226位置上下相对应。输出电极单元23设置于该第一面211并相对于输入电极单元22位在第一面211的另一侧，其包括一第一输出电极231、一第二输出电极232及一第三输出电极233，其分别代表了三相电流中的U、V、W极，该两电力模组2的该第一输出电极231的位置上下相对应，该两电力模组2的该第二输出电极232的位置上下相对应，该两电力模组2的该第三输出电极233的位置上下相对应，需要说明的是，其中一个电力模组2是通过其内部以程式设定的方式，使得两个电力模组2的第一输出电极231、第二输出电极232及第三输出电极233是上下对应的。散热件24设置于第二面212并且经由对应的开口112穿伸入散热框架11的散热区115内，使得两个电力模组2的散热件24彼此相对，散热件24在本实施例为多个散热柱的态样，但不以此为限，也可为散热鳍片等其他的形式。

参阅图3及图12，电流输入传导单元3电连接于直流电源的薄膜电容20及所述电力模组2的所述输入电极单元22之间，其包括一电连接于各该电力模组2的该第一正极221之间的第一正极汇流条31、一电连接于各该电力模组2的该第一负极222之间的第一负极汇流条32、一电连接于各该电力模组2的该第二正极223之间的第二正极汇流条33、一电连接于各该电力模组2的该第二负极224之间的第二负极汇流条34、一电连接于各该电力模组2的该第三正极225之间的第三正极汇流条35及一电连接于各该电力模组2的该第三负极226之间的第三负极汇流条36。该第一正极汇流条31电连接于两电力模组2的该第一正极221与薄膜电容20的第一输入正极201之间。该第一负极汇流条32电连接于两电力模组2的该第一负极222与薄膜电容20的第一输入负极202之间。该第二正极汇流条33电连接于两电力模组2的该第二正极223与薄膜电容20的第二输入正极203之间。该第二负极汇流条34电连接于两电力模组2的该第二负极224与薄膜电容20的第二输入负极204之间。该第三正极汇流条35电连接于两电力模组2的该第三正极225与薄膜电容20的第三输入正极205之间。该第三负极汇流条36电连接于两电力模组2的该第三负极226与薄膜电容20的第三输入负极206之间。

参阅图3及图11，电流输出传导单元4电连接于所述输出电极单元23及该电机(图未示)之间，其包括一电连接于两电力模组2的该第一输出电极231与电机之间的第一汇流条41、一电连接于两电力模组2的该第二输出电极232与电机之间的第二汇流条42，及一电连接于两电力模组2的该第三输出电极233与电机之间的第三汇流条43。

参阅图1、图3、图11及图12，以下介绍本发明堆叠式逆变器10的运作流程，首先薄膜电容20先由第一至第三输入正极201、203、205与第一至第三输入负极202、204、206通过电流输入传导单元3将直流电传输至所述电力模组2的第一至第三正极221、223、225与第一至第三负极222、224、226，通过所述电力模组2将直流电转换为三相交流电后再通过电流输出传导单元4将三相交流电输出至该电机。在此过程中，两个电力模组2的温度将逐渐升高，此时可将冷却液经由第一进液口113或第二进液口119输入该液体流道111内，由于两电力模组2的散热件24分别穿伸至液体流道111的散热区115内，因此，冷却液在散热区115内流动的过程中会同时冷却两电力模组2的散热件24，使两个电力模组2降温，如此一来两个电力模组2的降温程度将趋于一致，能有效降低两个电力模组2的温度差异值，使电流输出的稳定度提高。

综上所述，本发明堆叠式逆变器，借由灌入该液体流道111的冷却液体对经由所述开口112穿伸进入该散热区115的所述电力模组2的散热件24进行冷却，进而能同时对两个电力模组2进行散热。另外，因为所述电力模组2是仅经由一条该液体流道111进行冷却，且由于该进液整流区116有助于使进入散热区115的液体流速平整，使该散热件24的每一处均匀散热且使所述电力模组2的温度差异小，进而使电流输出的稳定度提高。在实际应用于电动车时，也因该堆叠式逆变器10具有可供选择的第一进液口113与第二进液口119，以及可供选择的第一出液口114与第二出液口121，使该堆叠式逆变器10安装时在车用冷却液管线的配置方面有更有多弹性空间。此外，在达到冷却目的的同时，因为该散热框架11的结构简单，所以在制造成本上也相对地节省。所以确实能达成本发明之目的。

惟以上所述者，仅为本发明之实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，凡是依本发明权利要求及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖之范围内。

Claims (4)

1.一种堆叠式逆变器，用于将一直流电源输出的直流电转换为交流电以输出至一电机；其特征在于，该堆叠式逆变器包含：一散热模组，包括一散热框架，该散热框架呈镂空状并界定出一液体流道，该液体流道具有两个分别位于上、下端的开口、一第一进液口，及一第一出液口；

两个电力模组，分别叠置于该散热框架上下两侧，每一电力模组包括一第一面、一相反于该第一面的第二面、一输入电极单元，及一与该输入电极单元相间隔的输出电极单元，所述电力模组的第二面彼此相对且分别覆盖并封闭所述开口；

一电流输入传导单元，电连接于该直流电源及所述电力模组的所述输入电极单元之间；及

一电流输出传导单元，电连接于所述输出电极单元及该电机之间，

每一电力模组还包括一凸设于该第二面的散热件，该散热件经由对应的该开口穿伸入该液体流道内，

该散热框架更界定出分别连通于该液体流道的一入流道，及一出流道，该入流道具有一与该第一进液口不同方向的第二进液口，该出流道具有一与该第一出液口不同方向的第二出液口，

该液体流道沿一左右方向延伸，该入流道及该出流道分别沿一垂直于该左右方向的前后方向延伸，

所述开口形状相同并且上下相互对称，

该液体流道具有一连通于所述开口之间的散热区，及一连通于该散热区与该第一进液口之间的进液整流区，

该散热模组更包括一阀门单元，该阀门单元可选择地阻断该第一进液口及该第二进液口其中之一，且该阀门单元可选择地阻断该第一出液口及该第二出液口其中之一。

2.根据权利要求1所述的堆叠式逆变器，其特征在于：该阀门单元具有一用于控制该第一进液口的开启与封闭的第一封闭件、一用于控制该第二进液口的开启与封闭的第二封闭件、一用于控制该第一出液口的开启与封闭的第三封闭件，及一用于控制该第二出液口的开启与封闭的第四封闭件。

3.根据权利要求1所述的堆叠式逆变器，其特征在于：该液体流道具有一连通于所述开口之间的散热区，及一连通于该散热区与该第一进液口之间的进液整流区。

4.根据权利要求3所述的堆叠式逆变器，其特征在于：该第一进液口呈矩形，该进液整流区具有一与该第一进液口连通的外进液整流部、一与该散热区连通的内进液整流部，及一连通于该外进液整流部及该内进液整流部之间的渐缩部，该内进液整流部沿一垂直于左右方向的上下方向延伸的高度小于该外进液整流部沿该上下方向延伸的高度，该渐缩部沿该上下方向所取的截面积是由该外进液整流部朝该内进液整流部方向逐渐缩小，该入流道与该外进液整流部及该渐缩部相连通，该第二进液口呈圆形。