CN114901026A - 一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构 - Google Patents

一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构 Download PDF

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张凤礼
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Abstract

本发明公开了一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，空调电动压缩机包括电动压缩机本体及控制器，其特征在于：功率模块设于所述电动压缩机本体的壳体内，所述功率模块通过连接导线连接至设于壳体外的所述控制器上。本发明汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，结构简单，布置合理，可增大散热效果，增大元器件使用寿命，具有较强的实用性和较好的应用前景。

Description

一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构
技术领域
本发明属于汽车技术领域，更具体地说，涉及一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构。
背景技术
随着新能源汽车市场的发展,顾客对汽车的可靠性和舒适性越来越关注，整车对热管理的要求越来越高，比如电池对冷却性能以及顾客在夏季对车内环境的快速降温的要求，需要采用更大功率的制冷零部件，同时整车的轻量化要求零部件同时不能增加重量和体积，因此采用新的设计思路和工艺成为关键。
目前新能源车的高压电器基本都带有大功率器件即通常说的IGBT(全称为绝缘栅双极型晶体管)，包括空调系统的电动压缩机，其控制器里面一般都采用六个单独的IGBT或者整体的封装在一个模块里面，普通都是采用单面的冷却结构方式，主要是通过模块与控制器壳体贴合在一起，然后通过控制器的壳体与压缩机外壳紧密的贴合，再通过压缩机内部的制冷剂把热量带走，散热传递的环节过多，导致散热效果不理想，热量传递不好会导致控制器发热严重，功率需求增加会导致控制器调停等故障，因此迫切的需要采用新的技术和工艺。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，布置合理，可增大散热效果，增大元器件使用寿命的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，空调电动压缩机包括电动压缩机本体及控制器，其特征在于：功率模块设于所述电动压缩机本体的壳体内，所述功率模块通过连接导线连接至设于壳体外的所述控制器上。
为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：
所述功率模块连接至设于所述电动压缩机本体内的电机定子座上。
所述功率模块包括IGBT元件，在所述IGBT元件上下两侧均设有散热片。
所述散热片包括第一散热片和第二散热片。
在所述IGBT元件上端面与所述第一散热片之间设有第一绝缘垫，所述IGBT元件下端面与所述第二散热片之间设有第二绝缘垫。
所述电动压缩机本体的壳体上设有穿过所述连接导线的通孔，所述通孔内设有密封绝缘套。
所述电动压缩机本体的壳体上设有制冷剂吸入口和制冷剂排出口。
所述功率模块的长度方向与所述制冷剂由所述制冷剂吸入口至制冷剂排出口的流向一致。
所述第二散热片与所述电机定子座之间设有导热层。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，结构简单，布置合理，可增大散热效果，增大元器件使用寿命，具有较强的实用性和较好的应用前景。
附图说明
下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构示意图；
图2为本发明功率模块结构示意图。
图中标记为：1、电动压缩机本体，2、电机定子座，3、功率模块，31、IGBT元件，32、第一散热片，33、第一绝缘垫，34、第二散热片，35、第二绝缘垫，4、控制器，5、连接导线，6、压缩机内部制冷剂流向，11、制冷剂吸入口，12、制冷剂排出口。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明这种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，如图1、2中所示，空调电动压缩机包括电动压缩机本体1及控制器4，功率模块3设于电动压缩机本体1的壳体内，功率模块3通过连接导线5连接至设于壳体外的控制器4上。
本发明中，功率模块3连接至设于电动压缩机本体1内的电机定子座2上，实现支撑连接。在电动压缩机内部的电动机定子座2外面进行安装固定，使散热模块可以直接与压缩机内部的制冷剂的进行接触，可以充分的利用制冷剂对模块整体进行充分的冷却。
本发明中，如图2中所示，功率模块3包括IGBT元件31，在IGBT元件31上下两侧均设有散热片。散热片包括第一散热片32和第二散热片34。在IGBT元件31上端面与第一散热片32之间设有第一绝缘垫33，IGBT元件31下端面与第二散热片34之间设有第二绝缘垫35。功率模块3为总成结构，其由上至下的层结构为：第一散热片32、第一绝缘垫33、IGBT元件31、第二绝缘垫35及第二散热片34，各层之间粘结为一体。本发明的功率模块3中的IGBT元件31采用双面散热的结构，IGBT元件31外面的散热结构是采用两边固定散热片，采用双重的结构进行散热。新的结构的元件热阻可以减小，同时散热面积加大，同时在保证相同功率时可以减小元器件的体积和重量。
本发明中，第二散热片34与电机定子座2之间设有导热层，可以更好的传递功率器件工作特别是大功率已经高负荷情况下的高温高热。
本发明中，电动压缩机本体1的壳体上设有穿过连接导线5的通孔，通孔内设有密封绝缘套，以增大密封效果。连接导线5一端连接至IGBT元件31，另一端连接至控制器4。
本发明中，电动压缩机本体1的壳体上设有制冷剂吸入口11和制冷剂排出口12。功率模块3的长度方向与制冷剂由制冷剂吸入口11至制冷剂排出口12的流向一致。可增大散热片与制冷剂的接触面积，提高散热效率。
本发明汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，以适应对控制器大功率和承受更高的温度，提高新能源车的关键部件的可靠性，满足新能源汽车严苛的运行工况要求，其控制器模块应该满足低热阻和低应力的要求，特别是这些带功率元器件的部件成本都很高，因此保证其良好的运行和设计寿命至关重要。
双面的结构功率模块3可以布置在压缩机壳体里，可以直接接触制冷剂进行充分的交互热量，更加有利于把发热元件的产生的热量带走；同时可以节省控制器本身的空间，有利于控制器PCB的EMC设计，提高部件的EMC抗扰能力，保证元件的性能更加可靠。因此双侧的散热结构设计不仅仅可以增加散热效果，而且可以提高元件封装的可靠性，增加使用寿命，更好的满足用户的需要。
本发明中，采用双侧散热的功率模块3，直接放置在压缩机内部合适的位置，发热模块可以直接与压缩机内部的制冷剂直接接触进行热量传递，可以极大的增加散热性能，在不增加控制器的重量和体积的情况下，可以加大原件的功率而同时保证控制器内部的温升不增加，也可以对控制器内部的其他原件比如电解电容、电阻、PCB板等温升增大的影响变得很小。采用双面冷却散热结构，在相同功率要求时，元器件的体积缩小，冷却性能增强，结构体积较传统减小约90％，热阻降低约50％。同时匹配双面冷却封装形式可大幅度降低功率电子器件的工作结温，从而提高功率器件的功率输出和使用寿命。因此，双面冷却技术可推动功率电子模块向集成度更高，封装体积更小以及功率密度更大的方向发展。同时合理节省外部控制器的空间，把控制器设计的更合理，也可以减少原来的功率模块对附近元器件的热辐射产生不良的影响。
本发明汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，结构简单，布置合理，可增大散热效果，增大元器件使用寿命，具有较强的实用性和较好的应用前景。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，空调电动压缩机包括电动压缩机本体及控制器，其特征在于：功率模块设于所述电动压缩机本体的壳体内，所述功率模块通过连接导线连接至设于壳体外的所述控制器上。
2.按照权利要求1所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述功率模块连接至设于所述电动压缩机本体内的电机定子座上。
3.按照权利要求2所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述功率模块包括IGBT元件，在所述IGBT元件上下两侧均设有散热片。
4.按照权利要求3所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述散热片包括第一散热片和第二散热片。
5.按照权利要求4所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：在所述IGBT元件上端面与所述第一散热片之间设有第一绝缘垫，所述IGBT元件下端面与所述第二散热片之间设有第二绝缘垫。
6.按照权利要求1所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述电动压缩机本体的壳体上设有穿过所述连接导线的通孔，所述通孔内设有密封绝缘套。
7.按照权利要求1所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述电动压缩机本体的壳体上设有制冷剂吸入口和制冷剂排出口。
8.按照权利要求7所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述功率模块的长度方向与所述制冷剂由所述制冷剂吸入口至制冷剂排出口的流向一致。
9.按照权利要求4所述的汽车空调电动压缩机的控制器功率模块布置结构，其特征在于：所述第二散热片与所述电机定子座之间设有导热层。
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