CN115694213A - 用于车辆的电力转换器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的电力转换器装置包括：冷却块，其设置有制冷剂入口和制冷剂出口并且设置有并行连接到制冷剂入口的两个冷却槽，每个冷却槽具有向外开口的形状，所述冷却块配置为允许通过所述两个冷却槽的制冷剂在通过所述制冷剂出口排出之前汇合；两块冷却板，其中，所述两块冷却板中的每一块覆盖冷却槽中的相关联的一个冷却槽的开口，以提供冷却室，并且包括突出到冷却室中的多个散热片；以及两个冷却管，其中，冷却管中的每一个联接到所述冷却块，以在冷却管和冷却板中的相关联的一块冷却板之间提供用于容纳电力模块的空间。

Description

用于车辆的电力转换器装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电力转换器装置，其中实现环保型车辆中使用的逆变器的电力模块、电容器、LDC等等被实现为一个组装件的形式。

背景技术

环保型车辆是通过利用存储在电池中的电能驱动电机(其是电动旋转机构)来产生动力的车辆。

如上所述的环保型车辆包括具有开关元件以将电池的直流电转换为具有驱动电机所需的多个相位的交流电的逆变器，以及将存储在电池中以用于驱动电机的高压电转换为用于电力负载等等的低压电的低压DC-DC转换器(LDC)。

逆变器设置有过滤来自电池的电力输入的大容量电容器。此外，逆变器的开关元件实现为封装有绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或场效应晶体管(Field Effective Transistor，FET)和二极管的电力模块的形式。

作为构成如上所述逆变器的组件的电容器、电力模块、LDC等等可以作为具有分离结构的单独装置设置在车辆中，但是可以以组装件的形式集成，以确保车辆中其他部件的布置空间以及每个部件的有效冷却。

在本领域中，需要具有如下新结构的用于车辆的电力转换器装置：其中用于车辆所需的电力转换的组件(例如电容器、电力模块、LDC等等)可以集成到一个组装件形式中，并且可以通过对每个单独组件的有效冷却来最大化每个组件的性能。

上述内容仅仅用于提高对本发明背景的理解，并且不应视为承认这些内容对应于本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

因此，本发明是在考虑了现有技术中出现的上述问题的情况下进行的，并且本发明的目的在于提供一种用于车辆的电力转换器装置，其可以将环保型车辆所需的用于电力转换的部件(例如电容器、电力模块、LDC等等)集成到一个组装件形式中并且能够对每个集成的部件进行有效冷却。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，可以提供一种用于车辆的电力转换器装置，所述电力转换器装置包括：冷却块，其设置有制冷剂入口和制冷剂出口并且设置有并行连接到制冷剂入口的两个冷却槽，每个冷却槽具有向外开口的形状，所述冷却块配置为允许通过所述两个冷却槽的制冷剂在通过所述制冷剂出口排出之前汇合；两块冷却板，其中，所述两块冷却板中的每一块覆盖冷却槽中的相关联的一个冷却槽的开口，以提供冷却室，并且包括突出到冷却室中的多个散热片；以及两个冷却管，其中，所述两个冷却管中的每一个联接到所述冷却块，以在冷却管和冷却板中的相关联的一块冷却板之间提供用于容纳电力模块的空间，所述两个冷却管中的每一个配置为从冷却块的制冷剂入口接收制冷剂，从而将制冷剂传送到冷却室。

所述冷却块可以包括：第一侧表面，其设置有制冷剂入口和制冷剂出口；第二侧表面和第三侧表面，其分别连接到所述第一侧表面的相对端部并且分别设置有冷却槽；第四侧表面，其具有分别连接到所述第二侧表面和所述第三侧表面的相对端部；以及上表面和下表面，其分别与所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述第三侧表面和所述第四侧表面垂直地布置于冷却块的上侧和下侧。

所述两个冷却管中的每一个可以在靠近所述第一侧表面的一侧连接到所述制冷剂入口并且在靠近所述第四侧表面的一侧与所述冷却室连通；并且所述冷却室可以配置为使得制冷剂在靠近所述第一侧表面的一侧排出，由此通过制冷剂沿着相反的方向流向彼此，冷却表面形成在冷却管和冷却板之间的电力模块的相对两侧上。

所述冷却块的制冷剂流动路径可以包括：分支流动路径部分，在所述分支流动路径部分处，流入所述制冷剂入口的制冷剂朝向所述两个冷却管分支；汇合部分，在所述汇合部分处，从所述两块冷却板的冷却室排出的制冷剂汇合；两个连接流动路径部分，其将冷却室和所述汇合部分彼此连接；以及排出流动路径部分，其从所述汇合部分连接到所述制冷剂出口。

所述冷却室中的每一个可以配置为使得在靠近所述第一侧表面的一侧排出制冷剂；所述汇合部分可以设置在靠近所述第四侧表面的一侧；并且所述两个连接流动路径部分可以分别在靠近所述第一侧表面的一侧连接到冷却室并且在靠近所述第四侧表面的一侧连接到所述汇合部分，其中所述排出流动路径部分在同一平面上插置在所述两个连接流动路径部分之间。

在所述冷却块的下表面上可以布置有向外开口的安装槽。

电容器和高压DC-DC转换器(HDC)可以布置在所述安装槽中。

所述两个连接流动路径部分可以设置有各自的扩大流动路径部分，其配置为在与所述第四侧表面相邻的两个部分处扩大与所述第四侧表面的热交换面积。

低压DC-DC转换器(LDC)可以布置在所述第四侧表面上。

LDC可以布置在所述冷却块的第四侧表面上；电容器和HDC可以布置在所述冷却块的下表面上。

所述两个连接流动路径部分、所述汇合部分和所述排出流动路径部分可以暴露在所述冷却块的上侧，并且配置为密封所述两个连接流动路径部分、所述汇合部分和所述排出流动路径部分上方的一侧的盖板可以安装在所述冷却块上，从而可以形成制冷剂流动路径。

如上所述，本发明使得环保型车辆所需的用于电力转换的组件(例如电容器、电力模块、LDC、HDC等等)紧凑地集成到一个组装件形式中，从而确保优异的车辆安装性，并且能够对每个集成的组件进行均匀有效的冷却。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，附图中：

图1是示出了根据本发明的用于车辆的电力转换器装置的示意图；

图2是示出了图1的用于车辆的电力转换器装置的相对侧的示意图；

图3是图1的用于车辆的电力转换器装置的分解立体图；

图4是示出了图3的冷却块的示意图；

图5是示出了图4的冷却块的相对侧的示意图；

图6是示出了形成在图4的冷却块中的制冷剂流动路径的示意图；

图7是从顶侧观察到的图6的制冷剂流动路径的示意图；

图8是从左侧观察到的图6的制冷剂流动路径的示意图；以及

图9是示出了在冷却块上表示的图7的制冷剂流动路径的示意图。

具体实施方式

为了描述根据本发明的实施方案，仅举例说明本说明书或申请中公开的本发明的实施方案的具体结构性或功能性描述，并且根据本发明的实施方案可以以各种形式实现，并且不应被解释为限于本说明书或申请中描述的实施方案。

由于根据本发明的实施方案可以进行添加到其的各种改变并且可以具有各种形式，因此将在附图中示出并且在本说明书或申请中详细描述具体实施方案。然而，这并不旨在将根据本发明的构思的实施方案限制为具体的所公开的形式，并且应当理解为包括本发明的精神和范围内包括的所有改变形式、等效形式或替代形式。

诸如第一、第二和/或类似的术语可以用于描述各种组件，但是组件不应限于上述术语。上述术语仅仅用于区分一个组件与其他组件的目的，例如，在不脱离根据本发明的构思的权利范围的范围内，第一组件可以被称为第二组件，并且类似地，第二组件也可以被称为第一组件。

当组件被称为“联接”或“连接”到另一个组件时，应当理解，所述组件可以直接联接或连接到另一个组件，但是其他组件可以存在于两者之间。另一方面，当组件被称为“直接连接”另一个组件或“与另一个组件直接接触”时，应当理解，两者之间不存在其他组件。用于描述元件之间的关系的其他表述，即，诸如“之间”和“紧接之间”、“相邻”和“直接相邻”等等的表述应当类似地解释。

本文使用的术语仅仅用于描述具体的实施方案，并不旨在限制本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数表述包括复数表述。在本说明书中，诸如“包含”或“具有”之类的术语旨在指定所描述的特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合存在，并且应当理解为不预先排除一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或添加。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。诸如在常用词典中定义的术语应被解释为与相关技术的上下文一致的含义，并且除非在本说明书中明确定义，否则不应以理想或过于正式的含义来解释。

下面，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方案。每幅图上提供的相同的附图标记将指代相同或相似的构件。

参考图1至图9，本发明的用于车辆的电力转换器装置包括：冷却块7，其设置有制冷剂入口1和制冷剂出口3，并且设置有并行连接到制冷剂入口1的两个冷却槽5，每个冷却槽5具有向外开口的形状，冷却块7配置为使得通过两个冷却槽5的制冷剂能够在通过制冷剂出口3排出之前汇合；两块冷却板13，其中，两块冷却板中的每一块通过挡住冷却槽5中的相关联的一个冷却槽的开口而形成冷却室9，并且设置有突出到冷却室9中的多个散热片11；以及两个冷却管15。两个冷却管中的每一个联接到冷却块7，从而在冷却管和冷却板中的相关联的一块冷却板之间形成用于安装电力模块的空间，两个冷却管中的每一个配置为从冷却块7的制冷剂入口接收制冷剂，从而将制冷剂传送到冷却室9。

也就是说，本发明可以使得供应到制冷剂入口1的制冷剂能够流过冷却块7以形成能够冷却多个电力转换组件的多个冷却表面，然后通过制冷剂出口3排出。

在本实施方案中，冷却块7包括：第一侧表面17，其设置有制冷剂入口1和制冷剂出口3；第二侧表面19和第三侧表面21，分别连接到第一侧表面17的相对端部并且分别设置有冷却槽5；第四侧表面23，其两端分别连接到第二侧表面19和第三侧表面21；以及上表面25和下表面27，分别在冷却块的上侧和下侧形成为垂直于第一侧表面17、第二侧表面19、第三侧表面21和第四侧表面23。

也就是说，冷却块7具有如图所示的六面体形状，但不一定限于六面体。

冷却块7的制冷剂流动路径51包括：分支流动路径部分29，在该分支流动路径部分29处，流入制冷剂入口1的制冷剂朝着两个冷却管15分支；汇合部分31，在该汇合部分31处，从两块冷却板的冷却室9排出的制冷剂汇合；两个连接流动路径部分33，将冷却室9和汇合部分31彼此连接；以及排出流动路径部分35，从汇合部分31连接到制冷剂出口3。

当然，冷却管15安装在分支流动路径部分29和冷却室9之间，从而允许通过分支流动路径部分29从冷却液入口1供应的制冷剂通过管15供应到冷却室9。

两个冷却管15中的每一个在靠近第一侧表面17的一侧连接到制冷剂入口1并且在靠近第四侧表面的一侧与冷却室9连通，并且冷却室9配置为使得制冷剂将在靠近第一侧表面17的一侧排出，由此，通过制冷剂沿着相反的方向流向彼此，冷却表面形成在位于冷却管15和冷却板13之间的待冷却物体的相对两侧。

因此，冷却管15和冷却板13之间的待冷却物体具有制冷剂流过、形成在相对两侧的冷却表面，从而可以确保非常优异的冷却性能。因此，在本实施方案中用于电力转换的多个组件中，冷却管15和冷却板13之间的待冷却物体可以是具有最大热负荷的电力模块37。

如上所述，配置为从相对两侧冷却电力模块37的冷却管15和冷却室9配置为接收通过分支流动路径部分29分支的制冷剂并冷却电力模块37。从冷却块7的两侧并行传送的制冷剂的一侧传送制冷剂。因此，通过使分别布置在相对两侧的电力模块37的冷却均匀，可以防止由于不均匀冷却而导致的电力模块37的性能限制或耐久性退化。

作为参考，可以采用诸如铝等等的导热材料而通过锻造工艺等等将冷却板13制造成多个散热片11从平板的一侧突出的形状，并且可以通过挤压诸如铝等等的导热材料而将冷却管15制造成使得形成制冷剂流经其中的至少一个流动路径。

在本实施方案中，冷却室9中的每一个配置为使得制冷剂在靠近第一侧表面17的一侧排出；汇合部分31设置在靠近第四侧表面23的一侧；两个连接流动路径部分33形成为分别在靠近第一侧表面17的一侧连接到冷却室9并且在靠近第四侧表面23的一侧连接到汇合部分31，排出流动路径部分35在同一平面上插置在两个连接流动路径部分33之间。

也就是说，两个冷却室9的制冷剂分别配置为通过连接流动路径部分33而在汇合部分31处汇合并且通过排出流动路径部分35移动到制冷剂出口3，并且两个流动路径部分33形成为从第一侧17延伸到第四侧表面23的形状，排出流动路径部分35在同一平面上插置在两个流动路径部分33之间，以使冷却块7的上表面25和下表面27各自被配置为提供冷却性能的冷却表面。

当然，为了最大化与冷却块7的上表面25和下表面27的热交换面积，连接流动路径部分33和排出流动路径部分35可以各自形成为面向上表面25或下表面27的薄板的形状，如图6和图7所示。

在本实施方案中，如图5所示，在冷却块7的下表面27上，形成向外开口的安装槽39，以便安装待冷却物体。

因此，连接流动路径部分33和排出流动路径部分35在通过安装槽39的下表面时，有效地冷却安装在安装槽39中的待冷却物体。

在本实施方案中，安装在安装槽39中的待冷却物体可以是如图2所示的电容器41和高压DC-DC转换器(HDC)43。

另一方面，在本实施方案中，连接流动路径部分33设置有各自的扩大流动路径部分45，其配置为在与第四侧表面23相邻的两个部分处扩大与第四侧表面23的热交换面积。

因此，第四侧表面23可以用作冷却表面，所以低压DC-DC转换器(LDC)47可以作为第四侧表面23上的待冷却物体安装在其上。

也就是说，在冷却块7的第二侧表面19侧和第三侧表面21侧中的一侧上，将两个电力模块37中的每一个作为待冷却物体安装在冷却板13和冷却管15之间，将LDC 47作为待冷却物体直接安装在冷却块7的第四侧表面23上，并且将电容器41和HDC 43作为待冷却物体安装在冷却块7的下表面27上。因此，如上所述的用于电力转换的组件集成在设置有冷却性能的冷却块7中，从而在具有紧凑配置的同时能够有效冷却。

作为参考，在本实施方案中，为了便于处理，冷却块7配置为能够形成制冷剂流动路径51，即，连接流动路径部分33、汇合部分31和排出流动路径部分35形成在冷却块7的上侧(如图4所示)，盖板49安装在其上侧(如图1所示)，从而密封冷却块7的上表面25。

此外，电连接到电力模块37的控制板可以位于冷却块7的上表面25上。

虽然已经参考具体的实施方案示出和描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求所提供的本发明的精神的情况下，可以对本发明进行各种改进和更改。

Claims (11)

1.一种用于车辆的电力转换器装置，所述电力转换器装置包括：

冷却块，其设置有制冷剂入口和制冷剂出口并且设置有并行连接到制冷剂入口的两个冷却槽，每个冷却槽具有向外开口的形状，所述冷却块配置为允许通过所述两个冷却槽的制冷剂在通过所述制冷剂出口排出之前汇合；

两块冷却板，所述两块冷却板中的每一块覆盖冷却槽中的相关联的一个冷却槽的开口，以提供冷却室，并且包括突出到冷却室中的多个散热片；以及

两个冷却管，所述两个冷却管中的每一个联接到所述冷却块，以在冷却管和冷却板中的相关联的一块冷却板之间提供用于容纳电力模块的空间，所述两个冷却管中的每一个配置为从冷却块的制冷剂入口接收制冷剂，从而将制冷剂传送到冷却室。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，所述冷却块包括：

第一侧表面，其设置有制冷剂入口和制冷剂出口；

第二侧表面和第三侧表面，其分别连接到所述第一侧表面的相对端部并且分别设置有冷却槽；

第四侧表面，其具有分别连接到所述第二侧表面和所述第三侧表面的相对端部；以及

上表面和下表面，其分别与所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述第三侧表面和所述第四侧表面垂直地布置于冷却块的上侧和下侧。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，

所述两个冷却管中的每一个在靠近所述第一侧表面的一侧连接到所述制冷剂入口并且在靠近所述第四侧表面的一侧与所述冷却室连通；

所述冷却室配置为使得制冷剂在靠近所述第一侧表面的一侧排出，由此通过制冷剂沿着相反的方向流向彼此，冷却表面形成在冷却管和冷却板之间的电力模块的相对两侧上。

4.根据权利要求2所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，所述冷却块的制冷剂流动路径包括：

分支流动路径部分，流入所述制冷剂入口的制冷剂在所述分支流动路径部分处朝向所述两个冷却管分支；

汇合部分，从所述两块冷却板的冷却室排出的制冷剂在所述汇合部分处汇合；

两个连接流动路径部分，其将冷却室和所述汇合部分彼此连接；以及

排出流动路径部分，其从所述汇合部分连接到所述制冷剂出口。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，

两个冷却室中的每一个配置为使得在靠近所述第一侧表面的一侧排出制冷剂；

所述汇合部分设置在靠近所述第四侧表面的一侧；

所述两个连接流动路径部分分别在靠近所述第一侧表面的一侧连接到冷却室并且在靠近所述第四侧表面的一侧连接到所述汇合部分，其中所述排出流动路径部分在同一平面上插置在所述两个连接流动路径部分之间。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，在所述冷却块的下表面布置有向外开口的安装槽。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的电力转换器装置，其进一步包括布置在所述安装槽中的电容器和高压DC-DC转换器。

8.根据权利要求5所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，所述两个连接流动路径部分设置有各自的扩大流动路径部分，其配置为在与所述第四侧表面相邻的两个部分处扩大与所述第四侧表面的热交换面积。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的电力转换器装置，其进一步包括布置在所述第四侧表面上的低压DC-DC转换器。

10.根据权利要求2所述的用于车辆的电力转换器装置，其进一步包括：

布置在所述冷却块的第四侧表面上的低压DC-DC转换器；以及

布置在所述冷却块的下表面上的电容器和高压DC-DC转换器。

11.根据权利要求5所述的用于车辆的电力转换器装置，其中，所述两个连接流动路径部分、所述汇合部分和所述排出流动路径部分暴露在所述冷却块的上侧，并且配置为密封所述两个连接流动路径部分、所述汇合部分和所述排出流动路径部分上方的一侧的盖板安装在所述冷却块上，从而形成制冷剂流动路径。

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