CN116648026A - 汇流条冷却构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供有效地冷却汇流条并且平衡良好地冷却多个汇流条的汇流条冷却构造。汇流条冷却构造冷却多个汇流条，具备以与多个汇流条中的各汇流条的一部分接触的方式设置的绝缘性的冷却部，多个汇流条的从电流路径的始点到终点为止的长度不同，各汇流条与冷却部的接触面积设定为与各汇流条的长度成正比的面积。

Description

汇流条冷却构造

技术领域

本发明涉及汇流条冷却构造。

背景技术

在专利文献1中，公开了将在半导体模块内部的半导体元件产生的热向冷却板传递而由冷却板散热的冷却构造。在该冷却构造中，与半导体元件连接的汇流条从半导体模块向外部延伸，用于使汇流条的热向冷却板移动的传热板从冷却板延伸，其顶端安装于汇流条。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2014-060304号公报

发明内容

发明所要解决的课题

伴随于电动系统的大电流化，汇流条的自发热量和从连接对象的内部电气部件的受热量增加。在不积极实施汇流条的冷却的情况下，由于用于热扩散的大型化，汇流条、内部电气部件会大型化，单元体格会大型化。因此，期望有效地冷却汇流条。

另外，在汇流条存在多个的情况下，需要平衡良好地冷却各汇流条。若冷却性能的偏差大，则会与冷却性能最低的汇流条相配合地谋求用于热扩散的大型化，单元体格会大型化。这样，单元体格被冷却性能最低的汇流条左右。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够有效地冷却汇流条并且平衡良好地冷却多个汇流条的汇流条冷却构造。

用于解决课题的手段

本发明是冷却多个汇流条的汇流条冷却构造，其特征在于，所述汇流条冷却构造具备以与所述多个汇流条中的各汇流条的一部分接触的方式设置的绝缘性的冷却部，所述多个汇流条的从电流路径的始点到终点为止的长度不同，各汇流条与所述冷却部的接触面积设定为与各汇流条的所述长度成正比的面积。

根据该构成，各汇流条的冷却面积为与各汇流条的长度成正比的大小，因此能够在冷却长度不同的多个汇流条时抑制各汇流条的冷却性能的偏差。由此，能够有效地冷却汇流条并且平衡良好地冷却多个汇流条。

另外，可以是，所述冷却部是热传导性比所述汇流条的热传导性高的热传导构件，各汇流条以所述一部分埋入于所述热传导构件的状态从所述热传导构件立起设置，所述多个汇流条在从所述热传导构件立起设置的方向上层叠。

根据该构成，通过将汇流条的一部分埋入于热传导构件，从而汇流条的冷却性能提高。

另外，可以是，所述汇流条具有：传热部，所述传热部埋入于所述热传导构件；通电部，所述通电部形成从所述始点到达所述终点的部位；及分支部，所述分支部从所述通电部分支并到达所述传热部，所述传热部不包含于所述电流路径。

根据该构成，能够利用从电流路径分支的部位进行散热。

另外，可以是，所述热传导构件形成为长方体形状，关于所述多个汇流条，以所述传热部在所述热传导构件的长边方向上并列配置的状态从所述热传导构件立起设置所述分支部，所述通电部在该立起设置方向上层叠。

根据该构成，能够通过将多个汇流条在立起设置方向上层叠而有效活用空间，能够实现省空间化。由此，能够使单元体格成为小型。

发明效果

在本发明中，由于各汇流条的冷却面积为与各汇流条的长度成正比的大小，因此，能够在冷却长度不同的多个汇流条时抑制各汇流条的冷却性能的偏差。由此，能够有效地冷却汇流条并且平衡良好地冷却多个汇流条。

附图说明

图1是示出实施方式中的汇流条冷却构造的立体图。

图2是示出将图1的汇流条冷却构造从相反侧观察的情况的立体图。

图3是示出将图1的汇流条冷却构造从X方向观察的情况的侧视图。

图4是示出将图1的汇流条冷却构造从Z方向观察的情况的俯视图。

图5是示出汇流条的长度与冷却面积的关系的图。

图6是示出汇流条宽度与电流值的关系的图。

图7是示出在Z方向上层叠了多个汇流条的构造中的汇流条条数与电流值的关系的图。

图8是示意性地示出比较例的汇流条冷却构造的立体图。

图9是示出将图8的汇流条冷却构造从相反侧观察的情况的立体图。

图10是示出将图8的汇流条冷却构造从X方向观察的情况的侧视图。

图11是示出将图8的汇流条冷却构造从Z方向观察的情况的俯视图。

图12是用于对汇流条冷却构造的Z方向的大小进行比较说明的侧视图。

图13是用于对汇流条冷却构造的X方向的大小进行比较说明的俯视图。

附图标记说明

1 汇流条冷却构造

2 汇流条

2A 第1汇流条

2B 第2汇流条

2C 第3汇流条

2D 第4汇流条

2E 第5汇流条

2F 第6汇流条

3热传导构件

21、21A、21B、21C、21D、21E、21F始点

22、22A、22B、22C、22D、22E、22F终点

23、23A、23B、23C、23D、23E、23F通电部

24、24A、24B、24C、24D、24E、24F传热部

25、25A、25B、25C、25D、25E、25F分支部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式中的汇流条冷却构造进行具体说明。此外，本发明不限定于以下说明的实施方式。

图1是示意性地示出实施方式中的汇流条冷却构造的图。图2是示出将图1的汇流条冷却构造从相反侧观察的情况的立体图。图3是示出将图1的汇流条冷却构造从X方向观察的情况的侧视图。图4是示出将图1的汇流条冷却构造从Z方向观察的情况的俯视图。此外，在图1～图4中，图示为透视了内部构造的状态。另外，X方向和Y方向是正交的方向。Z方向是相对于X-Y平面正交的方向。

汇流条冷却构造1是冷却多个汇流条2的构造。该汇流条冷却构造1具有各汇流条2的一部分与热传导构件3接触的构造。在汇流条冷却构造1中，通过使汇流条2的热从汇流条2向热传导构件3传递而冷却汇流条2。

汇流条2是板状的导电性构件。汇流条2例如由铝、铜、镍、不锈钢等金属材料形成。汇流条2具有与输入侧的电气部件连接的输入侧连接部(始点)和与输出侧的电气部件连接的输出侧连接部(终点)。该汇流条2将电气部件彼此电连接。此外，汇流条2与电气部件的物理连接方法(紧固连结方法)，没有特别限定。

例如，汇流条2包含于多个电气部件被单元化的电气单元，与连接对象的电气部件一起收容于单元壳体内。单元壳体(以下，仅称为壳体)是收容被单元化的电气部件的壳体。在壳体内，某电气部件和其他的电气部件由汇流条2电连接。在从某电气部件(输入侧)经由汇流条2向其他的电气部件(输出侧)供给电力时，为了使得在某电气部件与其他的电气部件之间流有大电流，将此间的电流路径通过多个汇流条2分支而形成。即，汇流条2是供大电流流动的汇流条，形成由多个汇流条2构成的分支的电流路径。

多个汇流条2分别由长度不同的6条汇流条2A、2B、2C、2D、2E、2F构成。该长度(汇流条长度)是从电流路径的始点21到终点22为止的距离。始点21是与输入侧的电气部件连接的部位。终点22是与输出侧的电气部件连接的部位。如图1所示，多个汇流条2按从电流路径的始点21到终点22为止的距离从长到短的顺序，具备第1汇流条2A、第2汇流条2B、第3汇流条2C、第4汇流条2D、第5汇流条2E、第6汇流条2F。

第1汇流条2A具有作为输入侧连接部的始点21A和作为输出侧连接部的终点22A，形成为从电流路径的始点21A到终点22A为止的距离最长的形状。第1汇流条2A将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21A到达终点22A的电流路径。

第2汇流条2B具有作为输入侧连接部的始点21B和作为输出侧连接部的终点22B，形成为从电流路径的始点21B到终点22B为止的距离第二长的形状。第2汇流条2B将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21B到达终点22B的电流路径。

第3汇流条2C具有作为输入侧连接部的始点21C和作为输出侧连接部的终点22C，形成为从电流路径的始点21C到终点22C为止的距离第三长的形状。第3汇流条2C将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21C到达终点22C的电流路径。

第4汇流条2D具有作为输入侧连接部的始点21D和作为输出侧连接部的终点22D，形成为从电流路径的始点21D到终点22D为止的距离第四长的形状。第4汇流条2D将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21D到达终点22D的电流路径。

第5汇流条2E具有作为输入侧连接部的始点21E和作为输出侧连接部的终点22E，形成为从电流路径的始点21E到终点22E为止的距离第五长的形状。第5汇流条2E将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21E到达终点22E的电流路径。

第6汇流条2F具有作为输入侧连接部的始点21F和作为输出侧连接部的终点22F，形成为从电流路径的始点21F到终点22F为止的距离第六长的形状、即最短的形状。第6汇流条2F将电气部件彼此电连接，在这些电气部件彼此之间形成从始点21F到达终点22F的电流路径。

第1～第6汇流条2A～2F均连接于同一输入侧的电气部件(第1电气部件)和同一输出侧的电气部件(第2电气部件)。以在第1电气部件与第2电气部件之间形成六条电流路径的方式连接第1～第6汇流条2A～2F。例如，汇流条冷却构造1能够适用于升压转换器，将设置于输入侧的电抗器和设置于输出侧的功率模块利用第1～第6汇流条2A～2F电连接。在该情况下，单元是升压转换器单元(升压用DC/DC转换器)，壳体是收容升压转换器单元的转换器壳体。该单元能够搭载于车辆。

并且，各汇流条2以一部分埋入于热传导构件3的状态从热传导构件3立起设置。

热传导构件3是具有高热传导性及高绝缘性的构件。热传导构件3是由热传导性比汇流条2的热传导性高的材料(高热传导材料)形成的绝缘性的冷却部。热传导构件3作为通过从各汇流条2接受热而冷却各汇流条2的冷却部发挥功能。

热传导构件3形成为长方体形状。热传导构件3将X方向作为短边方向、将Y方向作为长边方向、将Z方向作为高度方向并沿着Y方向延伸。

例如，热传导构件3以与壳体的内表面紧贴的状态收容于壳体内。热传导构件3形成将汇流条2的热从热传导构件3向壳体传递的热路径。壳体作为对汇流条2的热进行散热的散热部发挥功能。作为一例，在汇流条2为铜制、壳体为铝制的情况下，热传导构件3由热传导性比铜的热传导性高的材料形成。通过热传导构件3具有高绝缘性，防止汇流条2与壳体短路。

另外，在汇流条冷却构造1中，构成为将各汇流条2的热向热传导构件3直接传递。各汇流条2包括与热传导构件3接触而将汇流条2的热向热传导构件3直接传递的部位。

具体来说，汇流条2具有始点21、终点22、通电部23、传热部24及分支部25。汇流条2由厚度为2mm的板状构件形成。

此外，在该说明中，在不特别区别始点21A、21B、21C、21D、21E、21F的情况下，省略添标A～F而记载为始点21。同样，关于终点22、通电部23、传热部24、分支部25，也有时省略添标A～F。

通电部23是形成汇流条2的电流路径的部位，形成从电流路径的始点21到达终点22的部位。始点21、终点22及通电部23配置于在Z方向上比热传导构件3高的位置，不与热传导构件3接触。在Y方向上，始点21配置于一方侧，终点22配置于另一方侧。通电部23以将该始点21与终点22相连的方式沿着Y方向延伸。通电部23形成为厚度2mm、宽度22mm。

另外，如图2所示，通电部23在Z方向上层叠。通电部23具有配置于Y方向的一方侧处的始点21侧的第1部位、配置于Y方向的另一方侧处的终点22侧的第2部位、及以将第1部位与第2部位相连的方式沿着Y方向延伸的中间部位。在多个汇流条2中，通电部23在Z方向上层叠，通电部23中的中间部位在Z方向上层叠。通电部23中的第1部位和第2部位在Y方向上层叠。

传热部24是将汇流条2的热直接向热传导构件3传递的部位。传热部24以埋入于热传导构件3的状态，其表面与热传导构件3接触。传热部24的表面与热传导构件3的表面进行面接触(紧贴)。传热部24是从通电部23分支的分支部25的顶端部位，因此不包含于电流路径。传热部24形成为与通电部23相同的厚度2mm，但其宽度可以不形成为与通电部23相同的宽度。传热部24的宽度根据各汇流条2的长度而设定。

分支部25是从通电部23分支并到达传热部24的部位。如图1所示，分支部25从热传导构件3沿Z方向立起设置。分支部25由于从通电部23分支，所以不包含于电流路径。该分支部25作为将通电部23的热向传热部24传递的热传导部发挥功能。通电部23的热经由分支部25向传热部24热传导，并从传热部24向热传导构件3热传递。分支部25形成为与通电部23相同的厚度2mm，其宽度形成为与各传热部24相同的宽度。

这样构成的各汇流条2从传热部24向热传导构件3传递热。此时，在通电时由汇流条自身产生的热、和从紧固连结于始点21或终点22的连接对象的电气部件接受到的热从各汇流条2向热传导构件3传递。并且，在汇流条冷却构造1中，为了平衡良好地冷却长度不同的6条汇流条2A、2B、2C、2D、2E、2F，根据各汇流条2的长度，设定汇流条2与热传导构件3接触的面积(接触面积、冷却面积)。

详细来说，在汇流条2中，汇流条自身的发热量(自发热量)由通电时的损失即RI²表示。R是汇流条2的电阻值，I是在汇流条2流动的电流的值。在各汇流条2中，在电流路径的截面面积形成为相同大小的情况下，各汇流条2中的通电时的损失与各汇流条2的电流路径的长度成正比(汇流条长度∝R)。各汇流条2的散热量和与热传导构件3的接触面积成正比(散热量∝面积)。因此，在汇流条冷却构造1中，如图5所示，各汇流条2的冷却面积设定为与各汇流条2的从始点21到终点22为止的距离(汇流条长度)成正比的面积。

汇流条2的冷却面积是传热部24与热传导构件3接触的面积(接触面积)。关于多个汇流条2，以传热部24在热传导构件3的长边方向(Y方向)上并列配置的状态分支部25从热传导构件3立起设置。各传热部24在热传导构件3的短边方向(X方向)上配置于相同位置。并且，各汇流条2的传热部24A、24B、24C、24D、24E、24F均形成为相同厚度，以相同深度埋入于热传导构件3。也就是说，汇流条2的冷却面积的大小由传热部24的宽度规定。在多个汇流条2中，虽然各通电部23的宽度形成为相同大小，但传热部24是从通电部23分支的部位，因此能够使传热部24的宽度形成为与通电部23的宽度不同的大小。

如图1及图3所示，第1汇流条2A的冷却面积是传热部24A与热传导构件3接触的面积。传热部24A形成为宽度最宽。传热部24A由两个部位形成。该传热部24A包括在Y方向上配置于一方侧的部位即第1接触部241、和在Y方向上配置于另一方侧的部位即第2接触部242。第1汇流条2A的冷却面积是将第1接触部241与热传导构件3接触的面积、和第2接触部242与热传导构件3接触的面积求和而得到的面积。

如图1及图3所示，第2汇流条2B的冷却面积是传热部24B与热传导构件3接触的面积。传热部24B形成为宽度第二宽。

如图1及图3所示，第3汇流条2C的冷却面积是传热部24C与热传导构件3接触的面积。传热部24C形成为宽度第三宽。

如图1及图3所示，第4汇流条2D的冷却面积是传热部24D与热传导构件3接触的面积。传热部24D形成为宽度第四宽。

如图1及图3所示，第5汇流条2E的冷却面积是传热部24E与热传导构件3接触的面积。传热部24E形成为宽度第五宽。

如图1及图3所示，第6汇流条2F的冷却面积是传热部24F与热传导构件3接触的面积。传热部24F形成为宽度第六宽、即宽度最窄。

根据这样构成的汇流条冷却构造1，通过使各汇流条2的冷却面积成为与电流路径的长度成正比的大小，能够抑制以其长度的不同引起的各汇流条2中的冷却性能的偏差。

图6是示出汇流条宽度与电流值的关系的图。图7是示出在Z方向上层叠了多个汇流条的构造中的汇流条条数与电流值的关系的图。在图6中示出将汇流条的厚度固定为2mm并使汇流条宽度变化的例子。

图6所示的电流值与汇流条宽度(汇流条截面面积)的关系由Melson&Booth的关系式表示。图6中，示出相对于电流值、为了供该电流值的电流流动而需要多宽的汇流条宽度(汇流条截面面积)。换言之，示出与汇流条宽度相应的容许电流值。例如，示出：在流100A的电流时需要9mm的汇流条宽度。

图7中，示出在Z方向上层叠了多个汇流条的构造在紧凑性上优异。图7所示的电流值与汇流条条数的关系示出：在Z方向上层叠了多个汇流条的构造中，电流值和汇流条条数越增加(越靠图7所示的图表的右下方向)，体格越紧凑。如图7所示，在Z方向上层叠了2条汇流条的构造中，在电流值为100A的情况下，比在X方向或Y方向上层叠了2条汇流条的构造小型。同样，在Z方向上层叠了4条汇流条的构造中，在电流值为100～600A的情况下，比在X方向或Y方向上层叠了4条汇流条的构造小型。并且，在Z方向上层叠了6条汇流条的构造中，在电流值为100～1000A的情况下，比在X方向或Y方向上层叠了6条汇流条的构造小型。例如在电流值为900A的情况下，由于使900A的电流向6条汇流条2A、2B、2C、2D、2E、2F分支而流动，因此每一条汇流条的电流值为150A，如果是通电部23的宽度形成为22mm的汇流条2，则如图6所示，收敛于容许电流值。

这样在Z方向上层叠了6条汇流条2A、2B、2C、2D、2E、2F的汇流条冷却构造1，与在X方向或Y方向上层叠了多个汇流条的汇流条冷却构造相比，能够减小体格。作为比较例，在图8～图11中，示出在X方向上层叠了多个汇流条的汇流条冷却构造100。

如图8～图11所示，比较例的汇流条冷却构造100具有在X方向上层叠了多个汇流条102的构造，构成为将各汇流条102由热传导构件103冷却。多个汇流条102按从电流路径的始点121到终点122为止的距离从长到短的顺序，具备第1汇流条102A、第2汇流条102B、第3汇流条102C、第4汇流条102D、第5汇流条102E、第6汇流条102F。

汇流条102具有始点121、终点122及通电部123。

此外，在该说明中，在不特别区别始点121A、121B、121C、121D、121E、121F的情况下，省略添标A～F而记载为始点121。同样，关于终点122、通电部123，与有时省略添标A～F。

通电部123以至少一部分埋入于热传导构件103的状态在X方向上层叠。也就是说，通电部123是形成汇流条102的电流路径的部位，并且是其一部分将汇流条102的热直接向热传导构件103传递的部位。如图10所示，各通电部123以相同深度埋入于热传导构件103，因此各汇流条102的冷却面积的大小如图11所示那样由通电部123埋入于热传导构件103的长度规定。因此，各汇流条102的冷却面积按从第1汇流条102A到第6汇流条102F的顺序变小。

图12是用于对汇流条冷却构造的Z方向的大小进行比较说明的侧视图。图13是用于对汇流条冷却构造的X方向的大小进行比较说明的俯视图。

关于Z方向的大小，如图12所示，汇流条冷却构造1和汇流条冷却构造100为相同大小。与此相对，关于X方向的大小，如图13所示，汇流条冷却构造1比汇流条冷却构造100小。这样，在Z方向上层叠了多个汇流条2的构造与在X方向上层叠了多个汇流条102的构造相比，能够使X方向的体格紧凑。并且，在壳体内，汇流条上部(Z方向)的空间由于其他部件而难以有效活用空间，因此通过有效活用该空间，能够实现单元整体的省空间化。

如以上所说明那样，根据实施方式，通过将汇流条2的传热部24埋入于热传导构件3，从而冷却性能提高。另外，各汇流条2的冷却面积被设定为与汇流条长度相应的大小，因此能够抑制由于多个汇流条2中的长度的不同引起的冷却性能的偏差。由此，能够有效地冷却长度不同的多个汇流条2，并且能够抑制各汇流条2中的冷却性能的偏差。其结果，关于具备多个汇流条2的构造，能够实现省空间化和冷却性能的偏差抑制的兼顾。

此外，汇流条冷却构造1能够冷却长度不同的多个汇流条2，因此长度的组合、汇流条2的条数不特别限定。关于多个汇流条2，至少两个汇流条形成为不同的长度即可，全部的汇流条可以不形成为不同的长度。

另外，汇流条2的厚度不限定于2mm。例如，汇流条2以厚度为2～5mm形成即可。同样，汇流条2的通电部23的宽度也不限定于22mm。

另外，关于包括汇流条冷却构造1的单元搭载于车辆的例子进行了说明，但在该情况下，X方向能够设为车宽方向，Y方向能够设为车辆前后方向，Z方向能够设为高度方向。

另外，关于汇流条冷却构造1应用于升压转换器的例子进行了说明，但不限于此。汇流条冷却构造1能够在伴随于系统的高输出化(大电流化)、由于汇流条自身或紧固连结对象的电气部件的热制约而汇流条分为多个的机构中有效地应用。总之，大电流化且汇流条条数越多，该汇流条冷却构造1越是有利的构造。

另外，汇流条2不限于由一张板状构件形成，也可以是将多张板状构件接合而形成。例如，通电部23能够设为将两张板状构件相连而形成。

Claims (4)

1.一种汇流条冷却构造，是冷却多个汇流条的汇流条冷却构造，其特征在于，

所述汇流条冷却构造具备以与所述多个汇流条中的各汇流条的一部分接触的方式设置的绝缘性的冷却部，

所述多个汇流条的从电流路径的始点到终点为止的长度不同，

各汇流条与所述冷却部的接触面积设定为与各汇流条的所述长度成正比的面积。

2.根据权利要求1所述的汇流条冷却构造，其特征在于，

所述冷却部是热传导性比所述汇流条的热传导性高的热传导构件，

各汇流条以所述一部分埋入于所述热传导构件的状态从所述热传导构件立起设置，

所述多个汇流条在从所述热传导构件立起设置的方向上层叠。

3.根据权利要求2所述的汇流条冷却构造，其特征在于，

所述汇流条具有：

传热部，所述传热部埋入于所述热传导构件；

通电部，所述通电部形成从所述始点到达所述终点的部位；及

分支部，所述分支部从所述通电部分支并到达所述传热部，

所述传热部不包含于所述电流路径。

4.根据权利要求3所述的汇流条冷却构造，其特征在于，

所述热传导构件形成为长方体形状，

关于所述多个汇流条，以所述传热部在所述热传导构件的长边方向上并列配置的状态从所述热传导构件立起设置所述分支部，所述通电部在该立起设置方向上层叠。