CN212752103U - 一种模块化的功率模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施方式提供一种模块化的功率模组，属于大功率电力电子器件技术领域。所述功率模组包括：并联的至少一组功率组件，每个所述功率组件包括：散热组件，包括：支架固定机构；冷板；功率模块，设置所述冷板上；电流传感器，与所述功率模块电连接，用于实时获取所述电流传感器的电流；支架，用于固定所述电流传感器，且与所述支架固定结构连接；母线电容；母排，设置于所述母线电容和所述功率模块的上，用于连接所述母线电容和所述功率模块；以及驱动板，设置于所述母排上，用于与每个所述功率组件的功率模块连接。该功率模组能够克服现有技术中大功率模组开发周期长，成本高，兼容性差，物料难管理的技术缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及大功率电力电子器件技术领域，具体地涉及一种模块化的功率模组。
背景技术
传统的大功率模组方案会针对不同功率等级设计不同的器件，如设计不同尺寸的母线电容、不同尺寸的散热器、不同的PCB驱动板等等，会导致大功率电力电子装置的开发周期长，成本高，兼容性差，物料难管理等缺点。
实用新型内容
本实用新型实施方式的目的是提供一种模块化的功率模组，该功率模组能够克服现有技术中大功率模组开发周期长，成本高，兼容性差，物料难管理的技术缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供一种模块化的功率模组，所述功率模组包括：
并联的至少一组功率组件，每个所述功率组件包括：
散热组件，包括：
支架固定机构；
冷板；
功率模块，设置所述冷板上；
电流传感器，与所述功率模块电连接，用于实时获取所述电流传感器的电流；
支架，用于固定所述电流传感器，且与所述支架固定结构连接；
母线电容；
母排，设置于所述母线电容和所述功率模块的上，用于连接所述母线电容和所述功率模块；以及
驱动板，设置于所述母排上，用于与每个所述功率组件的功率模块连接。
可选地，所述功率模组进一步包括：
云母片，设置于所述母排和所述驱动板之间；
隔离垫片，设置于所述云母片上，用于隔离所述母排和所述驱动板。
可选地，所述散热组件包括：
主体，所述支架固定机构和所述冷板设置于所述主体的上表面；
液冷流道，设置于所述主体内切位于所述冷板的底部；
出水口，设置于所述主体的下表面；
进水口，设置于所述主体的下表面，且通过所述液冷流道与所述出水口连接；
所述功率模组进一步包括主水道，所述主水道与所述进水口和/或所述出水口连接。
可选地，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
可选地，所述主体的下表面设置有多个第一凹槽，所述第一凹槽设置于所述液冷流道的周围，用于供所述液冷流道内的液体初步散热。
可选地，所述主体的背面设置有第二凹槽，所述第二凹槽设置于所述主体的背面且相对于所述支架固定机构的位置。
可选地，每个所述散热组件的所述进水口和出水口中的一者与相邻的所述散热组件的进水口和出水口中的另一者连接，位于两端的所述散热组件的进水口或出水口与所述主水道连接。
可选地，每个所述散热组件的进水口和出水口分别与所述主水道连接。
可选地，所述母线电容包括：
基板；
正极性端子，设置于所述基板上；
负极性端子，设置于所述基板上，所述正极性端子和所述负极性端子中的一者的数量为另一者的数量的两倍，所述一者均布于所述另一者的两侧。
可选地，所述另一者相互连接，位于所述另一者的两侧的所述正极性端子或所述负极性端子分别相互连接。
通过上述技术方案，本实用新型提供的一种模块化的功率模组，通过将功率模块、散热组件、母线电容、电流传感器模块化，同时采用同一的驱动板连接每个功率组件，使得该功率模组可以通过增减实际的功率组件的数量来面对不同功率等级的工况，解决了现有技术中需要针对各种功率的工况分别开发对应的功率模组的技术问题，克服了现有技术中大功率模组开发周期长、成本高、兼容性差、物料难管理的技术缺陷。
本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的一组实施方式的功率组件的爆炸图；
图2是根据本实用新型的一组实施方式的功率组件的整体示意图；
图3是根据本实用新型的一个实施方式的散热组件的结构示意图；
图4a是根据本实用新型的一个实施方式的散热组件的背面图；
图4b是根据本实用新型的一个实施方式的散热组件的背面图；
图4c是根据本实用新型的一个实施方式的散热组件的背面图；
图4d是根据本实用新型的一个实施方式的散热组件的背面图；
图5是根据本实用新型的一个实施方式的进水口、出水口与主水道的连接方式的示意图；
图6是根据本实用新型的一个实施方式的进水口、出水口与主水道的连接方式的示意图；
图7是根据本实用新型的一个实施方式的母线电容的结构示意图；以及
图8是根据本实用新型的一个实施方式的母线电容的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施方式，并不用于限制本实用新型实施方式。
在本实用新型实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本实用新型实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提供一种模块化的功率模组，该功率模组包括并联的至少一个功率组件。每个功率组件的爆炸图如图1所示，组合完成后的示意图如图2所示。在图1中，该功率组件可以包括散热组件10、功率模块20、电流传感器30、支架31、母线电容40、母排41以及驱动板50。
在图1中，该功率模块20可以进一步包括支架固定机构11和冷板12。其中，该支架固定机构11可以用于固定支架31，该支架31可以用于固定电流传感器30，该电流传感器30可以与功率模块20电连接，用于实时获取电流传感器30的电流，该电流可以用于向外部实时传输功率模块20的状态。功率模块20可以设置于冷板12上，这样冷板12可以完成对功率模块20的散热操作。
在图1中，母排41可以设置于母线电容40和功率模块20上，用于连接该母线电容40和功率模块20。驱动板50可以设置于母排41上，用于与每个功率组件的功率模块20连接，从而实现各个功率组件之间的并联。
考虑到功率模块20在工作的过程中会产生大量的热量。该热量虽然会被设置于功率模块20底部的冷板12所吸收，但由于驱动板50的材质多为金属，其导热性较强，容易吸收功率模块20的热量从而导致驱动板50的温度升高，影响其电导性。因此，在本实用新型的一个实施方式中，该功率模组可以进一步包括云母片51和隔离垫片52。该云母片51可以设置于母排41和驱动板50之间，从而避免两者之间的热量传导。隔离垫片52可以设置于云母片51上，用于进一步隔离母排41和驱动板50，从而提高隔热效果。
在该实施方式中，对于散热组件10，可以是本领域人员所知的多种结构形式。但是，发明人在设计该功率模组时考虑到本实用新型提供的功率模组是为了解决现有技术中需要针对各种功率的工况分别开发对应的功率模组的技术问题。因此，在功率模组中的各个功率组件可以拆分组合的情况下，散热组件10也应当可以拆分和组合。故发明人设计如图3所示的散热组件10。在图3中，该散热组件10可以包括主体13、液冷流道、出水口14、进水口15。进水口15可以通过液冷流道与出水口14连接。相对应的，为了实现对每个散热组件10的冷却液循环操作，该功率模组可以进一步包括主水道53。该主水道53可以与进水口14和/或出水口15连接。在散热组件10中，主体13的上表面可以设置有冷板12和支架固定机构11。由于冷板12本身用于热量传导，并不具备固定器件的作用，那么该支架固定机构11与冷板12同时设置于主体13的上表面就能够使得该支架固定及机构11在固定支架31的同时也能够通过支架31来固定功率模块20。具体地，在支架31被固定时，位于功率模块20一侧的支架31和位于功率模块20的另一侧的母线电容40同时对该功率模块20形成限位，从而固定该功率模块20。
在本实用新型的一个实施方式中，如图3所示，该主体13的侧面可以设置有与液冷流道连接的流道堵头16。
由于冷却液从主水道53经由进水口15进入液冷流道中，经过冷板12的底部时，吸收功率模块20的热量，再经出水口14再次注入主水道53，从而完成整个能量交换过程。在该过程中，冷却液的能量交换效率随着本身温度的提高而降低，那么在该冷却液流经冷板12的底部时，由于本身温度的提高会逐渐降低散热的效果。因此，在本实用新型的一个实施方式中，如图4a至4d所示，该主体13的背面可以设置有第一凹槽17。该第一凹槽17可以设置于液冷流道的周围，其凹槽的结构能够提高冷却液与外部的接触面积，从而对液冷流道中的液体(冷却液)进行初步散热，最终提高整体液冷系统的散热效率。
在该实施方式中，由于该散热组件10的正面设置有冷板12和支架固定机构11，并且由于需要散热的仅是冷板12附近，支架固定机构11的底部不需要设置液冷流道。因此，如图4a至4d所示，在本实用新型的一个实施方式中，该主体13的背面可以设置有第二凹槽18。该第二凹槽18可以减少该液冷模块的实际体积，从而降低整体液冷系统的质量。
在该实施方式中，由于不同的功率模块20的结构不同，主水道13与进水口15、出水口14的连接方式也可以不同。针对设备底部空间相对比较狭窄的情况，该连接方式可以是如图5所示。在图5中，散热组件10的进水口15和出水口14中的一者与相邻的散热组件10的进水口15和出水口14中的另一者连接，位于两端的散热组件10的进水口15或出水口14与主水道53连接。而对于设备底部空间相对宽裕的情况下，该连接方式也可以是如图6所示。在图6中，每个散热组件10的进水口15、出水口14均与主水道53连接。
在本实用新型的一个实施方式中，考虑到该散热组件20的安装，如图3所示，该散热组件20可以进一步包括设置于主体13的底部的安装机构19。对于该安装机构19的具体形式，则可以是本领域人员所知的多种结构，例如螺栓与螺母的配合安装、卡扣式安装以及焊接等等。
如图7所示是母线电容40的一种结构的示意图。在图7中，该母线电容40可以包括基板41、正极性端子42以及负极性端子43。其中，正极性端子42和负极性端子43均可以设置于基板41上。正极性端子42和负极性端子43中的一者的数量可以为另一者的数量的两倍，该一者可以均布于另一者的两侧。在图7中，由于传统的单个极性端子被分裂为多个极性端子，单个电容器也被等效为多个并联的电容器，这就使得在接入直流母线(母排41)后，当开关器件(功率模块20)瞬间产生电压过冲时，并联的电容器相对于单个电容器而言使得寄生电感大大降低(降低50％)。因此，如图7所示出的结构能够降低大大降低直流母线的电容器与开关器件之间的寄生电感。
进一步地，发明人在设计如图7所示出的结构时发现，如果将图7中所示出的结构中的正极性端子42和负极性端子43对应连接，就能够进一步降低寄生电感。因此，发明人设计了是如图8所示出的母线电容40的结构。在图8中，数量为一者的一半的另一者相互连接，位于该另一者的两侧的正极性端子42或负极性端子43分别相互连接。
通过上述技术方案，本实用新型提供的一种模块化的功率模组，通过将功率模块、散热组件、母线电容、电流传感器模块化，同时采用同一的驱动板连接每个功率组件，使得该功率模组可以通过增减实际的功率组件的数量来面对不同功率等级的工况，解决了现有技术中需要针对各种功率的工况分别开发对应的功率模组的技术问题，克服了现有技术中大功率模组开发周期长、成本高、兼容性差、物料难管理的技术缺陷。
以上结合附图详细描述了本实用新型例的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。
Claims (10)
1.一种模块化的功率模组，其特征在于，所述功率模组包括：
并联的至少一组功率组件，每个所述功率组件包括：
散热组件，包括：
支架固定机构；
冷板；
功率模块，设置所述冷板上；
电流传感器，与所述功率模块电连接，用于实时获取所述电流传感器的电流；
支架，用于固定所述电流传感器，且与所述支架固定结构连接；
母线电容；
母排，设置于所述母线电容和所述功率模块的上，用于连接所述母线电容和所述功率模块；以及
驱动板，设置于所述母排上，用于与每个所述功率组件的功率模块连接。
2.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组进一步包括：
云母片，设置于所述母排和所述驱动板之间；
隔离垫片，设置于所述云母片上，用于隔离所述母排和所述驱动板。
3.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述散热组件包括：
主体，所述支架固定机构和所述冷板设置于所述主体的上表面；
液冷流道，设置于所述主体内切位于所述冷板的底部；
出水口，设置于所述主体的下表面；
进水口，设置于所述主体的下表面，且通过所述液冷流道与所述出水口连接；
所述功率模组进一步包括主水道，所述主水道与所述进水口和/或所述出水口连接。
4.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
5.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，所述主体的下表面设置有多个第一凹槽，所述第一凹槽设置于所述液冷流道的周围，用于供所述液冷流道内的液体初步散热。
6.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，所述主体的背面设置有第二凹槽，所述第二凹槽设置于所述主体的背面且相对于所述支架固定机构的位置。
7.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，每个所述散热组件的所述进水口和出水口中的一者与相邻的所述散热组件的进水口和出水口中的另一者连接，位于两端的所述散热组件的进水口或出水口与所述主水道连接。
8.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，每个所述散热组件的进水口和出水口分别与所述主水道连接。
9.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述母线电容包括：
基板；
正极性端子，设置于所述基板上；
负极性端子，设置于所述基板上，所述正极性端子和所述负极性端子中的一者的数量为另一者的数量的两倍，所述一者均布于所述另一者的两侧。
10.根据权利要求9所述的功率模组，其特征在于，所述另一者相互连接，位于所述另一者的两侧的所述正极性端子或所述负极性端子分别相互连接。
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Cited By (1)
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| CN112087121A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-12-15 | 致瞻科技(上海)有限公司 | 一种模块化的功率模组 |
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Cited By (2)
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