CN213662250U

CN213662250U - 一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构

Info

Publication number: CN213662250U
Application number: CN202022414840.6U
Authority: CN
Inventors: 汪家安; 张磊; 杨瑞敏
Original assignee: Zongyang Shengkong New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Xi'an Tsingtech New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2030-10-27

Abstract

本实用新型涉及电机控制器组件技术领域，具体涉及一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，包括水冷板功率单元和导流基板，导流基板用于为若干个水冷板功率单元导入及导出冷却液，水冷板功率单元用于对IGBT模块进行散热；水冷板功率单元包括第一IGBT模块、水冷板和第二IGBT模块，水冷板的左、右侧壁均开设有第一安装孔，水冷板的的左、右侧壁对称安装有第一IGBT模块及第二IGBT模块，水冷板的内部开设有散热腔，散热腔的内部固定有若干个平行设置的散热翅片，水冷板底部连通有进水口与出水口；本实用新型两个IGBT模块共用一个水冷板，水冷板功率单元可作为部件使用，从而便于生产与维护；同时有利于提升空间利用率，增大功率密度，以利于轻量化设计。

Description

一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构

技术领域

本实用新型涉及电机控制器组件技术领域，具体涉及一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。作为电动汽车的三大核心部件之一，电机控制器的设计技术对整个电动车的运行性能起着决定性作用。

电机控制器中通常需要对IGBT模块进行散热，IGBT是指绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

现有技术通常采用单面平铺方式进行IGBT模块散热，多模块的并联亦采用平铺方式，多个IGBT模块安装在单个一体的水冷散热板上进行散热；另有单个水冷板散热器双面平铺布置IGBT模块进行散热的布置方式。多个IGBT模块采用平铺的布置方式，会占用比较大的平铺方向尺寸，对整体的空间利用率较低；而采用单个水冷散热板双面布置，将使得整体结构分为上下两部分，不能进行正面维护。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术所提出的问题，而设计了一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，包括水冷板功率单元和导流基板，所述导流基板用于为若干个水冷板功率单元导入及导出冷却液，所述水冷板功率单元用于对IGBT模块进行散热；

所述水冷板功率单元包括第一IGBT模块、水冷板和第二IGBT模块，所述水冷板的左、右侧壁均开设有第一安装孔，所述水冷板的的左、右侧壁均通过所述第一安装孔对称安装有所述第一IGBT模块及所述第二IGBT模块，所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块均为竖向安装，所述水冷板的内部开设有散热腔，所述散热腔的内部固定有若干个平行设置的散热翅片，且相邻的两个所述散热翅片之间形成用于冷却液流过的通道，所述水冷板底部连通有进水口与出水口，所述进水口与所述出水口位置均设有斜面。

作为上述方案的进一步改进，所述散热翅片设置于所述第一IGBT模块和第二IGBT模块之间，且散热翅片的左、右两侧范围能覆盖所述第一IGBT模块和第二IGBT模块内部的芯片范围。

作为上述方案的进一步改进，所述水冷板的底部一体化连接有安装座，所述安装座上开设有一对第二安装孔，所述安装座于所述导流基板之间通过螺钉进行固定连接。

作为上述方案的进一步改进，所述进水口与所述出水口关于所述水冷板内部的一条中轴线对称设置。

作为上述方案的进一步改进，若干个水冷板功率单元均安装于所述导流基板上端，若干个水冷板功率单元之间散热采用并联或串联水路方式。

作为上述方案的进一步改进，三组所述水冷板功率单元并排放置安装于导流基板上，三组所述水冷板功率单元之间采用并联水路方式，所述导流基板上设有总进水接入口和总出水接入口，所述总进水接入口和所述总出水接入口均用于连接外部冷却管道，所述导流基板的内部流道经第一分支出水口、第二分支出水口及第三分支出水口进行分流，所述第一分支出水口、第二分支出水口及第三分支出水口分别与三组所述水冷板功率单元内部的所述进水口相连通，三组所述水冷板功率单元内部的所述出水口又分别与第一分支进水口、第二分支进水口及第三分支进水口相连通，所述第一分支进水口、第二分支进水口及第三分支进水口经所述导流基板内部流道汇聚至所述总出水接入口。

作为上述方案的进一步改进，三组所述水冷板功率单元并排放置安装于导流基板上，三组所述水冷板功率单元之间采用串联水路方式，所述导流基板上同样设有总进水接入口和总出水接入口，所述总进水接入口直接与第一组所述水冷板功率单元内部的所述进水口相连通，所述第一组所述水冷板功率单元内部的所述出水口再依次与第二组及第三组所述水冷板功率单元首尾相连通，且第三组所述水冷板功率的出水口最终与所述总出水接入口相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，两个IGBT模块共用一个水冷板，且对称布置在水冷板两侧，组成单个水冷板功率单元，水冷板功率单元可作为部件使用，运用到多个水冷板功率单元组成的系统中，从而便于生产与维护；同时有利于提升空间利用率，增大功率密度，以利于轻量化设计。

2、本实用新型中，若干个水冷板功率单元之间散热可采用并联或串联水路方式，并联水路方式时，通过调节导流基板上各个进出水口的大小，可以使得各水冷板功率单元之间的温升均匀分布，能避免局部过热而损毁器件；串联水路方时，导流基板上各个与水冷板相连通的进出水口大小相同，由于没有流量分流，流经各单元的冷却液流量相同，所以可以很好的保证各单元的IGBT模块温升均匀，无需复杂的分流设计。

3、本实用新型中，散热翅片的左、右两侧范围能覆盖第一IGBT模块和第二IGBT模块内部的芯片范围，通过热量的传导与对流作用，使得IGBT芯片温升始终处于工作范围之内；另外，还可调整斜面的角度及与翅片的间距来保证冷却液在散热翅片形成的流道内均匀分布，从而避免散热不均匀形成局部热点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的中单个水冷板功率单元的结构示意图；

图2为本实用新型中水冷板的内部结构示意图；

图3为本实用新型并联水冷路径布局示意图；

图4为本实用新型串联水冷路径布局示意图。

其中，1-水冷板功率单元，11-第一IGBT模块，12-水冷板，121-进水口，122-出水口，123-散热翅片，124-第一安装孔，125-散热腔，126-斜面，127-安装座，128-第二安装孔，13-第二IGBT模块，2-导流基板，21-总进水接入口，22-总出水接入口，23-第一分支出水口，24-第二分支出水口，25-第三分支出水口，26-第一分支进水口，27-第二分支进水口，28-第三分支进水口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图1～4对本实用新型进一步说明。

一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，包括水冷板功率单元1和导流基板2，导流基板2用于为若干个水冷板功率单元1导入及导出冷却液，水冷板功率单元1用于对IGBT模块进行散热；

如图1和图2所示，水冷板功率单元1包括第一IGBT模块11、水冷板12和第二IGBT模块13，水冷板12的左、右侧壁均开设有第一安装孔124，水冷板12的的左、右侧壁均通过第一安装孔124对称安装有第一IGBT模块11及第二IGBT模块13，第一IGBT模块11和第二IGBT模块13均为竖向安装，水冷板12的内部开设有散热腔125，散热腔125的内部固定有若干个平行设置的散热翅片123，且相邻的两个散热翅片123之间形成用于冷却液流过的通道，水冷板12底部连通有进水口121与出水口122，进水口121与出水口122位置均设有斜面126，调整斜面的角度及与翅片的间距来保证冷却液在散热翅片形成的流道内均匀分布，从而避免散热不均匀形成局部热点；进水口121与出水口122关于水冷板12内部的一条中轴线对称设置，实际安装使用时可不用区分进出水口方向，降低安装工艺要求；散热翅片123设置于第一IGBT模块11和第二IGBT模块13之间，且散热翅片123的左、右两侧范围能覆盖第一IGBT模块11和第二IGBT模块13内部的芯片范围，通过热量的传导与对流作用，使得IGBT芯片温升始终处于工作范围之内；水冷板12的底部一体化连接有安装座127，安装座127上开设有一对第二安装孔128，安装座127于导流基板2之间通过螺钉进行固定连接。

若干个水冷板功率单元1均安装于导流基板2上端，若干个水冷板功率单元1之间散热采用并联或串联水路方式。

实施例1

如图1和图2所示，水冷板功率单元1包括第一IGBT模块11、水冷板12和第二IGBT模块13，水冷板12的左、右侧壁均开设有第一安装孔124，水冷板12的的左、右侧壁均通过第一安装孔124对称安装有第一IGBT模块11及第二IGBT模块13，第一IGBT模块11和第二IGBT模块13均为竖向安装，水冷板12的内部开设有散热腔125，散热腔125的内部固定有若干个平行设置的散热翅片123，且相邻的两个散热翅片123之间形成用于冷却液流过的通道，水冷板12底部连通有进水口121与出水口122，进水口121与出水口122位置均设有斜面126，进水口121与出水口122关于水冷板12内部的一条中轴线对称设置；散热翅片123设置于第一IGBT模块11和第二IGBT模块13之间，且散热翅片123的左、右两侧范围能覆盖第一IGBT模块11和第二IGBT模块13内部的芯片范围；水冷板12的底部一体化连接有安装座127，安装座127上开设有一对第二安装孔128，安装座127于导流基板2之间通过螺钉进行固定连接。

如图3所示，三组水冷板功率单元1并排放置安装于导流基板2上，三组水冷板功率单元1之间采用并联水路方式，导流基板2上设有总进水接入口21和总出水接入口22，总进水接入口21和总出水接入口22均用于连接外部冷却管道，导流基板2的内部流道经第一分支出水口23、第二分支出水口24及第三分支出水口25进行分流，第一分支出水口23、第二分支出水口24及第三分支出水口25分别与三组水冷板功率单元1内部的进水口121相连通，三组水冷板功率单元1内部的出水口122又分别与第一分支进水口26、第二分支进水口27及第三分支进水口28相连通，第一分支进水口26、第二分支进水口27及第三分支进水口28经导流基板2内部流道汇聚至总出水接入口22。

本实施例在使用过程中，可通过调节导流基板2上各个进出水口的大小，可以使得各水冷板1功率单元之间的温升均匀分布，能避免局部过热而损毁器件。

实施例2

如图4所示，三组水冷板功率单元1并排放置安装于导流基板2上，三组水冷板功率单元1之间采用串联水路方式，导流基板2上同样设有总进水接入口21和总出水接入口22，总进水接入口21直接与第一组水冷板功率单元1内部的进水口121相连通，第一组水冷板功率单元1内部的出水口122再依次与第二组及第三组水冷板功率单元1首尾相连通，且第三组水冷板12功率的出水口122最终与总出水接入口22相连通。

本实施例在使用过程中，导流基板2上各个与水冷板1相连通的进出水口大小相同，由于没有流量分流，流经各单元的冷却液流量相同，所以可以很好的保证各单元的IGBT模块温升均匀，无需复杂的分流设计。

实施例1和实施例2中，两个IGBT模块共用一个水冷板，且对称布置在水冷板两侧，组成单个水冷板功率单元，水冷板功率单元可作为部件使用，运用到多个水冷板功率单元组成的系统中，从而便于生产与维护；同时有利于提升空间利用率，增大功率密度，以利于轻量化设计。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，包括水冷板功率单元（1）和导流基板（2），其特征在于：所述导流基板（2）用于为若干个水冷板功率单元（1）导入及导出冷却液，所述水冷板功率单元（1）用于对IGBT模块进行散热；

所述水冷板功率单元（1）包括第一IGBT模块（11）、水冷板（12）和第二IGBT模块（13），所述水冷板（12）的左、右侧壁均开设有第一安装孔（124），所述水冷板（12）的左、右侧壁均通过所述第一安装孔（124）对称安装有所述第一IGBT模块（11）及所述第二IGBT模块（13），所述第一IGBT模块（11）和所述第二IGBT模块（13）均为竖向安装，所述水冷板（12）的内部开设有散热腔（125），所述散热腔（125）的内部固定有若干个平行设置的散热翅片（123），且相邻的两个所述散热翅片（123）之间形成用于冷却液流过的通道，所述水冷板（12）底部连通有进水口（121）与出水口（122），所述进水口（121）与所述出水口（122）位置均设有斜面（126）。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：所述散热翅片（123）设置于所述第一IGBT模块（11）和第二IGBT模块（13）之间，且散热翅片（123）的左、右两侧范围能覆盖所述第一IGBT模块（11）和第二IGBT模块（13）内部的芯片范围。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：所述水冷板（12）的底部一体化连接有安装座（127），所述安装座（127）上开设有一对第二安装孔（128），所述安装座（127）于所述导流基板（2）之间通过螺钉进行固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：所述进水口（121）与所述出水口（122）关于所述水冷板（12）内部的一条中轴线对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：若干个水冷板功率单元（1）均安装于所述导流基板（2）上端，若干个水冷板功率单元（1）之间散热采用并联或串联水路方式。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：三组所述水冷板功率单元（1）并排放置安装于导流基板（2）上，三组所述水冷板功率单元（1）之间采用并联水路方式，所述导流基板（2）上设有总进水接入口（21）和总出水接入口（22），所述总进水接入口（21）和所述总出水接入口（22）均用于连接外部冷却管道，所述导流基板（2）的内部流道经第一分支出水口（23）、第二分支出水口（24）及第三分支出水口（25）进行分流，所述第一分支出水口（23）、第二分支出水口（24）及第三分支出水口（25）分别与三组所述水冷板功率单元（1）内部的所述进水口（121）相连通，三组所述水冷板功率单元（1）内部的所述出水口（122）又分别与第一分支进水口（26）、第二分支进水口（27）及第三分支进水口（28）相连通，所述第一分支进水口（26）、第二分支进水口（27）及第三分支进水口（28）经所述导流基板（2）内部流道汇聚至所述总出水接入口（22）。

7.根据权利要求5所述的一种电动汽车电机控制器并联模块双面水冷结构，其特征在于：三组所述水冷板功率单元（1）并排放置安装于导流基板（2）上，三组所述水冷板功率单元（1）之间采用串联水路方式，所述导流基板（2）上同样设有总进水接入口（21）和总出水接入口（22），所述总进水接入口（21）直接与第一组所述水冷板功率单元（1）内部的所述进水口（121）相连通，所述第一组所述水冷板功率单元（1）内部的所述出水口（122）再依次与第二组及第三组所述水冷板功率单元（1）首尾相连通，且第三组所述水冷板（12）功率的出水口（122）最终与所述总出水接入口（22）相连通。