CN214956873U - 功率模组、逆变器及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种功率模组、逆变器及车辆，其中，所述功率模组中的壳体具有冷却腔以及至少一个容置腔，冷却腔环绕至少一个容置腔的外周设置；至少一个母线电容设置于一个容置腔内；至少一个IGBT模块分别设置于所述冷却腔的外表面。则以环绕所述至少一个容置腔外周设置的冷却腔，增加了母线电容的冷却面积，从而提高母线电容的散热效率。此外，至少一个IGBT模块与冷却腔相邻接，且沿壳体的表面设置。在实现对IGBT模块散热的前提下，至少一个IGBT模块呈立体化设置，避免了将IGBT模块逐一铺设至水冷板上，而导致的产品体积大，集成度不高，功率密度低的问题。因此，本实用新型提供的功率模组散热效率高，集成度高，功率密度高，器件体积小。

Description

功率模组、逆变器及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种功率模组、逆变器及车辆。

背景技术

车用逆变器是新能源汽车关键零部件之一，其主要功能是将电池输入的直流高压电压转换为交流电压，并通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线从外部接收控制指令，来实现对电机的驱动和控制。现有的逆变器分为单逆变器和双逆变器，适用于驱动需求不同的电动汽车。不过，无论是单逆变器还是双逆变器，IGBT模块和母线电容都是主要的零部件。其中，IGBT模块和母线电容构成了逆变器的功率模组。在使用期间，功率模组中的IGBT模块和母线电容发热量大，需要及时散热，现有的散热方式主要是通过水冷板散热。

以双逆变器为例，请参阅图1-2，水冷板1中可通入冷却液以实现降低器件温度。母线电容2为由塑料封装的单个独立零件，固定在水冷板1上，且在冷水板1与母线电容2之间还设置有导热件3。该导热件3可以为导热垫片或导热脂等，用于传递母线电容2的热量至水冷板1中。集成有IGBT模块4的基板与水冷板1直接相接，或者也通过导热件3相接。由此可见，图1-2所示的散热布置方式，均只是对母线电容2和IGBT模块4的单面散热，且母线电容2还得通过导热件3传递热量，散热效率低。并且这样的布局方式，使得功率模组整体的体积较大，不利于高集成化趋势的发展，功率密度低。此外，冷却液的流道方向单一，冷却接口适配性差。

因此，需要一种新的功率模组的散热方式，以提高散热效果，缩小器件体积，增强冷却接口适配性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种功率模组、逆变器及车辆，以解决如何提高散热效率，缩小器件体积以及增强冷却接口适配性中的至少一个问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种功率模组，包括：壳体、至少一个IGBT模块以及至少一个母线电容；其中，

所述壳体具有冷却腔以及至少一个容置腔，所述冷却腔环绕所述至少一个容置腔的外周设置；至少一个所述母线电容设置于一个所述容置腔内；所述至少一个IGBT模块分别设置于所述冷却腔的外表面。

可选的，在所述的功率模组中，所述壳体的表面具有至少一个第一开口，每一所述第一开口与每一所述容置腔相连通，且通过所述第一开口以放置至少一个所述母线电容于对应的所述容置腔内。

可选的，在所述的功率模组中，所述壳体的表面具有至少一个第二开口，所述至少一个第二开口与所述冷却腔相连通，且每一所述第二开口上密封覆盖有至少一个所述IGBT模块。

可选的，在所述的功率模组中，每一所述IGBT模块包括多个IGBT以及基板，所述多个IGBT集成于所述基板上，所述基板密封覆盖于对应的所述第二开口上。

可选的，在所述的功率模组中，所述壳体上设置有至少一个进端口和至少一个出端口，所述至少一个进端口和所述至少一个出端口均与所述冷却腔相连通。

可选的，在所述的功率模组中，所述壳体的表面具有至少一个第三开口，所述至少一个第三开口与所述冷却腔相连通，且每一所述第三开口上密封覆盖有一盖板；其中，至少一个所述盖板上设置有至少一个进端口，且至少一个所述盖板上设置有至少一个出端口。

可选的，在所述的功率模组中，所述功率模组还包括冷却剂，所述冷却剂设置于所述冷却腔内，且从所述至少一个进端口流入，以及从所述至少一个出端口流出。

可选的，在所述的功率模组中，所述壳体的形状包括：多面体或圆柱体。

基于同一构思，本实用新型还提供一种逆变器，包括所述功率模组。

基于同一构思，本实用新型还提供一种车辆，包括所述逆变器。

综上所述，本实用新型提供一种功率模组、逆变器以及车辆，其中所述功率模组包括：壳体、至少一个IGBT模块以及至少一个母线电容；其中，所述壳体具有冷却腔以及至少一个容置腔，所述冷却腔环绕所述至少一个容置腔的外周设置；至少一个所述母线电容设置于一个所述容置腔内；所述至少一个IGBT模块分别设置于所述冷却腔的外表面。由此可见，以环绕所述至少一个容置腔外周设置的所述冷却腔，增加了所述母线电容的冷却面积，且无需导热件传导，从而提高所述母线电容的散热效率。此外，所述至少一个IGBT模块分别设置于所述冷却腔的外表面。在实现所述至少一个IGBT模块散热的前提下，使得所述至少一个IGBT模块呈立体化设置，避免了将所述至少一个IGBT模块逐一铺设至水冷板上，而导致的产品体积大，集成度不高，功率密度低的问题。因此，本实用新型提供的所述功率模组散热效率高，集成度高，功率密度高，器件体积小。

附图说明

图1为本实用新型中一种功率模组的示意图；

图2为本实用新型中一种功率模组的示意图；

图3为本实用新型实施例中一种功率模组的示意图；

图4为本实用新型实施例中冷却腔和容置腔的示意图；

图5为本实用新型实施例中一种功率模组的爆炸示意图；

图6为本实用新型实施例中一种功率模组的示意图；

图7为本实用新型实施例中图6中A-A’面的剖视图；

图8为本实用新型实施例中一种功率模组的爆炸示意图；

图9为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

图10为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

图11为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

图12为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

图13为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

图14为本实用新型实施例中一种流道方向示意图；

其中，附图标记为：

1-水冷板；2-母线电容；3-导热件；4-IGBT模块；

10-壳体；101-冷却腔；102-容置腔；103-第一开口；104-第二开口；105-第三开口；

20-IGBT模块；201-IGBT；202-基板；

30-母线电容；40-盖板；401-孔洞。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

为解决上述技术问题，本实施例提供一种功率模组。请参阅图3-4，所述功率模组包括：壳体10、至少一个IGBT模块20以及至少一个母线电容30。其中，所述壳体10具有冷却腔101以及至少一个容置腔102，所述冷却腔101环绕所述至少一个容置腔102的外周设置。至少一个所述母线电容30设置于一个所述容置腔102内。所述至少一个IGBT模块20分别设置于所述冷却腔101的外表面。

由此可见，以环绕所述至少一个容置腔102外周设置的所述冷却腔101，增加了所述母线电容30的冷却面积。以图3和4所示的长方体壳体为例，所述母线电容30的五个外表面均与所述冷却腔101相邻接，即被所述冷却腔101包围。相较于图1和2所示的布置方式，本实施例中的所述母线电容30的散热面增加了四个面，从而较大程度地提高了所述母线电容30的散热效率。并且无需导热件，即可实现热消散，进一步提高散热效率。

此外，所述至少一个IGBT模块20设置于所述冷却腔101的外表面。图3所示的所述功率模组中两个所述IGBT模块20分别设置于所述壳体10的两个表面上，呈立体化设置形式。与图1和2所示的功率模组相比，本实施例中的所述IGBT模块20的设置方式能够避免将所述IGBT模块20逐一铺设至水冷板上，而导致的产品体积大，集成度不高，功率密度低的问题。因此，本实施例提供的所述功率模组散热效率高，集成度高，功率密度高，器件体积小。

请参阅图3-5，所述壳体10表面还设置有至少一个第一开口103和至少一个第二开口104。其中，每一所述第一开口103与每一所述容置腔102相连通，且通过所述第一开口103以放置至少一个所述母线电容30于对应的所述容置腔102内。进一步的，每一所述容置腔102内设置有至少一个所述母线电容30。可根据设计需要设置所述容置腔102的数量以及所述母线电容30的数量。例如所述容置腔102的数量为1个、2个或3个等。每个容置腔102内设置所述母线电容30的数量为1个、2个或者3个等。如图6-7所示，所述功率模组包括2个所述容置腔102，每一所述容置腔102内设置有1个所述母线电容30。进一步的，所述母线电容30是由铜排、电容芯子、绝缘纸等组件以灌封的方式设置于所述容置腔102中。

所述至少一个第二开口104与所述冷却腔101相连通，且每一所述第二开口104上密封覆盖有至少一个所述IGBT模块20，以实现对所述IGBT模块20的散热。至少一个所述IGBT模块20沿所述壳体10的表面设置，以实现所述IGBT模块20呈立体化设置，相较于平面设置更节约空间。进一步的，每一所述IGBT模块20包括多个IGBT201以及基板202，所述多个IGBT201集成于所述基板202上，所述基板202密封覆盖于对应的所述第二开口104上。可选的，所述基板202通过压板的方式固定于所述壳体10上并覆盖对应的所述第二开口104。或者，所述基板202通过打螺钉的方式固定于所述壳体10。为保证所述冷却腔的密封性，所述基板202密封覆盖对应的所述第二开口104。并且，对应的密封方式包括但不限于为密封圈、密封胶等。

进一步的，所述冷却腔101上设置有至少一个进端口和至少一个出端口，所述至少一个进端口和所述至少一个出端口均与所述冷却腔101相连通，用于实现所述冷却腔101中冷却剂的流动，所述冷却剂从所述至少一个进端口流入，以及从所述至少一个出端口流出。可选的，所述进端口和所述出端口直接设置于所述冷却腔101所对应的所述壳体10的表面上。或者，在所述壳体10的表面设置至少一个第三开口105，所述至少一个第三开口105与所述冷却腔101相连通，且每一所述第三开口105上密封覆盖有一盖板40。其中，至少一个所述盖板40上设置有至少一个进端口，以及至少一个所述盖板40上设置有至少一个出端口。进一步的，本实施例不对所述第一开口103、所述第二开口104以及所述第三开口105的数量和位置做限定，可根据实际作业的需要灵活设置。

如图3-5中的示例可以看出，所述壳体10上设置有一个所述第一开口103，两个所述第二开口104和两个所述第三开口105。其中，所述第一开口103与所述容置腔102相连通，两个所述第二开口104与分别两个所述IGBT模块20相接，两个所述第三开口105分别与两个所述盖板40相接。因此，可根据设计需要增加或减少所述第一开口103、所述第二开口104和所述第三开口105的数量，对应的所述IGBT模块20和所述盖板40的数量也会增加或减少。

进一步的，为保证所述冷却腔101的密闭性，所述盖板40固定连接至所述壳体上，连接方式不限于为螺钉连接，焊接等。亦或者，所述盖板40与所述壳体10一体成型。且所述盖板40密封覆盖于对应的所述第三开口105上，密封方式不限于为使用密封圈、密封胶等。

请继续参阅图5，所述盖板40上设置有孔洞401，所述孔洞401可作为进端口或出端口。因所述冷却腔101中用于放置冷却剂，则需要至少一个所述进端口，以及至少一个所述出端口。进一步的，所述冷却剂包括但不限于为冷却液或冷却气体。因此，至少一个所述盖板40上设置有进端口，且至少一个所述盖板40上设置出端口。或者，如图8所示，至少一个所述盖板40上设置有进端口和出端口。即在同一所述盖板40上设置有至少2个孔洞401，其中一个所述孔洞401作为进端口，用于提供所述冷却剂，另一个所述孔洞401作为出端口，用于抽取所述冷却剂。当然，为提高所述冷却剂的流速可以设置多个所述进端口和/或所出端口，且设置位置不限制。进一步的，所述孔洞401可以设置于每个所述盖板40上的任意一个位置，和/或所述盖板40可以设置于所述壳体10上的任意一个位置。亦或者，当不设置所述盖板40和所述第三开口105时，如图9所示，可直接在所述冷却腔101的表面设置所述进端口和所述出端口。并且所述进端口和所述出端口的位置可根据冷却接口的需要进行设置。因此，本实例提供的所述进端口和所述出端口的设置方式能够满足各种冷却接口的需求，即提高了所述功率模组的冷却接口的适配性。

进一步的，请参阅图10-14，所述冷却剂的流道方向是多向的，可变的。其中，图10所示的流道方向对应与图3和图5所示的功率模组内部元器件的布置方式。图10中设置有两个盖板40，每一个所述盖板40中设置有一个孔洞401。一个作为冷却剂的进端口，另一个作为冷却剂的出端口。图11所示的流道方向对应与图8所示的功率模组内部元器件的布置方式。图11中设置有两个所述盖板40，其中一个所述盖板40中设置有两个孔洞401。其中一个所述孔洞401为进端口，另一个孔洞402为出端口。图12所示的流道方向与图11一致，但图12中仅设置一个所述盖板40，并在所述盖板40上设置进端口和出端口。

其中，所述壳体10的形状包括但不限于为多面体或圆柱体。例如图3-12所示的所述壳体均为长方体，实际使用中，可以根据设计需要为四面体、五面体或圆柱体等。如图13和14所示的所述壳体为十二面体。在所述十二面体上设置有四个所述盖板40。其中，图13中四个所述盖板40中分别设置有一个孔洞401，其中两个作为进端口，另外两个作为出端口。图14中三个所述盖板40中分别设置有一个孔洞401，以作为出端口，剩下一个所述盖板40中设置有两个所述孔洞401，均作为进端口。当然，上述仅是所述盖板40和所述孔洞401的示例，在实际使用中，可根据冷却接口的设计位置，对应设计所述进端口和所述出端口。

基于同一构思，本实施例还提供一种逆变器，包括所述功率模组。

基于同一构思，本实施例还提供一种车辆，包括所述逆变器。

综上所述，本实施例提供一种功率模组、逆变器和车辆。所述功率模组包括：壳体10、至少一个IGBT模块20以及至少一个母线电容30。其中，所述壳体10具有冷却腔101以及至少一个容置腔102，所述冷却腔101环绕所述至少一个容置腔102的外周设置。至少一个所述母线电容30设置于一个所述容置腔102内。所述至少一个IGBT模块20分别设置于所述冷却腔101的外表面。由此可见，以环绕所述至少一个容置腔102外周设置的所述冷却腔101，增加了所述母线电容30的冷却面积，且无需导热件传导，从而提高所述母线电容30的散热效率。此外，所述至少一个IGBT模块20与所述冷却腔101相邻接，且沿所述壳体10的表面设置。在实现所述至少一个IGBT模块20散热的前提下，所述至少一个IGBT模块20呈立体化设置，避免了将所述IGBT模块20逐一铺设至水冷板上，而导致的产品体积大，集成度不高，功率密度低的问题。并且所述壳体10表面还设置有所述盖板40，所述盖板40上设置有进端口和/或出端口。其中，所述进端口和所述出端口的位置可根据外接的冷却接口的位置相对应设置，以提高冷却接口的适配性，且经调整所述进端口和所述出端口的位置可以实现调整冷却液的流向，以进一步提高所述功率模组的拓展性。

此外还应该认识到，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种功率模组，其特征在于，包括：壳体、至少一个IGBT模块以及至少一个母线电容；其中，

所述壳体具有冷却腔以及至少一个容置腔，所述冷却腔环绕所述至少一个容置腔的外周设置；至少一个所述母线电容设置于一个所述容置腔内；所述至少一个IGBT模块分别设置于所述冷却腔的外表面。

2.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述壳体的表面具有至少一个第一开口，每一所述第一开口与每一所述容置腔相连通，且通过所述第一开口以放置至少一个所述母线电容于对应的所述容置腔内。

3.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述壳体的表面具有至少一个第二开口，所述至少一个第二开口与所述冷却腔相连通，且每一所述第二开口上密封覆盖有至少一个所述IGBT模块。

4.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，每一所述IGBT模块包括多个IGBT以及基板，所述多个IGBT集成于所述基板上，所述基板密封覆盖于对应的所述第二开口上。

5.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述壳体上设置有至少一个进端口和至少一个出端口，所述至少一个进端口和所述至少一个出端口均与所述冷却腔相连通。

6.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述壳体的表面具有至少一个第三开口，所述至少一个第三开口与所述冷却腔相连通，且每一所述第三开口上密封覆盖有一盖板；其中，至少一个所述盖板上设置有至少一个进端口，以及至少一个所述盖板上设置有至少一个出端口。

7.根据权利要求5或6所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组还包括冷却剂，所述冷却剂设置于所述冷却腔内，且从所述至少一个进端口流入，以及从所述至少一个出端口流出。

8.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述壳体的形状包括：多面体或圆柱体。

9.一种逆变器，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的功率模组。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9中所述的逆变器。

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