CN216902889U - 一种功率模块以及具有该功率模块的逆变器和电驱动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率模块以及具有该功率模块的逆变器和电驱动单元，涉及功率模块冷却技术领域，包括功率芯片，以及设置在所述功率芯片一侧的散热基板；所述功率芯片在背离所述散热基板一侧设有周向紧密环绕所述功率芯片的壳体；所述壳体两侧延伸至所述散热基板，且与所散热基板两侧部分配合；所述功率芯片被限制固定于所述壳体与所述散热基板之间；所述散热基板背离所述功率芯片一侧设有散热件所述散热件内采用绝缘液体作为冷却介质；所述散热件与所述壳体之间设有密封件，克服现有功率模块冷却需要在芯片与散热基板之间增加DBC进行绝缘，导致散热效率较低的问题。

Description

一种功率模块以及具有该功率模块的逆变器和电驱动单元

技术领域

本实用新型涉及功率模块冷却技术领域，尤其涉及一种功率模块以及具有该功率模块的逆变器和电驱动单元。

背景技术

新能源汽车电机冷却逐渐向油冷发展，但是电机控制器一直采用水冷系统，油冷与水冷系统无法共用，需要用热交换器进行热交换冷却，使得整车冷却系统比较复杂，成本较高。因此，目前新能源汽车电机控制器多采用风冷或水冷却，但是需要在IGBT芯片与散热基板之间增加DBC(覆铜陶瓷基板)进行绝缘，这样会使得芯片与散热基板之间热阻增大，散热性能降低。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种功率模块以及具有该功率模块的逆变器和电驱动单元，用于克服现有功率模块冷却需要在芯片与散热基板之间增加DBC进行绝缘，导致散热效率较低的问题。

本实用新型公开了一种功率模块，

包括功率芯片，以及设置在所述功率芯片一侧的散热基板；

所述功率芯片在背离所述散热基板一侧设有周向紧密环绕所述功率芯片的壳体；

所述壳体两侧延伸至所述散热基板，且与所散热基板两侧部分配合；

所述功率芯片被限制固定于所述壳体与所述散热基板之间；

所述散热基板背离所述功率芯片一侧设有散热件；

所述散热件内采用绝缘液体作为冷却介质；

所述散热件与所述壳体之间设有密封件。

优选地，所述壳体由所述功率芯片与所述散热基板焊接后一体注塑形成。

优选地，所述壳体由绝缘材料制成。

优选地，所述壳体两侧相对所述功率芯片延伸出的长度位于与所述功率芯片尺寸呈预设比值范围内。

优选地，所述散热基板背离所述功率芯片一侧部分延伸至所述散热件内。

优选地，所述密封件设置为双环式密封圈或IDI型密封圈。

优选地，所述散热件两侧延伸超出所述壳体两侧。

优选地，所述散热件内的冷却介质为油。

本发明还提供一种逆变器，包括上述的功率模块。

本发明还提供一种电驱动单元，包括上述的逆变器。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型设置与一体注塑形成的壳体来对功率芯片起到限制、支撑、绝缘的作用，配合散热基板使得功率芯片限制在壳体与散热基板之间，使得壳体、功率芯片、散热基板集成一个整体，而后采用散热件实现对功率芯片的直接散热，由此芯片与散热基板之间无需设置其他辅助绝缘的结构，减少增加热阻，提高散热效率。同时还可克服无法与控制器和电机、减速器共用冷却系统的问题，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型所述一种功率模块的实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型所述一种功率模块的实施例一中用于体现密封件的结构示意图。

附图标记：

1-功率芯片；2-散热基板；3-壳体；4-散热件；5-密封件。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

实施例一：本实施方式提供一种功率模块，参考图1和图2，包括功率芯片1，以及设置在所述功率芯片1一侧的散热基板2；具体的，在本实施方式中，功率芯片1采用包括但不限于IGBT芯片，该散热基板2为金属基散热基板，包含散热铝基板，散热铜基板，散热铁基板，具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能。散热基板2与功率芯片1贴合，使得工作过程中功率芯片上产生的热量直接传递到散热基板2上。

所述功率芯片1在背离所述散热基板2一侧设有周向紧密环绕所述功率芯片1的壳体3；所述壳体3两侧延伸至所述散热基板2，且与所散热基板2两侧部分配合；所述功率芯片1被限制固定于所述壳体3与所述散热基板2之间，同时，壳体3也用于支撑功率芯片1与散热基板2，壳体3延伸至散热基板2的部分可以部分覆盖散热基板2侧面，也可以全部覆盖散热基板2侧面，可根据实际场景的下述散热件4与散热基板2的配合状态设置。所述散热基板2背离所述功率芯片1一侧设有散热件4，该散热件4为包含冷却介质的散热器；在散热过程中，壳体3延伸出所述散热基板2的部分与散热件4朝向功率芯片1一侧面紧密接触，芯片与散热基板2均被固定限制于壳体1与散热器之间，所述散热件4内采用绝缘液体作为冷却介质，具体的，在本实施方式中，所述散热件4内的冷却介质为油；即对于上述功率芯片1，采用油冷的方式对其直接散热。

在上述实施方式中，通过上述设置，采用壳体3来对功率芯片起到限制、支撑的作用，配合散热基板2使得功率芯片限制在壳体3与散热基板2之间，使得壳体3、功率芯片1、散热基板2集成一个整体，而后采用散热件4实现对功率芯片的直接散热，同时，壳体3还起到一定绝缘的作用，由此可替代现有技术中在芯片与散热基板2之间增加 DBC进行绝缘的方式，利用壳体3绝缘，芯片与散热基板2之间无需设置其他辅助绝缘的结构，使得热量由芯片传递到壳体3或散热基板2，直接传递至散热件4进行散热，减少增加结构导致的热阻，由此进一步提高散热效率。通过上述设置，实现对功率芯片1的油冷，可以与控制器和电机、减速器共用冷却系统，提高可靠性，降低成本。

如上所述，在散热过程中，壳体3与散热件4朝向功率芯片1的一侧面紧密接触，部分热量也会由功率芯片1直接传递至壳体3，为了克服壳体3与散热件4之间存在的间隙影响热量由壳体3传递至散热件4的效率的问题，所述散热件4两侧延伸超出所述壳体3两侧，使得散热件4能够对壳体3进行散热，若壳体3两侧超出散热件4两侧，则可能会产生部分传递至壳体3上的热量散热效率较低的问题，同时，所述散热件4与所述壳体3之间设有密封件5，该密封件5设置为包括但不限于密封圈、密封条等，同时，也可进一步防止散热件4中的冷却介质溢出与功率芯片1接触造成损坏的情况，提高使用过程的安全性。进一步作为优选地，所述密封件5设置为双环式密封圈或IDI型密封圈，在实际使用场景中，为了满足使用需求，其他现有的密封圈(如氢化丁氰橡胶密封圈、v形圈等)也可用于此处的密封。

在一个较佳的实施方式中，所述壳体3由所述功率芯片1与所述散热基板2焊接后一体注塑形成，为了配合功率芯片1与散热基板2的形状，该壳体3采用一体注塑形成，以与功率芯片1和散热基板2配合一致，起到固定、支撑、绝缘的作用，进一步作为优选地，所述壳体3由绝缘材料制成，使得壳体3需要起到绝缘的作用，具体的，优选采用塑料，也可以是其他既可符合使用场景也可绝缘的材料。

在一个较佳的实施方式中，为了使得壳体3达到较佳的绝缘效果，所述壳体3两侧相对所述功率芯片1延伸出的长度位于与所述功率芯片1尺寸呈预设比值范围内，具体的，可以根据使用场景，作为举例而限定的，将壳体3延伸出功率芯片1的长度设置为功率芯片1长度的1～2倍，也可设置其他预设比值范围，由此利用不导电的材料充分包裹功率芯片1，避免功率芯片1工作状态下产生对其他元件的影响。

在一个较佳的实施方式中，所述散热基板2背离所述功率芯片1一侧部分延伸至所述散热件4内，由于采用油作为散热器中的冷却介质，散热基板2部分延伸至散热器内，使得冷却油可以与散热基板2直接接触，进一步提高散热效率，具体的，散热基板2的结构可根据实际使用场景选择。

实施例二：本实施方式公开一种逆变器，包括上述实施例一所述的功率模块，逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz 正弦波)的转换器，因此，还包括现有其他与功率模块作用以保证逆变器正常使用的模块、电路，包括但不限于误差放大器，调节器、振荡器、PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等，其均为现有元件，在此不作赘述。本实施方式中的逆变器包含功率模块，其利用壳体绝缘，同时其上热量由芯片传递到壳体或散热基板，直接传递至散热件进行散热，散热效率较高。

实施例三：本发明还提供一种电驱动单元(EDU)，包括上述的逆变器、电机，驱动单元主要包括驱动装置和电机两部分，本实施方式中的电驱动单元还包括现有其他与逆变器作用以保证电驱动单元正常使用的模块、电路。具体的，包括但不限于功率转化器、控制器、各种检测传感器等，均为现有元件，在此不作赘述，使得电驱动单元正常使用均可，在本实施方式中使用的逆变器包含的功率模块，其上热量由芯片传递到壳体或散热基板，直接传递至散热件进行散热，可以实现对功率模块的油冷，由此提高散热效率的同时，可以与控制器和电机、减速器共用冷却系统。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡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作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于：

包括功率芯片，以及设置在所述功率芯片一侧的散热基板；

所述功率芯片在背离所述散热基板一侧设有周向紧密环绕所述功率芯片的壳体；

所述壳体两侧延伸至所述散热基板，且与所散热基板两侧部分配合；

所述功率芯片被限制固定于所述壳体与所述散热基板之间；

所述散热基板背离所述功率芯片一侧设有散热件；

所述散热件内采用绝缘液体作为冷却介质；

所述散热件与所述壳体之间设有密封件。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：

所述壳体由所述功率芯片与所述散热基板焊接后一体注塑形成。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述壳体由绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述壳体两侧相对所述功率芯片延伸出的长度位于与所述功率芯片尺寸呈预设比值范围内。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述散热基板背离所述功率芯片一侧部分延伸至所述散热件内。

6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述密封件设置为双环式密封圈或IDI型密封圈。

7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述散热件两侧延伸超出所述壳体两侧。

8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述散热件内的冷却介质为油。

9.一种逆变器，其特征在于：包括上述权利要求1～8任一所述的功率模块。

10.一种电驱动单元，其特征在于：包括上述权利要求9所述的逆变器。

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