CN220823579U - 散热组件、电源模块、供电系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热组件、电源模块、供电系统和车辆。所述散热组件包括壳体和散热构件，所述散热构件沿安装方向设置在所述壳体内，所述散热构件包括：主体，包括第一底壁和第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳功率器件，所述第一底壁配置为至少部分与功率器件接触，所述第一底壁在与所述第一容纳空间相对的表面上设置有冷却槽；以及盖板，与所述第一底壁密封连接，所述盖板覆盖所述冷却槽并且与其合围形成供冷却介质流经其中的冷却介质通道，其中，所述壳体包括第二底壁，所述第二底壁设置有开口，所述盖板至少部分覆盖所述开口并且与所述第二底壁齐平。

Description

散热组件、电源模块、供电系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及一种散热组件，包括这种散热组件的电源模块，包括这种电源模块的供电系统和包括这种电源模块或供电系统的车辆。

背景技术

电动或混合动力汽车具有电驱动总成系统，需要由电源模块，例如车载电源模块进行供电。随着越来越多的紧凑型产品在车辆上的普及，电源模块的集成化和紧凑化设计需求也应运而生。

散热组件是电源模块中的重要部件，用于将电源模块中的功率器件发出的热量散出。通常，电源模块中的功率器件垂直布置在电源模块的壳体中，壳体与功率器件接触的部分设置有冷却回路，为功率器件提供散热。然而，这种布置方式在垂直方向上的高度较高，无法满足一些集成化和紧凑化设计的需求。

因此，需要一种新的散热组件，用于有限高度的电源模块应用中，满足车辆集成化和紧凑化设计的需求，同时保证良好的散热性能。

实用新型内容

针对上文提到的问题和需求，本实用新型提出了一种散热组件，包括这种散热组件的电源模块，包括这种电源模块的供电系统，以及包括这种电源模块或者包括这种供电系统的车辆，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来其他技术效果。

一方面，本公开提供一种散热组件，包括壳体和散热构件，所述散热构件沿安装方向设置在所述壳体内，所述散热构件包括：主体和盖板，所述主体包括第一底壁和第一容纳空间，所述第一容纳空间用于容纳功率器件，所述第一底壁配置为至少部分与功率器件接触，所述第一底壁在与所述第一容纳空间相对的表面上设置有冷却槽；所述盖板与所述第一底壁密封连接，所述盖板覆盖所述冷却槽并且与其合围形成供冷却介质流经其中的冷却介质通道，其中，所述壳体包括第二底壁，所述第二底壁设置有开口，所述盖板至少部分覆盖所述开口并且与所述第二底壁齐平。

变压器、电感等功率器件在工作时会产生高温，因此需要对其进行散热。传统的方式是在散热组件或电源模块的壳体上设置冷却回路，然后将功率器件安装在壳体内。然而，这种方法要求功率元件通过三层表面(即，导热胶+散热构件底板+冷却通道的盖板)以将其热量传递给冷却介质，高度方向上尺寸较大，且散热效率低。同时，在壳体上设置复杂的水道回路，使得压铸工艺复杂，制造成本高昂。此外，这种方式使得器件布局分散，连接线路交错斑驳，功能模块整体十分庞大，且占据壳体大量的空间，导致产品壳体尺寸较大，加工复杂且困难。同时产品总装配难度较高，需要将器件逐个装配，工序复杂，效率也不理想。

不仅如此，传统方式的维修成本大，耗时长，维修和更换时需要将功率器件或散热构件从壳体上拆除，这对于已组装好的散热组件和电源模块而言是十分困难甚至是不可行的，因为可能功率器件或散热构件已经永久焊接至壳体或者与壳体形成为一体，无法拆除。

根据以上特征，本公开为有限高度的电源模块散热设计提供了解决方案。在高度方向上省略了现有的壳体底板，将壳体底壁的对应散热位置掏空，并将散热构件的盖板与壳体底部共用，从而减小了高度方向上的尺寸。此外，本公开的方案将散热构件与壳体分离，散热构件与壳体各自为单独的组件，并且彼此之间能够可拆卸地连接，因此壳体可以具有简化的结构，无需复杂的压铸工艺或焊接工艺(例如波峰焊)。

需要说明的是，本公开所指的高度方向又可以称为安装方向，其由功率器件安装或装配至壳体的方向所限定。

示例性地，本公开提出的散热组件可以将高度方向上的尺寸减小若干毫米，例如1.5至3mm。这一高度减小量在电源模块设计方面是显著的。由于壳体、功率器件、电路板等的固有尺寸的优化空间有限，在高度方向上的若干毫米的尺寸优化能够使得电源模块适应更紧凑化的设计要求。

在一些示例中，所述盖板包括盖板本体和相对于所述盖板本体弯折的弯折部，所述盖板本体分别覆盖所述冷却槽和所述开口，并且所述盖板本体与所述第二底壁齐平。

根据以上特征，盖板的盖板本体可以完全覆盖冷却槽和壳体的开口，并且与第二底壁齐平。需要说明的是，与第二底壁齐平指的是盖板本体的底面与第二底壁的底面齐平，从而从外观上来看，散热组件的底部形成为同一个平面。

在一些示例中，所述弯折部包括侧壁以及相对所述侧壁弯折的外缘，所述外缘与所述第二底壁连接，其中，所述外缘与所述盖板本体平行并且沿所述安装方向低于所述盖板本体。

根据以上特征，弯折部通过侧壁和外缘，一方面与冷却槽合围形成了冷却介质通道，另一方面调整安装高度，使得既满足与第二底壁齐平，又提供安装接口。

在一些示例中，所述外缘设置有多个间隔排列的通孔，并且所述第二底壁设置有与所述通孔对应的螺纹孔，其中，所述外缘和所述第二底壁通过螺钉连接。

在一些示例中，所述弯折部与所述第二底壁之间设置有密封件。

根据以上特征，密封件可以阻挡外界灰尘或污染物通过散热构件和壳体之间的间隙进入散热模块。

在一些示例中，所述主体还包括多个主体侧壁，其中一个主体侧壁设置有供冷却介质流入的入口和供冷却介质流出的出口，并且其中，所述壳体设置有分别与所述入口和所述出口流体连通的流体接口。

在一些示例中，所述壳体还包括用于容纳所述散热构件的第二容纳空间，所述多个主体侧壁中的至少一个设置有垂直于所述主体侧壁延伸的分隔板，用于在所述第二容纳空间中分隔出多个子容纳空间。

根据以上特征，设置分隔板从而可以在第二容纳空间中分隔出多个子容纳空间，便于在壳体中布置不同的元件并且彼此物理分隔。

在一些示例中，所述盖板本体与所述第一底壁焊接连接。示例性地，盖板本体和第一底壁可以通过波峰焊、激光焊、气体保护焊、钎焊等方式焊接连接。

在一些示例中，所述冷却槽设置有多个散热翅片。通过设置散热翅片，可以增加换热面积，提高散热效率。

又一方面，本公开还提供一种电源模块，包括功率器件以及如前所述的散热组件，所述功率器件容纳在所述第一容纳空间中。由于包括了如前所述的散热组件的全部技术特征，电源模块也具有相应的技术效果和优点。

另一方面，本公开还提供一种供电系统，其特征在于，包括如前所述的电源模块。由于包括了如前所述的电源模块的全部技术特征，供电系统也具有相应的技术效果和优点。

再一方面，本公开还提供一种车辆，其特征在于，包括如前所述的电源模块，或包括如前所述的供电系统。

附图说明

图1示出了根据本公开至少一实施例的散热组件的分解视图；

图2示出了根据本公开至少一实施例的散热构件的立体图；

图3示出了图2所示的散热构件的另一立体图；

图4示出了根据本公开至少一实施例的主体的立体图；

图5示出了根据本公开至少一实施例的盖板的立体图；

图6示出了图5所示的盖板的另一立体图；

图7A示出了根据本公开至少一实施例的散热组件的俯视图；

图7B示出了沿图7A中的线A-A截取的剖面视图；

图7C示出了图7B中的区域B的放大视图。

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

变压器、电感等功率器件中的发热元件在工作时会产生高温，因此需要对其进行散热。传统的方式是在电源模块的壳体上设置冷却回路，然后将发热元件安装在壳体内。然而，在壳体上设置复杂的水道回路，使得压铸工艺复杂，制造成本高昂。此外，这种方式使得器件布局分散，连接线路交错斑驳，功能模块整体十分庞大，且占据壳体大量的空间，导致产品壳体尺寸较大，加工复杂且困难。同时产品总装配难度较高，需要将器件逐个装配，工序复杂，效率也不理想。不仅如此，传统方式的维修成本大，耗时长，维修和更换时需要将发热元件从壳体上拆除，这对于已组装好的电源模块而言是十分困难甚至是不可行的，因为可能发热元件已经永久焊接至壳体，无法拆除。

针对现有技术的缺陷，本公开提出一种散热组件，包括这种散热组件的电源模块，包括这种电源模块的供电系统，以及包括这种电源模块或供电系统的车辆。下面结合附图具体说明根据本公开内容的散热组件、电源模块、供电系统和车辆的优选实施方式。

本公开为有限高度的电源模块散热设计提供了解决方案。在高度方向上省略了现有的壳体底板，将壳体底壁的对应散热位置掏空，并将散热构件的盖板与壳体底部共用，从而减小了高度方向上的尺寸。此外，本公开的方案将散热构件与壳体分离，散热构件与壳体各自为单独的组件，并且彼此之间能够可拆卸地连接，因此壳体可以具有简化的结构，无需复杂的压铸工艺或焊接工艺(例如波峰焊)。此外，散热组件采用无散热构件底板的设计，可以减少传热热阻并且减轻高度方向的零件重量。

下面结合附图具体说明根据本公开内容的散热组件、电源模块、供电系统和车辆的优选实施方式。

与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，在不脱离本公开的理念的情况下，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

如图1所示，根据本公开至少一实施例的散热组件10，包括壳体1和散热构件2，散热构件2沿安装方向A设置在壳体1内。安装方向A限定为图1中的从上至下的方向。

壳体1包括第二底壁11和多个侧壁，并且由这些壁合围成用于容纳散热构件2的第二容纳空间14。第二底壁11设置有开口12。在本实施例中，开口12设置在第二底壁11的中部，并且围绕开口12设置有多个螺纹孔6。

如图2至图6所示，散热构件2包括主体3和盖板4，主体3和盖板4之间焊接连接，例如通过波峰焊。主体3可以包括第一底壁31、多个主体侧壁13和第一容纳空间32，第一底壁31和多个主体侧壁13合围形成第一容纳空间32，用于容纳功率器件。第一底壁31配置为至少部分与功率器件接触，从而将功率器件产生的热量导出。多个主体侧壁13中的至少一个可以设置有垂直于主体侧壁13延伸的分隔板131，用于在第二容纳空间14中分隔出多个子容纳空间141，如图7A所示。

参考图4，其省略了盖板4以显示第一底壁31的底部。如图4所示，第一底壁31在与第一容纳空间32相对的表面上设置有冷却槽33。冷却槽33中设置有多个突出的散热翅片331，从而增加与冷却介质的换热面积，提高散热效率。

图5和图6示出了根据本公开至少一实施例的盖板4，盖板4与第一底壁31密封连接，并且盖板4覆盖冷却槽33并且与其合围形成供冷却介质流经其中的冷却介质通道40。同时，在散热构件2安装就位后，盖板4至少部分覆盖开口12并且与第二底壁11齐平。

示例性地，冷却介质可以是水、油或醇溶液，例如乙二醇或丙二醇。

如图5和图6所示，盖板4可以包括盖板本体41和相对于盖板本体41弯折的弯折部42。在本实施例中，盖板本体41的两个相反表面分别覆盖冷却槽33和开口12，并且盖板本体41与第二底壁11齐平，如图7B所示。

再次参考图5和图6，弯折部42可以包括侧壁421以及相对侧壁421弯折的外缘422。外缘422与第二底壁11连接，外缘422与盖板本体41平行并且沿安装方向A低于盖板本体41。因此，侧壁421和盖板本体41形成类似于U形的截面，并且外缘422相对于侧壁421向外延伸，从而提供安装空间。

需要说明的是，由于安装方向A是从上至下，所以外缘422沿安装方向A低于盖板本体41可以理解为外缘422高于盖板本体41，或者外缘422在盖板本体41之上。

对于安装空间，外缘422可以设置有多个间隔排列的通孔5，对应于第二底壁11的螺纹孔6。因此，外缘422和第二底壁11之间可以通过螺钉30连接，如图7C所示。

为了保证散热组件整体的密封性，在弯折部42与第二底壁11之间可以设置有密封件20。示例性地，如图7C所示，第二底壁11设置有螺纹孔6的部分可以略高，而在较低部分可以设置密封件20。示例性地，密封件20可以围绕弯折部42与第二底壁11相连接的整个外周。

此外，为了形成冷却介质回路，其中一个主体侧壁13，例如图2中最右侧的主体侧壁13可以设置有供冷却介质流入的入口7和供冷却介质流出的出口8。相应地，壳体1可以设置有两个流体接口9。当安装就位时，两个流体接口9分别与入口7和出口8流体连通。

因此，在功率器件工作时，产生的热量通过与其接触的盖板本体41以及冷却槽33中的冷却介质热交换而导出，相比于传统的散热组件减少了一层热传导介质，同时减小了高度方向的尺寸。

另一方面，本实用新型还提出一种电源模块，包括功率器件(未示出)和如前所述的电源模块。功率器件可以容纳在第一容纳空间32中。功率器件例如可以是变压器、电感或功率管器件。

又一方面，本实用新型还提出一种供电系统，包括如前所述的电源模块。供电系统例如用于电动或混合动力汽车的供电。

根据本公开的再一方面，提出了一种车辆，所述车辆包括如前所述的电源或如前所述的供电系统，且具有如前所述的功能。所述车辆可以是电气化车辆(ElectrifiedVehicle)，例如纯电动车(BEV，Battery Electric Vehicle)、混合动力车(HEV，HybridElectric Vehicle)、插电式混合动力车(PHEV，Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、增程式电动车(Range extended EV)、燃料电池车(FCEV，Fuel Cell Electric Vehicle)。所述车辆也可以是氢能源车辆。

本文参照优选的实施例详细描述了本实用新型的散热组件、电源模块、供电系统和车辆的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型构思的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (12)

1.一种散热组件(10)，包括壳体(1)和散热构件(2)，所述散热构件(2)沿安装方向(A)设置在所述壳体(1)内，其特征在于，所述散热构件(2)包括：

主体(3)，包括第一底壁(31)和第一容纳空间(32)，所述第一容纳空间(32)用于容纳功率器件，所述第一底壁(31)配置为至少部分与功率器件接触，所述第一底壁(31)在与所述第一容纳空间(32)相对的表面上设置有冷却槽(33)；以及

盖板(4)，与所述第一底壁(31)密封连接，所述盖板(4)覆盖所述冷却槽(33)并且与其合围形成供冷却介质流经其中的冷却介质通道(40)，

其中，所述壳体(1)包括第二底壁(11)，所述第二底壁(11)设置有开口(12)，所述盖板(4)至少部分覆盖所述开口(12)并且与所述第二底壁(11)齐平。

2.如权利要求1所述的散热组件(10)，其特征在于，所述盖板(4)包括盖板本体(41)和相对于所述盖板本体(41)弯折的弯折部(42)，所述盖板本体(41)分别覆盖所述冷却槽(33)和所述开口(12)，并且所述盖板本体(41)与所述第二底壁(11)齐平。

3.如权利要求2所述的散热组件(10)，其特征在于，所述弯折部(42)包括侧壁(421)以及相对所述侧壁(421)弯折的外缘(422)，所述外缘(422)与所述第二底壁(11)连接，其中，所述外缘(422)与所述盖板本体(41)平行并且沿所述安装方向(A)低于所述盖板本体(41)。

4.如权利要求3所述的散热组件(10)，其特征在于，所述外缘(422)设置有多个间隔排列的通孔(5)，并且所述第二底壁(11)设置有与所述通孔(5)对应的螺纹孔(6)，其中，所述外缘(422)和所述第二底壁(11)通过螺钉(30)连接。

5.如权利要求4所述的散热组件(10)，其特征在于，所述弯折部(42)与所述第二底壁(11)之间设置有密封件(20)。

6.如权利要求1所述的散热组件(10)，其特征在于，所述主体(3)还包括多个主体侧壁(13)，其中一个主体侧壁(13)设置有供冷却介质流入的入口(7)和供冷却介质流出的出口(8)，并且其中，所述壳体(1)设置有分别与所述入口(7)和所述出口(8)流体连通的流体接口(9)。

7.如权利要求6所述的散热组件(10)，其特征在于，所述壳体(1)还包括用于容纳所述散热构件(2)的第二容纳空间(14)，所述多个主体侧壁(13)中的至少一个设置有垂直于所述主体侧壁(13)延伸的分隔板(131)，用于在所述第二容纳空间(14)中分隔出多个子容纳空间(141)。

8.如权利要求2至5中任一项所述的散热组件(10)，其特征在于，所述盖板本体(41)与所述第一底壁(31)焊接连接。

9.如权利要求1至7中任一项所述的散热组件(10)，其特征在于，所述冷却槽(33)设置有多个散热翅片(331)。

10.一种电源模块，其特征在于，包括功率器件以及如权利要求1至9中任一项所述的散热组件(10)，所述功率器件容纳在所述第一容纳空间(32)中。

11.一种供电系统，其特征在于，包括如权利要求10所述的电源模块。

12.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求10所述的电源模块，或包括如权利要求11所述的供电系统。