CN224097274U - 一种功率模块、电气柜及电气设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及散热技术领域，提供一种功率模块、电气柜及电气设备，功率模块包括壳体、第一发热器件以及第二发热器件；壳体设置有腔体，腔体内包括第一区域和第二区域；第一发热器件位于第一区域；第二发热器件位于第二区域，第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量。本申请实施例能够具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

Description

一种功率模块、电气柜及电气设备

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种功率模块、电气柜及电气设备。

背景技术

电气设备是用来保护电气柜正常工作的柜子。电气设备用途广泛主要用于化工行业，环保行业，电力系统，冶金系统，工业，核电行业，消防安全监控，交通行业等。

电气柜的功率密度较高，导致发热严重，往往需要对电气柜进行较好的散热。相关技术中，电气设备包括柜体、电气柜和热交换器，柜体的外侧壁上一般安装有热交换器，热交换器上设置有连通柜体内腔的进风口和出风口，以此实现对电气柜的散热。

但是，上述散热方式的散热能力低，容易影响电气柜的使用寿命。

实用新型内容

本申请提供一种功率模块、电气柜及电气设备，能够具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

本申请的第一方面提供一种功率模块，包括：壳体；所述壳体设置有腔体，所述腔体内包括第一区域和第二区域；

第一发热器件；所述第一发热器件位于所述第一区域；

第二发热器件；所述第二发热器件位于所述第二区域，所述第一发热器件的发热量高于所述第二发热器件的发热量。

本申请实施例提供的功率模块，通过对壳体内部的腔体进行分区设计，具体地，在壳体的内部设置有第一区域和第二区域，第一发热器件位于第一区域，第二发热器件位于第二区域，其中，第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量，在实际应用中，壳体的内部布局根据电气元器件的功耗以及温度需求进行分区设计，根据不同区域的散热需求提供不同的散热方案，这样能够确保功率模块具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

在一种可能的实现方式中，功率模块还包括：液冷组件，所述液冷组件位于所述腔体内且用于对所述第一发热器件进行散热；

风冷组件，所述风冷组件位于所述腔体内且至少对所述第二发热器件进行散热，且所述风冷组件与所述液冷组件相连。

第一区域的液冷组件与第二区域的风冷组件相连，由于第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量，壳体的内部进行风冷换热，风冷组件的换热冷源来源于液冷组件，液冷组件通过风冷组件带走壳体内部的热量，这样能够确保功率模块具有较好的散热能力，

在一种可能的实现方式中，所述第一区域至少包括：第一级区域以及第二级区域；

所述第一发热器件包括第一级发热器件和第二级发热器件；所述第一级发热器件位于所述第一级区域，所述第二级发热器件位于所述第二级区域；

所述液冷组件包括第一液冷板和第二液冷板；所述第一液冷板位于所述第一级区域内且用于对所述第一级发热器件进行散热；所述第二液冷板位于所述第二级区域且用于对所述第二级发热器件进行散热；

且所述第一液冷板与所述第二液冷板相连通。

在一种可能的实现方式中，所述第一级发热器件的发热量高于所述第二级发热器件的发热量；

所述壳体上设有进水口和出水口，第一液冷板的进液口与所述进水口连通，所述第一液冷板的出液口与所述第二液冷板的进液口相连通，所述第二液冷板的出液口与所述出水口相连通。

在一种可能的实现方式中，所述壳体内具有冷风风道和热风风道，所述风冷组件均与冷风风道和热风风道均相连通，且所述风冷组件、所述冷风风道和所述热风风道形成可供气流循环的内循环风道；

所述第一级发热器件位于所述冷风风道内，所述第二级发热器件和所述第二发热器件位于所述热风风道内。

在一种可能的实现方式中，所述风冷组件包括风机和散热片；

所述风机、所述冷风风道和所述热风风道形成可供气流循环的内循环风道；

所述散热片与所述液冷组件相连。

在一种可能的实现方式中，还包括：风道隔板；所述风道隔板将所述壳体的内部划分为冷风风道和热风风道，且所述热风风道位于所述冷风风道的下方。

在一种可能的实现方式中，所述风机位于所述风道隔板的下方且与所述风道隔板相连。

在一种可能的实现方式中，还包括：风道引流板；所述风道引流板位于所述第一区域背离所述第二区域的一侧，所述风道引流板用于将所述热风风道的风引流至所述冷风风道。

在一种可能的实现方式中，所述第一级发热器件为绝缘栅双极型晶体管、母排和电容中的任意一种或多种；或者，

所述第二级发热器件为滤波电感和功率电感中的任意一种或多种；或者，

所述第二发热器件为熔断器、接触器、铝壳电阻、磁环、负荷开关和风机中的任意一种或多种。

本申请的第二方面提供一种电气柜，包括：柜体，所述柜体包括空调舱以及电气舱；所述空调舱用于为所述电气舱进行散热；

所述电气舱内设有上述任一所述的功率模块。

本申请实施例通过在电气柜中设置上述功率模块，功率模块通过在壳体的内部设置有第一区域和第二区域，第一区域的液冷组件与第二区域的风冷组件相连，由于第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量，壳体的内部进行风冷换热，风冷组件的换热冷源来源于液冷组件，液冷组件通过风冷组件带走壳体内部的热量，这样能够确保功率模块具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

在一种可能的实现方式中，所述电气舱内设有多个所述功率模块；

所述柜体上具有入口和出口，所述入口与每个所述功率模块的进水口相连通，所述出口与每个所述功率模块的出水口相连通，以使多个所述功率模块并联连通。

在一种可能的实现方式中，所述空调舱朝向所述电气舱一侧的底壁呈倾斜设置。

在一种可能的实现方式中，所述空调舱朝向所述电气舱一侧的侧壁上开设有排水孔。

在一种可能的实现方式中，所述电气舱还包括：电气控制模块、循环换热模块以及汇流输出模块；

所述循环换热模块用于对所述电气控制模块和所述汇流输出模块进行散热。

在一种可能的实现方式中，所述电气舱还包括：柜体以及与所述柜体转动相连的柜门；

所述功率模块和所述汇流输出模块位于所述柜体内，所述循环换热模块和所述电气控制模块位于所述柜门内。

在一种可能的实现方式中，所述汇流输出模块位于所述柜体的底部。

在一种可能的实现方式中，所述空调舱的防护等级低于所述电气舱的防护等级。

本申请的第三方面提供一种电气设备，包括：框架以及上述任一所述的电气柜；所述电气柜位于所述框架的内部。

本申请实施例通过在电气设备中设置上述电气柜，能够提高电气设备的使用性能。

在一种可能的实现方式中，还包括：电池柜；所述电池柜位于所述框架的内部，所述电池柜用于为所述电气柜进行供电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例。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为本申请实施例提供的功率模块的一种整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的功率模块的另一种整体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的功率模块的再一种整体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的功率模块的又一种整体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的功率模块的一种拆分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的功率模块的另一种拆分结构示意图；

图7为本申请实施例提供的功率模块中液冷组件与风冷组件的一种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的功率模块中液冷组件与风冷组件的另一种结构示意图；

图9为本申请实施例提供的功率模块中液冷组件与风冷组件的又一种结构示意图；

图10为本申请实施例提供的功率模块中循环风道的侧视剖面图；

图11为本申请实施例提供的功率模块的又一种拆分结构示意图；

图12为本申请实施例提供的功率模块中风道隔板的一种结构示意图；

图13为本申请实施例提供的功率模块中风道隔板的另一种结构示意图；

图14为本申请实施例提供的电气柜的一种整体结构示意图；

图15为本申请实施例提供的电气柜的另一种整体结构示意图；

图16为本申请实施例提供的电气柜的再一种整体结构示意图；

图17为本申请实施例提供的电气柜的柜门在开启状态下的结构示意图；

图18为本申请实施例提供的电气柜的一种侧视剖面图；

图19为本申请实施例提供的电气柜的另一种侧视剖面图；

图20为本申请实施例提供的电气柜中电气舱的侧视剖面图；

图21为本申请实施例提供的电气柜中的功率模块在抽出状态下的一种结构示意图；

图22为本申请实施例提供的电气柜中的功率模块在抽出状态下的另一种结构示意图；

图23为本申请实施例提供的电气柜的又一种侧视剖面图；

图24为本申请实施例提供的电气柜中汇流输出模块的结构示意图；

图25为本申请实施例提供的电气设备的结构示意图。

附图标记：

100-功率模块； 110-壳体； 111-线缆接口；

112-水管接口； 120-第一级区域； 121-第一液冷板；

122-第一级发热器件； 130-第二级区域； 131-第二液冷板；

132-第二级发热器件； 140-第二区域； 142-第二发热器件；

1421-铝壳电阻； 150-风道隔板； 151-冷风风道；

152-热风风道； 153-水平风道隔板； 154-竖直风道隔板；

160-风冷组件； 161-散热片； 162-风机；

170-风道引流板；200-电气柜；210-空调舱；

211-底壁；212-侧壁；2121-排水孔；

220-电气舱；2201-柜体；2202-柜门；

221-电气控制模块；2211-强电区；2212-弱电区；

222-循环换热模块；223-汇流输出模块；300-电气设备；

310-框架；320-电池柜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

电气柜的功率密度较高，导致发热严重，往往需要对电气柜进行较好的散热。相关技术中，电气设备包括柜体、电气柜和热交换器，柜体的外侧壁上一般安装有热交换器，热交换器上设置有连通柜体内腔的进风口和出风口，以此实现对电气柜的散热。

然而，上述散热方式的散热能力低，容易影响电气柜的使用寿命。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种新的功率模块、电气柜及电气设备，功率模块包括壳体、第一发热器件以及第二发热器件；壳体设置有腔体，腔体内包括第一区域和第二区域；第一发热器件位于第一区域；第二发热器件位于第二区域，第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量。本申请实施例能够具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

以下具体结合附图对本申请实施例提供的功率模块、电气柜及电气设备进行详细说明。

图1为本申请实施例提供的功率模块的一种整体结构示意图。图2为本申请实施例提供的功率模块的另一种整体结构示意图。图3为本申请实施例提供的功率模块的再一种整体结构示意图。图4为本申请实施例提供的功率模块的又一种整体结构示意图。图5为本申请实施例提供的功率模块的一种拆分结构示意图。图6为本申请实施例提供的功率模块的另一种拆分结构示意图。

参照图1至图4所示，本申请实施例提供一种功率模块100，该功率模块100可以包括壳体110，壳体110的内部设置有腔体。参照图5所示，该功率模块100的腔体内可以包括第一区域(即图5中的第一级区域120和第二级区域130)以及第二区域140。

该功率模块100还可以包括第一发热器件(即图5中的第一级发热器件122和第二级发热器件132)和第二发热器件142，如图5和图6所示，第一发热器件位于第一区域，第二发热器件142位于第二区域140，其中，第一发热器件的发热量高于第二发热器件142的发热量。

通过对壳体内部的腔体进行分区设计，具体地，在壳体的内部设置有第一区域和第二区域，第一发热器件位于第一区域，第二发热器件位于第二区域，其中，第一发热器件的发热量高于第二发热器件的发热量，在实际应用中，壳体的内部布局根据电气元器件的功耗以及温度需求进行分区设计，根据不同区域的散热需求提供不同的散热方案，这样能够确保功率模块具有较好的散热能力，进而能够保证电气柜的使用寿命。

在本申请实施例中，该功率模块100还可以包括液冷组件(即图5中的第一液冷板121和第二液冷板131)以及风冷组件160，液冷组件位于腔体内且用于对第一发热器件进行散热，风冷组件160位于腔体内且至少对第二发热器件142进行散热。

在本申请实施例中，参见图7至图9所示，风冷组件160可以与液冷组件相连。液冷组件例如可以包括液冷板，风冷组件160例如至少可以包括散热片。

这样，第一区域的液冷组件与第二区域140的风冷组件160相连，由于第一发热器件的发热量高于第二发热器件142的发热量，壳体110的内部进行风冷换热，风冷组件160的换热冷源来源于液冷组件，液冷组件通过风冷组件160带走壳体110内部的热量，这样能够确保功率模块100具有较好的散热能力。

其中，在一种可能的实现方式中，风冷组件160与液冷组件之间可以通过压力焊接实现相连。这样，有助于液冷组件通过风冷组件160更好的实现散热，而且便于实现较高的空间利用率。

壳体110的内部采用高密封的形式，内部风冷散热的热量无法直接排出壳体110外部，通过增加了内部的风冷组件160，将风冷组件160结合到液冷组件的下方，具体地，将风冷组件160压接到液冷组件的下方，经过液冷组件的冷却液可以将冷量释放到风冷组件160上，用来吸收壳体110内的环境热量(主要来自第二区域140的发热量)。这样，对于整个功率模块100，第一级区域120与第二级区域130采用液冷，第二区域140的热量则均由压接到液冷组件上的风冷组件160带走，以实现整个腔体的温度均衡。

或者，在其它的实现方式中，风冷组件160也可以脱离开液冷组件，可以是单纯的一个表冷器，单独接进水管和出水管，然后对环境温度进行散热。

在本申请实施例中，壳体110采用高密封的结构，壳体110可以采用IP66+的防护等级。壳体110内部的风冷散热没有采用室外换热形式，完全采用密封壳体110内部进行风冷换热。

参见图1和图2所示，壳体110上还可以设置有线缆接口111和水管接口112，接插线缆接口111和水管接口112可以集成在壳体110的前侧，便于人工操作。

在本申请实施例中，如图5和图6所示，第一区域至少可以包括第一级区域120以及第二级区域130，其中，第一发热器件可以包括第一级发热器件122和第二级发热器件132，第一级发热器件122位于第一级区域120，第二级发热器件132位于第二级区域130。

液冷组件可以包括第一液冷板121和第二液冷板131，其中，第一液冷板121位于第一级区域120内且用于对第一级发热器件122进行散热，第二液冷板131位于第二级区域130且用于对第二级发热器件132进行散热，而且，第一液冷板121与第二液冷板131相连通。第一级区域120和第二级区域130采用液冷散热，由于第一液冷板121与第二液冷板131相连通，通过采用串联式水路，能够实现逐步散热的效果。

在本申请实施例中，壳体110上设有进水口和出水口，具体地，在本申请实施例中，以第一级发热器件122的发热量高于第二级发热器件132的发热量为例，第一液冷板121的进液口与进水口连通，第一液冷板121的出液口与第二液冷板131的进液口相连通，第二液冷板131的出液口与出水口相连通。这样，第一级发热器件122的温度要求较高，壳体110的进水口直接连接到第一级发热器件122下方的第一液冷板121，作为主液冷，从第一液冷板121出来的经过一次换热的冷却液，再次进入第二级发热器件132下方的第二液冷板131，作为次液冷，从第二液冷板131换热出来的冷却液温度较高，直接连出壳体110外。

以图5和图6所示的功率模块100为例，在本申请实施例中，将功率模块100的壳体110内部根据不同发热器件的发热量，进行了分区域设计，具体地，根据发热量划分为第一级区域120、第二级区域130和第二区域140，发热量逐级递减，针对不同区域选择不同的散热方案，第一级区域120采用主液冷，第二级区域130采用次液冷，第二区域140采用辅助风冷。

当然，在本申请实施例中，第一区域的数量和第二区域140的数量均可以为一个、两个、三个、四个或者更多个，本申请实施例对此并不加以限定，也不限于上述示例。

可以理解的是，在其它的一些实施例中，功率模块100的壳体110内部采用分区域排布的形式，内部布局可以根据电气元器件的功耗以及温度需求进行分区设计，具体地，根据散热需求进行排序时，实际过程中可以调整各个区域的位置，并改变液冷组件的管道的不同连接形式，目前是串联形式，还可以调整串联顺序，或成改成并联形式达到相同的换热效果。本申请实施例对此并不加以限定，只要能起到较好的换热效果即可。

第一级发热器件122可以为绝缘栅双极型晶体管、母排以及电容等器件，第二级发热器件132可以为滤波电感以及功率电感等器件，第二发热器件142可以为熔断器、接触器、铝壳电阻、磁环、负荷开关以及风机等器件。

绝缘栅双极型晶体管作为核心器件，对温度要求高，电感发热量大，将这两部分进行单独分区，使用液冷方式进行散热，满足器件使用需求。其余发热量相对比较小的器件，单独划分区域做内循环风冷散热。具体地，第一级发热器件122位于第一级区域120，第二级发热器件132位于第二级区域130，其余发热量相对比较小的器件(即第二发热器件142)位于第二区域140，结合散热功耗以及需求将这三个区域排布在壳体110内。

第一级区域120和第二级区域130采用液冷散热，内部采用串联式水路，绝缘栅双极型晶体管对温度要求较高，壳体110的进水管直接连接到第一级区域120下方的第一液冷板121，作为主液冷，从第一级区域120出来的经过一次换热的冷却液，再次进入第二级区域130下方的第二液冷板131，作为次液冷，从第二级区域130换热出来的冷却液温度较高，直接连出壳体110的外部。

如图10所示，在本申请实施例中，壳体110内可以具有冷风风道151和热风风道152，风冷组件均与冷风风道151和热风风道152均相连通，且风冷组件、冷风风道151和热风风道152形成可供气流循环的内循环风道。

其中，在一种可能的实现方式中，第一级发热器件122可以位于冷风风道151内，第二级发热器件132和第二发热器件142可以位于热风风道152内。这样，第一级发热器件122的散热需求高，位于冷风风道151内。第二级发热器件132以及第二发热器件142的散热需求相对较低，位于热风风道152内。三者共同位于可供气流循环的内循环风道中，能够实现较好的循环散热效果。

在本申请实施例中，风冷组件可以包括风机162和散热片161，其中，风机162、冷风风道151和热风风道152形成可供气流循环的内循环风道，散热片161与液冷组件相连。这样有助于实现较好的循环散热效果。

具体地，在一些实施例中，风机162可以位于热风风道152内，风机162用于为第二发热器件142进行送风。

在本申请实施例中，功率模块100还可以包括风道隔板150，风道隔板150能够起到隔离风道的作用。如图10所示，风道隔板150将壳体110的内部划分为冷风风道151和热风风道152，且热风风道152位于冷风风道151的下方。

在一种可能的实现方式中，参见图10所示，风机162可以位于风道隔板150的下方，且与风道隔板150相连。通过这样设置，风机162向下送风，送风效果更好。

其中，第一级发热器件122位于冷风风道151内，第二级发热器件132和第二发热器件142位于热风风道152内。也就是说，针对辅助风冷区域，本申请实施例单独设计了循环风道，将冷风与热风进行隔离，能够达到更好的散热需求。

具体地，继续参照图10所示，风道隔板150可以包括水平风道隔板153和竖直风道隔板154。水平风道隔板153上方可以为冷风风道151(经过风冷组件160出来的空气)，水平风道隔板153下方可以为热风风道152(经过第二区域140后空气升温)，换句话说，冷风道即为经过风冷组件160以后的区域，热风道即为未经过风冷组件160的区域。

如图11和图12所示，在本申请实施例中，功率模块100还可以包括风道引流板170，风道引流板170能够起到引流的作用。具体地，风道引流板170位于第一区域背离第二区域140的一侧，风道引流板170用于将热风风道152的风引流至冷风风道151。

循环风道在空间上分为两层排布，将风机162排布在水平风道隔板153的下方，采用向下送风的形式，直接对着第二区域140吹风，然后经过风道引流板170，将经过第二区域140后升温的空气引流到风冷组件160的位置处，让其进行冷热交换，经过风冷组件160降温的空气，从风道上方再次回流到风机162，以此来完成一个风路的循环。

另外，在一些其它的实施例中，在满足散热的情况下，可以将部分第二发热器件142放置在冷风风道151内，以此进一步压缩空间体积，提高空间利用率。以图12和图13为例，将铝壳电阻1421放置在了冷风风道151内。当然，在其它的一些实施例中，也可以是将铝壳电阻1421之外的其它第二发热器件142放置在冷风风道151内，本申请实施例对此并不加以限定。

可以理解的是，第一级区域120内包含有电容，电容的发热量也很大，放置在冷风风道151中，从风冷组件160出来的冷风，会经过后方的风道引流板170，气流被引流到电容位置(参见图12所示)，然后继续循环散热。

在本申请实施例中，对于第二区域140的散热，采用壳体110内风冷循环散热形式，在壳体110的内部设置循环风道，将冷风与热风进行物理隔离，防止冷热气流在壳体110内部气流短路，无法在整机壳体110内充分循环，另外同时能够提高冷热风路换热温差，进而整体提高换热效率。

在本申请实施例中，壳体110采用高密封的结构形式，壳体110内部既有液冷同时集合了风冷。通常情况下，外循环风冷功率模块100，当冷却液为冷冻水时，空气湿度较高，会存在严重的凝露问题，相关技术中的方案都是粘贴保温棉。而本申请实施例采用高密封结构，内部循环风冷设计，可以保证整个壳体110内部的空气湿度干燥，因而壳体110内部不会产生冷凝的情况。

在本申请实施例中，所有器件分区域放置在壳体110内部，充分利用了有限的空间，将风机162水平布置到空中，利用了第二发热器件142上方剩余的空间体积。并且，结合整个系统，所有区域安装器件后，利用剩余的位置，布置风冷循环风道，使整体发热得到控制。同时，将部分第二发热器件142也放置在冷风风道151中，进一步压缩第二区域140的空间。这样使得在相同功率情况下，功率模块100排布体积占用很小，空间利用率最高，即功率密度最好。

可以理解的是，本申请实施例采用液冷换热搭配风冷辅助换热模式，配合高密封的腔体，使其能够在有限的空间内，提供最大的转换功率，并且将各部分发热器件的发热控制在最优的温度区间，满足功率模块的长效稳定尺寸运行。

如图14至图16所示，本申请实施例还提供一种电气柜200，电气柜200至少可以包括柜体，柜体可以包括空调舱210以及电气舱220，其中，空调舱210用于为电气舱220进行散热，电气舱220内设有功率模块100。

功率模块100的散热能力高，能够有效降低电气舱220内的热量，进而能够有助于提升电气柜200的使用寿命.

可以理解的是，如图16和图17所示，根据电气柜200的散热需要，将电气柜200分为了上下两个舱室，其中，上舱为空调舱210，下舱为电气舱220，功率模块100位于电气舱220内。

由于电气柜200内部器件的使用环境不同，两舱室的防护等级要求也有所不同。一般来说，空调舱210的内部器件仅有空调，空调自身IP55防护等级，所以空调舱210在设计时防护等级较低。电气舱220一般设置有电气器件，因此电气舱220在设计上达到IP66的防护等级，防护等级较高。

在本申请实施例中，参见图18所示，空调舱210朝向电气舱220一侧的底壁211可以呈倾斜设置。由于空调舱210的防护等级一般较低，雨水可直接进入舱体内，通过将调舱朝向电气舱220一侧的底壁211可以呈倾斜设置，这样，呈倾斜设置的底壁211可以作为排水坡面，避免空调舱210内聚集积水，对空调舱210的使用性能带来不安全因素。

在一种可能的实现方式中，空调舱210朝向电气舱220一侧的底壁211的倾斜角度可以为1°-5°。示例性地，空调舱210朝向电气舱220一侧的底壁211的倾斜角度可以为1°、1.6°、2°、3°、4°、5°等，本申请实施例对此并不加以限定，也不限于上述示例。

这里需要说明的是，本申请涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。

另外，在本申请实施例中，如图19所示，空调舱210朝向电气舱220一侧的侧壁212上还可以开设有排水孔2121。空调舱210朝向电气舱220一侧的侧壁212上开设有排水孔2121可以使得空调舱210的底面不会有积水，以此降低空调舱210的失效风险。

在本申请实施例中，可以通过将空调放置在导轨上，再将空调推入空调舱210，导轨左右有挡块限位，同时导轨末端有插销，可以保证空调安装到位，之后安装空调固定件即可完成空调的安装。

另外，在一种可能的实现方式中，可以在空调顶部以及空调舱210顶部对应位置开口，使得可以从顶部对空调内的水泵及膨胀罐进行维护。

在本申请实施例中，电气舱220还可以包括电气控制模块221、循环换热模块222以及汇流输出模块223，其中，循环换热模块222用于对电气控制模块221和汇流输出模块223进行散热。

在本申请实施例中，电气舱220还可以包括柜体2201以及柜门2202，柜门2202与柜体2201转动相连，功率模块100和汇流输出模块223位于柜体2201内，循环换热模块222和电气控制模块221位于柜门2202内。通过将电气控制模块221采用挂门设计，方便维护更换器件以及软件烧录。

参见图20所示，在本申请实施例中，将电气控制模块221根据电压的大小分为强电区2211和弱电区2212，强电区2211和弱电区2212分开走线，可以有效降低干扰。

电气控制模块221内设置有强电器件，强电器件例如可以包括开关电源、微断开关、直流防雷器和继电器等，主要功能包括对空调、表冷器、功率模块、通讯板和控制板的供电，保护电路安全稳定的运行。弱电器件例如可以包括通讯板、控制板、交换机以及网口防雷器，主要功能是实现控制信号的传递。以上器件安装方式简单，可以直接在柜门2202上进行维护及更换。

在本申请实施例中，功率模块100位于柜体2201内采用抽屉式设计(参见图21所示)，易于安装。

在一些实施例中，电气舱220内可以设有多个功率模块100，柜体上具有入口和出口，入口与每个功率模块100的进水口相连通，出口与每个功率模块100的出水口相连通，以使多个功率模块100并联连通。

可以理解的是，功率模块100中的液冷散热，通过采取并联式水路(参见图23所示)，冷却液从顶部的空调流出，分别流向每个功率模块100，这样可以保证各功率模块100的温度工况相近，同时单个功率模块100需要维护时也不会影响其他模块的正常工作。

在本申请实施例中，电气舱220内功率模块100的数量可以为一个或多个。例如，图22和图23中，电气舱220的柜体2201内安装有五个功率模块100，采用抽拉式结构，每个功率模块100的两侧均可以设有导向块，易于插入同时保证功率模块100两侧的相对位置不会有太大偏差。每个功率模块100的两侧还可以设有限位挡块，在功率模块100撞到挡块时，表明功率模块100安装到位。另外，在挡块与功率模块100之间可以设置有螺丝孔位，可以使得功率模块100固定在挡块上，以上操作均可以在柜体2201正面完成，即打开柜门2202便可从正面对功率模块100进行插拔，方便安装维护。

循环换热区域内设置有表冷器，表冷器可以挂靠在柜门2202上，主要对电气控制模块221的器件以及汇流输出模块223的铜排和熔断器进行散热。循环换热模块222并未设计风道，由于电气控制模块221和汇流输出模块223的发热量相差较大，通过表冷器位置的摆放，将表冷器的主体气流吹向汇流输出模块223的铜排和熔断器，少部分气流向电气控制模块221扩散或直接汇流，从而满足散热需求。此外由于功率模块100的散热方式为液冷散热，循环换热模块222采用内循环换热的方式可以有效避免凝露现象。因而，循环换热模块222需要为电气控制模块221和汇流输出模块223散热，散热形式为内循环风冷散热，根据散热需求，可以不设计辅助风道。

在一种可能的实现方式中，汇流输出模块223位于柜体2201内时，汇流输出模块223可以排布在柜体2201的底部，即汇流输出模块223位于功率模块100的下方，打开柜门2202即可从正面对汇流输出模块223进行安装维护，这样方便接入汇流线缆，以及客户线缆的接线，同时可以满足散热的需求。

汇流输出模块223主要包括汇流铜排、散热片和熔断器，将整个汇流输出模块223整合成了一个整体(参见图24所示)，安装时只需要将整个模块放入柜内即可，此外，当熔断器需要进行维护时并不需要将整个模块拿出，模块里面也有一个抽拉式的结构，在将相关紧固件拆除后，只需要将安装熔断器的钣金件抽出即可。汇流铜排通过绝缘子和环氧树脂板固定在钣金支架上，满足电气间隙和爬电距离。

此外，考虑到安全因素，在汇流铜排正前方，以及客户线缆连接位置，可以采用透明板进行防护，可以保证在正常情况下，开门后，工作人员无法直接触碰到直流高压线缆以及铜排，可以保证人员的安全。

此处需要说明的是，在本申请实施例中，电气柜200可以作为一个单独的设备进行使用，也可以整合到其它的设备中进行使用，本申请实施例对此并不加以限定，也不限于上述示例。

本申请实施例还提供一种电气设备，如图25所示，电气设备300可以包括框架310以及上述的电气柜200，电气柜200位于框架310的内部。

此时，可以根据实际需求改变电气柜200中空调舱210的形式、空调舱210的进出风位置以及空调舱210的安装位置以达到更高的空间利用率。

在本申请实施例中，电气设备300还可以包括电池柜320，电池柜320位于框架310的内部，电池柜320用于为电气柜200进行供电。

另外，需要说明的是，电气柜200应用于如图25所示的电气设备300时，只有前侧开门和顶部开口来适配应用需要，在一些其它的应用场景中，也可以改成前后开门，调整排布使得更易于安装维护。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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，需要理解的是，本文中使用的术语“可以包括”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，而是可以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。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种功率模块(100)，其特征在于，至少包括：

壳体(110)，所述壳体(110)设置有腔体，所述腔体内包括第一区域和第二区域(140)；

第一发热器件，所述第一发热器件位于所述第一区域；

第二发热器件(142)，所述第二发热器件(142)位于所述第二区域(140)，所述第一发热器件的发热量高于所述第二发热器件(142)的发热量。

2.根据权利要求1所述的功率模块(100)，其特征在于，还包括：液冷组件，所述液冷组件位于所述腔体内且用于对所述第一发热器件进行散热；

以及风冷组件(160)，所述风冷组件(160)位于所述腔体内且至少对所述第二发热器件(142)进行散热，且所述风冷组件(160)与所述液冷组件相连。

3.根据权利要求2所述的功率模块(100)，其特征在于，所述第一区域至少包括：第一级区域(120)以及第二级区域(130)；

所述第一发热器件包括第一级发热器件(122)和第二级发热器件(132)；所述第一级发热器件(122)位于所述第一级区域(120)，所述第二级发热器件(132)位于所述第二级区域(130)；

所述液冷组件包括第一液冷板(121)和第二液冷板(131)；所述第一液冷板(121)位于所述第一级区域(120)内且用于对所述第一级发热器件(122)进行散热；所述第二液冷板(131)位于所述第二级区域(130)且用于对所述第二级发热器件(132)进行散热；

且所述第一液冷板(121)与所述第二液冷板(131)相连通。

4.根据权利要求3所述的功率模块(100)，其特征在于，所述第一级发热器件(122)的发热量高于所述第二级发热器件(132)的发热量；

所述壳体(110)上设有进水口和出水口，第一液冷板(121)的进液口与所述进水口连通，所述第一液冷板(121)的出液口与所述第二液冷板(131)的进液口相连通，所述第二液冷板(131)的出液口与所述出水口相连通。

5.根据权利要求3所述的功率模块(100)，其特征在于，所述壳体(110)内具有冷风风道(151)和热风风道(152)，所述风冷组件(160)均与冷风风道(151)和热风风道(152)均相连通，且所述风冷组件(160)、所述冷风风道(151)和所述热风风道(152)形成可供气流循环的内循环风道；

所述第一级发热器件位于所述冷风风道(151)内，所述第二级发热器件(132)和所述第二发热器件位于所述热风风道(152)内。

6.根据权利要求5所述的功率模块(100)，其特征在于，所述风冷组件(160)包括风机(162)和散热片(161)；

所述风机(162)、所述冷风风道(151)和所述热风风道(152)形成可供气流循环的内循环风道；

所述散热片(161)与所述液冷组件相连。

7.根据权利要求6所述的功率模块(100)，其特征在于，还包括：风道隔板(150)；所述风道隔板(150)将所述壳体(110)的内部划分为冷风风道(151)和热风风道(152)，且所述热风风道(152)位于所述冷风风道(151)的下方。

8.根据权利要求7所述的功率模块(100)，其特征在于，所述风机(162)位于所述风道隔板(150)的下方且与所述风道隔板(150)相连。

9.根据权利要求7所述的功率模块(100)，其特征在于，还包括：风道引流板(170)；所述风道引流板(170)位于所述第一区域背离所述第二区域的一侧，所述风道引流板(170)用于将所述热风风道(152)的风引流至所述冷风风道(151)。

10.根据权利要求3-9任一所述的功率模块(100)，其特征在于，所述第一级发热器件(122)为绝缘栅双极型晶体管、母排和电容中的任意一种或多种；或者，

所述第二级发热器件(132)为滤波电感和功率电感中的任意一种或多种；或者，

所述第二发热器件(142)为熔断器、接触器、铝壳电阻、磁环、负荷开关和风机(162)中的任意一种或多种。

11.一种电气柜(200)，其特征在于，包括：柜体，所述柜体包括空调舱(210)以及电气舱(220)；所述空调舱(210)用于为所述电气舱(220)进行散热；

所述电气舱(220)内设有上述权利要求1-10任一所述的功率模块(100)。

12.根据权利要求11所述的电气柜(200)，其特征在于，所述电气舱(220)内设有多个所述功率模块(100)；

所述柜体上具有入口和出口，所述入口与每个所述功率模块(100)的进水口相连通，所述出口与每个所述功率模块(100)的出水口相连通，以使多个所述功率模块(100)并联连通。

13.根据权利要求11所述的电气柜(200)，其特征在于，所述空调舱(210)朝向所述电气舱(220)一侧的底壁呈倾斜设置。

14.根据权利要求13所述的电气柜(200)，其特征在于，所述空调舱(210)朝向所述电气舱(220)一侧的侧壁上开设有排水孔(2121)。

15.根据权利要求11所述的电气柜(200)，其特征在于，所述电气舱(220)还包括：电气控制模块(221)、循环换热模块(222)以及汇流输出模块(223)；

所述循环换热模块(222)用于对所述电气控制模块(221)和所述汇流输出模块(223)进行散热。

16.根据权利要求15所述的电气柜(200)，其特征在于，所述电气舱(220)还包括：柜体(2201)以及与所述柜体(2201)转动相连的柜门(2202)；

所述功率模块(100)和所述汇流输出模块(223)位于所述柜体(2201)内，所述循环换热模块和所述电气控制模块位于所述柜门(2202)内。

17.根据权利要求16所述的电气柜(200)，其特征在于，所述汇流输出模块(223)位于所述柜体(2201)的底部。

18.根据权利要求11-17任一所述的电气柜(200)，其特征在于，所述空调舱(210)的防护等级低于所述电气舱(220)的防护等级。

19.一种电气设备(300)，其特征在于，包括：框架(310)以及上述权利要求11-18任一所述的电气柜(200)；所述电气柜(200)位于所述框架(310)的内部。

20.根据权利要求19所述的电气设备(300)，其特征在于，还包括：电池柜(320)；所述电池柜(320)位于所述框架(310)的内部，所述电池柜(320)用于为所述电气柜(200)进行供电。