專利名稱：電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動(dòng)汽車電驅(qū)系統(tǒng)電機(jī)控制器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保問(wèn)題被社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注，燃油汽車被新能源汽車代替也成為大勢(shì)所趨，純電動(dòng)汽車隨即得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。受電池能源供給的制約，電動(dòng)汽車需要具有體積小、重量輕等特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器作為電動(dòng)汽車主要?jiǎng)恿υ吹目刂撇糠?，其性能直接影響整車性能，所以?qū)動(dòng)電機(jī)控制器必須具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高等特點(diǎn)，而體積小勢(shì)必影響到電機(jī)控制器的散熱，高溫卻會(huì)帶來(lái)導(dǎo)致大功率模塊受損，甚至燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。 I、散熱對(duì)大功率模塊的影響大功率模塊在使用中，其散熱即內(nèi)部的溫度情況是很重要的，如果散熱差、溫度高就會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)還會(huì)大大的縮短元器件的壽命。目前，為了降低溫度確保元器件的工作正常和延長(zhǎng)使用壽命，不得不放棄一些成熟的技術(shù)，如電子集成技術(shù)、元件封裝技術(shù)等，從而使得電子產(chǎn)品的成本增加。2、現(xiàn)有大功率電子模塊的散熱方式現(xiàn)在對(duì)于大功率電子模塊常用的散熱方式主要有如下兩種(I)風(fēng)冷包括自然風(fēng)冷(空氣自然對(duì)流)和強(qiáng)迫風(fēng)冷(加裝風(fēng)機(jī))。(2)水冷以循環(huán)水作為媒介，需要配備相應(yīng)的輔助設(shè)施。表一大功率電子模塊常用兩種散熱器的比較
幾種散熱系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)
序散熱可用性安全性 —可靠性維護(hù)性 — -Γ-——^--;-1----散熱
每音a' tSi lJfi環(huán)境依運(yùn)行安全性(故系統(tǒng)可靠調(diào)試及交付
IS IS賴程度障率)性運(yùn)行效率
簡(jiǎn) _微大—高低— 簡(jiǎn)低
2 ^冷I繁I大丨大I 低 I 低 I 繁 I高3、熱管技術(shù)熱管是一種極低熱阻的高效傳熱器件，但還從未在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器上使用。熱管技術(shù)是1963年美國(guó)LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的G. M. Grover實(shí)用新型的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過(guò)熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)。熱管就是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導(dǎo)。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一段為蒸發(fā)端，另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸汽在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來(lái)。熱管類型(按熱管工作原理分)之一的重力熱管工作原理冷凝液籍助重力回流，優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工作可靠。注意1、必須工作在重力場(chǎng)；2、加熱段必須位于放熱段下。因此，期望結(jié)合熱管技術(shù)提供一種電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，以提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的散熱性，最終提高整車性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，該電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于·大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，包括至少一根熱管和用于安設(shè)在大功率模塊上的散熱底板，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料，所述熱管包括熱管主體和至少一個(gè)延伸部，所述熱管主體插設(shè)在所述散熱底板中并與所述散熱底板緊密接觸，所述延伸部與所述熱管主體連通并從所述熱管主體向上延伸裸露出所述散熱底板。較佳地，所述延伸部的數(shù)目為2，分別設(shè)置在所述熱管主體的兩端。更佳地，所述延伸部設(shè)置在所述熱管主體的兩端后形成U形管。較佳地，所述熱管主體水平插設(shè)在所述散熱底板中。較佳地，所述散熱底板具有通槽，所述熱管主體安設(shè)在所述通槽中，且所述熱管主體的外壁與所述通槽的槽壁緊密接觸。 較佳地，所述散熱底板是鋁合金板。較佳地，所述電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)還包括輔助散熱裝置，所述輔助散熱裝置與所述延伸部配合設(shè)置用于將所述延伸部的熱量導(dǎo)出。更佳地，所述輔助散熱裝置是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部上。更佳地，所述輔助散熱裝置是風(fēng)扇，所述風(fēng)扇朝向所述延伸部。更佳地，所述輔助散熱裝置是水槽，所述延伸部至少部分浸在所述水槽中。本實(shí)用新型的有益效果在于I、本實(shí)用新型通過(guò)安設(shè)在大功率模塊上的散熱底板將大功率模塊的熱量傳遞給插設(shè)在散熱底板中并與散熱底板緊密接觸的熱管主體，熱管主體內(nèi)的相變材料受熱開始汽化，攜帶汽化所吸收的熱量從熱管主體傳導(dǎo)到從熱管主體向上延伸的延伸部，在延伸部受冷液化并釋放出汽化潛熱，同時(shí)液化的液體在重力作用下流到受熱部即熱管主體繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)，設(shè)計(jì)巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。2、本實(shí)用新型的所述熱管的熱管主體插設(shè)在所述散熱底板中并與所述散熱底板緊密接觸，有利于從大功率模塊吸收熱量，從而將大功率模塊內(nèi)部的熱量迅速導(dǎo)出，從而提高大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了控制器性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。3、本實(shí)用新型的延伸部可以配合設(shè)置輔助散熱裝置，以強(qiáng)化傳熱，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻效果，從而提高大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了控制器性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

圖I是本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的立體示意圖。圖2是圖I所示的具體實(shí)施例的主視示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，其目·的僅在于更好理解本實(shí)用新型的內(nèi)容而非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。請(qǐng)參見圖I 2所示，本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)包括至少一根熱管3和用于安設(shè)在大功率模塊I上的散熱底板2,所述熱管3具有內(nèi)腔(未標(biāo)出)，所述內(nèi)腔中具有相變材料4，所述熱管3包括熱管主體6和至少一個(gè)延伸部7，所述熱管主體6插設(shè)在所述散熱底板2中并與所述散熱底板2緊密接觸，所述延伸部7與所述熱管主體6連通并從所述熱管主體6向上延伸裸露出所述散熱底板2。請(qǐng)參見圖I所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)包括11根熱管3。所述延伸部7的數(shù)目可以任意，還可以設(shè)置在熱管主體6的任何位置。較佳地，所述延伸部7的數(shù)目為2，分別設(shè)置在所述熱管主體6的兩端。請(qǐng)參見圖2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述延伸部7設(shè)置在所述熱管主體6的兩端后形成U形管。所述熱管主體6可以以任意方位插設(shè)在所述散熱底板2中，例如水平插設(shè)、傾斜插設(shè)、甚至豎直插設(shè)，優(yōu)選水平插設(shè)。請(qǐng)參見圖2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述熱管主體6水平插設(shè)在所述散熱底板2中。請(qǐng)參見圖2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述散熱底板2具有通槽(未標(biāo)出)，所述熱管主體6安設(shè)在所述通槽中，且所述熱管主體6的外壁與所述通槽的槽壁緊密接觸以達(dá)到良好的熱傳導(dǎo)。所述散熱底板2可以由任何合適的導(dǎo)熱材料制成。請(qǐng)參見圖I和2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述散熱底板2是鋁合金板。較佳地，所述電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)還包括輔助散熱裝置5，所述輔助散熱裝置5與所述延伸部7配合設(shè)置用于將所述延伸部7的熱量導(dǎo)出。例如，所述輔助散熱裝置5是風(fēng)扇，所述風(fēng)扇朝向所述延伸部7?；蛘撸鲚o助散熱裝置5是水槽，所述延伸部7至少部分浸在所述水槽中。請(qǐng)參見圖2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述輔助散熱裝置5是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部7上。所述相變材料4可以是任何合適的相變材料，可根據(jù)需要選擇，例如對(duì)于IGBT大功率模塊，熱管3內(nèi)的相變材料4可以為蒸餾水，從而將IGBT大功率模塊的溫度控制在40°C左右。[0040]本實(shí)用新型使用時(shí)，將大功率模塊I安裝在散熱底板2的底部(表面最好有一定光潔度要求，以便更好地增大大功率模塊與散熱底板間的接觸面積)，可以采用任何合適的方式，比如可以通過(guò)螺絲連接，如圖I和2所示。工作時(shí)，大功率模塊I在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生熱量，通過(guò)散熱底板2將熱量傳遞給與其緊密接觸的熱管主體6，達(dá)到一定溫度后熱管主體6中的相變工質(zhì)(即相變材料4)吸收熱量發(fā)生相變，工質(zhì)吸熱后以蒸發(fā)和沸騰的形式轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽在壓差作用下上升到放熱部一U形的熱管3的兩端(即延伸部7)，遇冷凝結(jié)成液體并放出汽化潛熱，由散熱翅片將熱量帶走，冷凝液依靠重力會(huì)流到受熱部——U形的熱管3的底部(即熱管主體6)，由于熱管3內(nèi)部抽成真空，所以，工質(zhì)極易蒸發(fā)與沸騰，熱管3啟動(dòng)迅速，熱管3在U形兩端均裝設(shè)散熱翅片，以強(qiáng)化傳熱。以此形成散熱、導(dǎo)熱循環(huán)，來(lái)達(dá)到將大功率模塊I的熱量導(dǎo)出的目的，從而可以避免高溫導(dǎo)致大功率模塊I受損，甚至燒毀的影響。由傳熱學(xué)知識(shí)可知，增加散熱面積就以為在寬度變化不大的情況下要增加翅片的長(zhǎng)度，然而一味的增加翅片的長(zhǎng)度不但不會(huì)增大散熱空間還會(huì)造成翅片肋的效率降低，從 而降低散熱效果。如果只是通過(guò)增加翅片的長(zhǎng)度或者減小翅片的厚度來(lái)增加實(shí)際的散熱面積，就有可能使得肋效率降低。因此，傳統(tǒng)的散熱器存在著散熱極限的問(wèn)題，在電子元件散熱量急速增加的時(shí)期已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)要求。而對(duì)于本實(shí)用新型來(lái)說(shuō)就不存在散熱極限的問(wèn)題，使用本實(shí)用新型的元器件其絕大部分熱量都是通過(guò)鋁合金板傳遞到熱管3，由熱管3將熱量帶到散熱翅片，使得分配到各個(gè)翅片的熱流密度平均，肋長(zhǎng)比較短，肋效率高，有效散熱面積大，布置比較靈活，可以將熱量通過(guò)熱管3帶到更加合適的地方散熱，使得本實(shí)用新型不但能夠勝任高熱流密度電子元器件，還可以適應(yīng)復(fù)雜惡劣的運(yùn)行環(huán)境。將熱管技術(shù)運(yùn)用其中，能達(dá)到更好的散熱條件，保證電子產(chǎn)品內(nèi)部工作條件，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。特別是將熱管技術(shù)成功地運(yùn)用到IGBT大功率模塊中，克服了為延長(zhǎng)元器件壽命而放棄的很多成熟、高效的技術(shù)，提高了元器件的散熱量，使產(chǎn)品在滿足壽命要求的同時(shí)也能安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。綜上，本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說(shuō)明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,包括至少一根熱管和用于安設(shè)在大功率模塊上的散熱底板，所述熱管具有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔中具有相變材料，所述熱管包括熱管主體和至少一個(gè)延伸部，所述熱管主體插設(shè)在所述散熱底板中并與所述散熱底板緊密接觸，所述延伸部與所述熱管主體連通并從所述熱管主體向上延伸裸露出所述散熱底板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述延伸部的數(shù)目為2，分別設(shè)置在所述熱管主體的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述延伸部設(shè)置在所述熱管主體的兩端后形成U形管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管主體水平插設(shè)在所述散熱底板中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱底板具有通槽，所述熱管主體安設(shè)在所述通槽中，且所述熱管主體的外壁與所述通槽的槽壁緊密接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱底板是鋁合金板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)還包括輔助散熱裝置，所述輔助散熱裝置與所述延伸部配合設(shè)置用于將所述延伸部的熱量導(dǎo)出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助散熱裝置是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助散熱裝置是風(fēng)扇，所述風(fēng)扇朝向所述延伸部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助散熱裝置是水槽，所述延伸部至少部分浸在所述水槽中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)，包括至少一根熱管和用于安設(shè)在大功率模塊上的散熱底板，熱管具有內(nèi)腔，內(nèi)腔中具有相變材料，熱管包括熱管主體和至少一個(gè)延伸部，熱管主體插設(shè)在散熱底板中并與散熱底板緊密接觸，延伸部與熱管主體連通并從熱管主體向上延伸裸露出散熱底板，較佳地，延伸部的數(shù)目為2，分別設(shè)置在熱管主體的兩端，熱管主體水平插設(shè)在散熱底板中，還包括輔助散熱裝置，輔助散熱裝置與延伸部配合設(shè)置用于將延伸部的熱量導(dǎo)出，本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車控制器大功率模塊冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202713879SQ201220364110
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者孫江明, 羅建, 袁一卿 申請(qǐng)人:上海中科深江電動(dòng)車輛有限公司