电动化车辆逆变器功率模块冷却的制作方法

本公开涉及电动化车辆逆变器功率模块的冷却。

背景技术：

1、电动化车辆(诸如电池电动车辆(bev)、插电式混合动力电动车辆(phev)和混合动力电动车辆(hev))包括高压牵引电池，所述高压牵引电池充当向车轮提供推进扭矩的一个或多个电机的能量存储装置。逆变器电连接在电池与电机之间以将来自电池的直流电转换为与电机兼容的交流电。逆变器还可以充当整流器以将在再生制动期间来自电机或来自另外充当发电机的电机的交流转换为与电池兼容的直流。已经开发了各种策略来在操作期间为逆变器的功率模块提供冷却。

2、可以使用封闭式冷却器、热界面材料和重型弹簧(或其他机械夹持)向功率模块的两侧提供冷却，以帮助从功率模块总成到冷却结构并最终到冷却剂的传导热传递。热界面材料(诸如热油脂)贡献总热阻的几乎一半。虽然适用于一些应用，但是弹簧增加了功率逆变器的封装大小并且增加了在组装期间压缩弹簧的制造复杂性。其他方法可以包括密封的隔板，所述密封的隔板集成到功率模块表面上以将芯体半导体发热部件与冷却介质分离。

技术实现思路

1、在一个或多个实施例中，一种电动化车辆逆变器包括至少一个双侧功率模块，所述双侧功率模块包括在一侧上的第一芯片和在相对侧上的第二芯片，每个芯片具有至少一个开关，所述开关能够由控制器操作以将直流电转换为交流电。壳体被配置为将所述功率模块固定在其中并且包括冷却剂入口，所述冷却剂入口流体地联接到第一通道，所述第一通道将来自所述入口的冷却剂跨所述第一芯片和所述第二芯片从所述第一芯片和所述第二芯片的第一相应边缘到所述第一芯片和所述第二芯片的相对相应边缘并行地引导到第二通道，所述第二通道流体地联接到冷却剂出口。所述壳体可以包括：底板，所述底板限定所述第一通道和所述第二通道的至少第一部分并且被配置为将所述至少一个功率模块固定到其上；以及固定到所述底板的至少一个盖板，所述至少一个盖板被配置为流体地密封所述第一通道和所述第二通道。所述壳体还可以包括：通道板，所述通道板限定所述第一通道和所述第二通道的第二部分，所述通道板固定到所述底板，所述至少一个功率模块设置在所述通道板与所述底板之间；以及第二盖板，所述第二盖板固定到所述通道板并且流体地密封所述第一通道和所述第二通道的所述第二部分。

2、在一个或多个实施例中，一种逆变器壳体包括：底板，所述底板被配置为将至少一个功率模块固定到其上：通道板，所述通道板限定所述第一通道和所述第二通道的至少第一部分，所述通道板固定到所述底板，所述至少一个功率模块设置在所述通道板与所述底板之间；以及盖板，所述盖板固定到所述通道板并且流体地密封所述第一通道和所述第二通道。所述底板限定所述第一通道和所述第二通道的第二部分以及第三通道，所述第三通道具有流体地联接到所述冷却剂入口的第一端和流体地联接到所述冷却剂出口的第二端，所述第三通道将冷却剂引导到经过传导冷却垫，所述传导冷却垫被配置为接触逆变器电容器。所述第三通道可以包括蜿蜒部分，所述蜿蜒部分与所述传导冷却垫相关联。所述壳体还可以包括底座盖板，所述底座盖板固定到所述底板并且流体地密封所述第三通道以及所述第一通道和所述第二通道的所述第二部分。

3、在各种实施例中，所述功率模块包括导热冷却管脚，所述导热冷却管脚与所述第一芯片和所述第二芯片的表面接触并且在所述第一通道与所述第二通道之间的冷却剂流动区域内延伸。

4、根据本公开的实施例还可以包括电动化车辆，所述电动化车辆具有：牵引电池；电机，所述电机由所述牵引电池供电并且被配置为向车轮提供推进扭矩；以及逆变器，所述逆变器电耦合到所述牵引电池和所述电机，所述逆变器包括多个功率模块，每个功率模块包括两个芯片，每个芯片具有至少一个开关，所述至少一个开关能够由控制器操作以将来自所述牵引电池的dc电力转换为供应给所述电机的ac电力，所述逆变器包括：冷却剂入口，所述冷却剂入口被配置为将冷却剂并行地供应到每个芯片的第一边缘；以及冷却剂出口，所述冷却剂出口被配置为在冷却剂从所述第一边缘流到与每个芯片的所述第一边缘相对的第二边缘之后排出冷却剂。所述逆变器可以包括底板，所述底板被配置为将每个功率模块固定到其上并且具有：第一通道，所述第一通道被配置为将冷却剂从所述冷却剂入口并行地供应到每个芯片的所述第一边缘；以及第二通道，所述第二通道被配置为将冷却剂从每个芯片的第二边缘引导到所述冷却剂出口。所述底板可以包括导热电容器板和第三通道，所述第三通道从所述冷却剂入口跨所述电容器板延伸到所述冷却剂出口。所述第三通道可以包括蜿蜒部分，所述蜿蜒部分与所述电容器板对准。底座盖板可以延伸越过所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道以流体地密封所述通道。在各种实施例中，通道板固定到所述底板，所述通道板包括流体地联接到所述第一通道的下部通道和流体地联接到所述第二通道的上部通道。通道板盖固定到所述通道板并且流体地密封顶部通道和底部通道。

5、实施例还可以包括电动化车辆系统，所述电动化车辆系统包括牵引电池，所述牵引电池通过逆变器电连接到电机，所述电动化车辆系统包括：底板，所述底板具有流体地联接到冷却剂入口的第一通道、流体地联接到冷却剂出口的第二通道以及流体地联接到所述冷却剂入口和所述冷却剂出口的第三通道，所述底板被配置为固定多个功率模块，每个功率模块包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片和所述第二芯片背对背安装并且具有至少一个开关，所述至少一个开关能够由控制器操作以将来自所述牵引电池的dc电力转换为所述电机的ac电力，所述第一通道被配置为将冷却剂并行地供应到所述多个功率模块中的每一者的所述第一芯片的第一边缘，所述第二通道被配置为从所述多个功率模块中的每一者的所述第一芯片的第二边缘收集冷却剂；底座盖板，所述底座盖板延伸越过所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道并且固定到所述底板；通道板，所述通道板具有流体地联接到所述冷却剂入口的第四通道和流体地联接到所述冷却剂出口的第五通道，所述第四通道被配置为将冷却剂并行地供应到所述多个功率模块中的每一者的所述第二芯片的第一边缘，所述第五通道被配置为从所述多个功率模块中的每一者的所述第二芯片的第二边缘收集冷却剂；以及通道盖板，所述通道盖板延伸越过所述第四通道和所述第五通道。所述底板可以包括导热电容器垫，并且所述第三通道可以包括与所述电容器垫相关联的蜿蜒部分。所述第一通道和所述第二通道可以从所述底板的第一表面延伸，并且所述通道板可以固定到所述底板的与所述第一表面相对的第二表面。每个功率模块的每个芯片可以接触相关联的多个导热管脚翅片，所述多个导热管脚翅片设置在每个芯片的相应第一边缘和第二边缘之间并且被配置为使得冷却剂流围绕所述管脚翅片。每个功率模块可以安装到所述底板，使得所述第一芯片位于所述底板的第一侧上，并且所述第二芯片位于所述底板的相对侧上。

6、根据本公开的一个或多个实施例可以具有相关联的优点。例如，实施例可以通过使用与循环冷却剂的直接接触提供对流冷却来增加热传递。提供特定的分立冷却通道以将较低温度冷却剂从热交换器并行地供应到每个模块芯片的表面，以从冷却供应装置提供最大冷却效率。每个模块接收来自冷却剂入口的较低温度冷却剂与较高温度冷却剂排气流的直接对流冷却，所述较高温度冷却剂排气流被引导到出口而不是接触连续的下游模块。消除与各种现有技术的冷却策略相关联的压力弹簧或夹持机构和热油脂降低了热阻、制造复杂性和封装大小。与模块的线性堆叠相比，分立模块并行冷却方法便于在二维上缩放。也可以使用3d打印/增材制造技术来制造部件。本领域普通技术人员可以认识到未基于本公开的教导明确陈述的用于特定应用或实施方式的一个或多个实施例的另外优点。