CN107104086B - 液冷散热装置及电机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液冷散热装置及电机控制器，所述液冷散热装置包括基板和位于所述基板内的冷却液通道，所述基板上具有至少一个突出于基板上表面的导热凸台；且所述导热凸台的侧面具有用于安装功率器件的第一安装位；所述导热凸台内具有凸台水道，且所述凸台水道构成冷却液通道的一部分。本发明通过在导热凸台内部增加凸台水道并使该凸台水道构成冷却液通道的一部分，从而可大大提高导热凸台的导热效率，快速带走侧向安装到导热凸台表面的功率器件的热量。

Description

液冷散热装置及电机控制器
技术领域
本发明涉及电机控制器领域，更具体地说，涉及一种液冷散热装置及电机控制器。
背景技术
在电机控制器(例如电动汽车控制器)中，为保证IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等发热模块正常工作，需要通过水冷散热器避免其温升过高。
在电动汽车的电机控制器中，功率器件一般采用平装和侧装两种安装方式。在很多情况下，为了提升空间利用率，减小整机的体积，通常采用垂直式的侧向安装结构。
如图1所示，为目前常见的功率模块侧装冷却示意图。冷却液通道14位于结构件12和密封盖板13之间(该冷却液通道14内的冷却液流向如图中的箭头所示)，且结构件12由导热材料加工而成。上述结构件12上具有至少两个导热凸台121(该导热凸台121可与结构件12一体)，多个功率模块60分别固定到导热凸台121的侧面。功率模块60通过导热凸台121将热量传导到冷却液通道14内的冷却液，并由冷却液带走热量实现散热。
然而，上述功率模块侧装冷却结构中，由于功率模块60的热量通过导热凸台121传导至冷却液通道，该过程会产生较大温差，从而影响功率模块60的性能。并且，由于两个功率模块60分别安装到导热凸台121的两面，导热凸台121的两面的功率模块60会存在热耦合，将进一步加剧功率模块60的温升。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述功率模块侧装冷却结构导热慢的问题，提供一种新的液冷散热装置及电机控制器。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种液冷散热装置，包括基板和位于所述基板内的冷却液通道，所述基板上具有至少一个突出于基板上表面的导热凸台；且所述导热凸台的侧面具有用于安装功率器件的第一安装位；所述导热凸台内具有凸台水道，且所述凸台水道构成所述冷却液通道的一部分。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述导热凸台内的凸台水道内具有挡墙，所述冷却液通道包括位于所述挡墙的第一侧壁与所述凸台水道的第一侧壁之间的第一冷却段、位于所述挡墙的顶部与凸台水道的顶壁之间的第二冷却段、位于所述挡墙的第二侧壁与所述凸台水道的第二侧壁之间的第三冷却段，且所述第一冷却段、所述第二冷却段、所述第三冷却段依次连通。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述基板包括第二结构件和由导热材料加工而成的第一结构件；所述导热凸台位于所述第一结构件的上表面，且所述冷却液通道位于所述第一结构件的下表面和所述第二结构件之间。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述第二结构件上具有至少一个凸件，且在所述第二结构件与所述第一结构件组装在一起时，每一所述凸件***到所述第一结构件的一个所述导热凸台的凸台水道内，并形成所述挡墙。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述第一结构件的上表面具有至少一个导热凸台组，且每一导热凸台组包括至少两个所述导热凸台；每一所述导热凸台组内的至少两个所述导热凸台的凸台水道依次串联连接，并形成一个冷却支路。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述第一结构件的上表面具有所述两个导热凸台组，且所述两个导热凸台组间隔设置，所述冷却液通道的进液口通过所述两个导热凸台组之间的进液区分别与所述两个导热凸台组内的冷却支路连通。
在本发明所述的液冷散热装置中，每一导热凸台内的第一冷却段、第二冷却段以及第三冷却段构成一个冷却支路，且所述冷却液通道的进液区分别与每一冷却支路连通。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述凸台水道的第一壁和/或第二壁上具有散热翅片，且所述散热翅片沿所述冷却液通道内的冷却液的流向设置。
在本发明所述的液冷散热装置中，所述基板的上表面具有至少两个平行分布的导热凸台，且所述两个导热凸台之间具有用于安装电容的第二安装位。
本发明还提供一种电机控制器，包括至少一个功率模块，所述电机控制器还包括如上所述的液冷散热装置，所述功率模块安装到所述导热凸台侧面的第一安装位。
本发明的液冷散热装置及电机控制器，通过在导热凸台内部增加凸台水道并使该凸台水道构成冷却液通道的一部分，从而可大大提高导热凸台的导热效率，快速带走侧向安装到导热凸台表面的功率器件的热量。
本发明通过第一结构件和第二结构件的装配，在竖直方向形成冷却液通道及散热翅片，大幅减小了侧面安装方式的功率器件至冷却液的传导热阻，同时中间挡墙形成翻墙流动，解决了导热凸台两侧器件之间的热耦合问题。
附图说明
图1是现有功率模块侧装冷却结构的示意图；
图2是本发明液冷散热装置实施例的功率模块侧装冷却示意图；
图3是本发明液冷散热装置实施例的整体结构示意图；
图4是本发明液冷散热装置实施例中第一结构件的下表面的示意图；
图5是本发明液冷散热装置实施例中第二结构件的上表面的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，是本发明液冷散热装置实施例的功率模块侧装冷却示意图，该液冷散热装置可用于为多个功率模块60进行散热。本实施例中的液冷散热装置包括由基板和位于基板内的冷却液通道4，在基板上具有至少一个突出于基板上表面的导热凸台21，且导热凸台21的侧面具有用于安装功率器件60的第一安装位(该导热凸台21整体可以呈条状，且该导热凸台21的一个侧面可具有多个并排设置的第一安装位)。上述导热凸台21的两个侧面可分别具有第一安装位，从而导热凸台21可同时为两侧的功率器件60散热。上述导热凸台21内具有凸台水道，且凸台水道构成冷却液通道4的一部分。
上述液冷散热装置通过在导热凸台21的内部增加凸台水道，并使该凸台水道构成冷却液通道4的一部分，从而流经该凸台水道的冷却液可带走导热凸台21(由侧向安装到导热凸台21表面的功率器件60工作时产生)上的热量，大大提高导热凸台的导热效率。
为进一步提高导热效率，上述凸台水道内可设置对多个散热翅片，这些散热翅片可平行于冷却液流动方向，且散热翅片的大小不限，并可采用任意的宽度和间隔。
为消除安装在同一导热凸台21的两侧的功率模块60的热耦合，可在每一导热凸台21的凸台水道内增加挡墙，从而该凸台水道内的冷却水道被分隔为第一冷却段41、第二冷却段42和第三冷却段43，其中第一冷却段41位于挡墙的第一侧壁与凸台水道的第一侧壁之间，第二冷却段42位于挡墙的顶部与凸台水道的顶壁之间，第三冷却段43位于挡墙的第二侧壁与凸台水道的第二侧壁之间。上述凸台水道的第一冷却段41、第二冷却段42、第三冷却段43依次连通，并构成冷却液通道的其中一段，从而使得冷却液在压力作用下快速流过，带走热量。
结合图3-5，上述基板可包括第一结构件2和第二结构件3，其中第一结构件2可由导热材料加工而成，第二结构件3则可由导热材料或非导热材料加工而成。导热凸台21位于第一结构件2的上表面，且冷却液通道位于密封组装的第一结构件2的下表面和第二结构件3之间。上述导热凸台21与第一结构件2可由具有较好导热性能的金属材料一体模压成型。当然，在实际应用中，导热凸台21与第一结构件2的主体部分也可采用其他方式结合。
特别地，导热凸台21内凸台水道可由开口位于第一结构件2的下表面的凹槽22构成，如图4所示。用于提高凸台水道导热效率的散热翅片可位于凹槽22的两个侧壁上。
第二结构件3上具有凸件31，该凸件31可为平板状，且凸件31的位置、尺寸与第一结构件2上的凹槽22匹配，从而在第二结构件3与第一结构件2组装在一起时，凸件31***到第一结构件2的导热凸台21的凸台水道内并形成挡墙。
上述第一结构件2的上表面可具有至少一个导热凸台组，且每一导热凸台组包括至少两个导热凸台21；每一导热凸台组内的至少两个导热凸台21的凸台水道依次串联连接并形成一个冷却支路，该冷却支路内的冷却液流向如图2中的箭头所示。通过该方式，可简化冷却液通道的结构，降低加工难度。
特别地，如图3-5所示，上述第一结构件2的的上表面可具有两个导热凸台组，且两个导热凸台组间隔设置，即两个导热凸台组之间具有间隙。冷却液通道4的进液口32(该进液口32可位于第二结构件3)通过两个导热凸台组之间的进液区23分别与两个导热凸台组内的冷却支路连通。这样，冷却液从进液口32流入冷却液通道4后，经过进液区23后分别流入两个导热凸台组内的冷却支路，分别冷却两侧的导热凸台组上的功率器件60，最后从出液口33(该出液口33可位于第二结构件3)流出，即两个冷却支路并联连接在进液区23与出液口33之间。
此外，冷却支路可由一个导热凸台21内的第一冷却段、第二冷却段以及第三冷却段构成，即冷却支路的数量与导热凸台21的数量相同，并且冷却液通道的进液区分别与每一冷却支路连通，即多个导热凸台21内的冷却支路并联。该方式虽然可以实现各个功率模块的均温，但结构复杂，加工难度较大。
在基板的上表面(即第一结构件2的上表面)具有至少两个平行分布的导热凸台21，且两个导热凸台21之间具有用于安装电容70的第二安装位。即电容70放置于两个导热凸台21之间的中间位置，紧贴冷却液通道，从而辅助电容70散热。
上述液冷散热装置可直接应用于电机控制器，特别是电动汽车的电机控制器，该电机控制器包括至少一个功率模块和上述的液冷散热装置，功率模块安装到导热凸台侧面的第一安装位，上述功率模块可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、二极管模块等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液冷散热装置，包括基板和位于所述基板内的冷却液通道，所述基板上具有至少一个突出于基板上表面的导热凸台；且所述导热凸台的侧面具有用于安装功率器件的第一安装位；其特征在于，所述导热凸台内具有凸台水道，且所述凸台水道构成所述冷却液通道的一部分；所述导热凸台整体呈条状，且所述导热凸台的一个侧面具有多个并排设置的第一安装位。
2.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述导热凸台内的凸台水道内具有挡墙，所述冷却液通道包括位于所述挡墙的第一侧壁与所述凸台水道的第一侧壁之间的第一冷却段、位于所述挡墙的顶部与凸台水道的顶壁之间的第二冷却段、位于所述挡墙的第二侧壁与所述凸台水道的第二侧壁之间的第三冷却段，且所述第一冷却段、所述第二冷却段、所述第三冷却段依次连通。
3.根据权利要求2所述的液冷散热装置，其特征在于：所述基板包括第二结构件和由导热材料加工而成的第一结构件；所述导热凸台位于所述第一结构件的上表面，且所述冷却液通道位于所述第一结构件的下表面和所述第二结构件之间。
4.根据权利要求3所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第二结构件上具有至少一个凸件，且在所述第二结构件与所述第一结构件组装在一起时，每一所述凸件***到所述第一结构件的一个所述导热凸台的凸台水道内，并形成所述挡墙。
5.根据权利要求3所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第一结构件的上表面具有至少一个导热凸台组，且每一导热凸台组包括至少两个所述导热凸台；每一所述导热凸台组内的至少两个所述导热凸台的凸台水道依次串联连接，并形成一个冷却支路。
6.根据权利要求5所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第一结构件的上表面具有两个 所述导热凸台组，且所述两个导热凸台组间隔设置，所述冷却液通道的进液口通过所述两个导热凸台组之间的进液区分别与所述两个导热凸台组内的冷却支路连通。
7.根据权利要求2所述的液冷散热装置，其特征在于：每一导热凸台内的第一冷却段、第二冷却段以及第三冷却段构成一个冷却支路，且所述冷却液通道的进液区分别与每一冷却支路连通。
8.根据权利要求2所述的液冷散热装置，其特征在于：所述凸台水道的第一壁和/或第二壁上具有散热翅片，且所述散热翅片沿所述冷却液通道内的冷却液的流向设置。
9.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述基板的上表面具有至少两个平行分布的导热凸台，且所述两个导热凸台之间具有用于安装电容的第二安装位。
10.一种电机控制器，包括至少一个功率模块，其特征在于：所述电机控制器还包括如权利要求1-9中任一项所述的液冷散热装置，所述功率模块安装到所述导热凸台侧面的第一安装位。
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