CN112839480A - 具有一体的冷却通道的电力电子模块 - Google Patents

Abstract

一种电力电子模块，该电力电子模块与采用压铸材料、二次机械加工和/或焊接操作的常规模块相比具有减小的质量和/或减小的封装尺寸，该电力电子模块包括壳体、定位在壳体中的且具有相对冷却表面的单独的冷却通道，以及设置在冷却通道的相对侧上的第一和第二印刷电路板组件。

Description

具有一体的冷却通道的电力电子模块

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月5日提交的临时申请No.62/930,641的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及电力电子模块，并且特别地涉及具有一体的冷却通道的电力电子模块。

背景技术

常规的电力电子模块通常使用重型和昂贵的液体冷却通道，这些通道通常被机械加工到模块的主壳体的一侧，并被焊接封闭，以防止冷却流体泄漏。因为冷却通道被机械加工到壳体的一侧，所以单个印刷电路板与冷却通道的冷却表面界接(interface)。结果，在常规的电力电子模块中使用单个大的印刷电路板和大的冷却通道，并且该模块由于不能使印刷电路板叠置而具有大的封装尺寸。

发明内容

与采用压铸材料、二次机械加工操作和/或焊接操作的常规模块相比，所公开的电力电子模块可以具有减小的质量。由于所公开的电力电子模块能够将印刷电路板定位在结合到模块中的离散冷却通道的相对侧上，因此所公开的电力电子模块与常规模块相比可以具有减小的封装尺寸。

本公开的电力电子模块包括壳体、定位在壳体中的单独的冷却通道、具有用于冷却剂流动的流体入口和出口的冷却通道，以及第一印刷电路板组件和第二印刷电路板组件，该第一印刷电路板组件和第二印刷电路板组件定位在壳体中的单独的冷却通道的相对侧，并且与单独的冷却通道的相对的吸热表面热接触。

在本公开的某些方面，壳体具有限定切口(cutout)部分的分隔部，单独的冷却通道定位在该切口部分中，其中该分隔部包括一体的连接件，该一体的连接件便于通过保持支架将冷却通道附接到壳体。

在本公开的某些方面，壳体包括芯壳体，该芯壳体是注射成型的热塑性端口，并且壳体还包括外部壳体和罩，所述外部壳体和罩一起对芯壳体、印刷电路板组件和单独的冷却通道进行围封。外部壳体和罩可以用冲压金属片材(如钢)制造。

鉴于以下详细描述，将更加充分地理解这些和其他优点。

附图说明

图1是分解立体图，该图示出了所公开的电力电子模块的部件的关系。

图2是分解立体图，该图示出了单独的冷却通道的零件，以及如何将其组装到图1的模块的芯壳体上。

图3是图1中装置在组装状态下的横截面立体图。

图4是图1至图3的部分组装的装置的顶部立体图，该图示出了用于将冷却通道固定到芯壳体的保持支架。

图5是图1至图4的装置的分解立体图，该分解立体图示出了如何将安装有印刷电路板组件和冷却通道的芯壳体包封在外部壳体和罩中。

具体实施方式

在图1至图5中示出了液体冷却的电力电子装置10。图1是分解图，示出了装置10的各个部件的关系。装置10包括芯或中间壳体12，该芯或中间壳体12被配置成容纳和保持单独的冷却通道14，该单独的冷却通道具有面向下的吸热表面16和相对的面向上的吸热表面18(图2)，这些吸热表面分别与第一印刷电路板组件20和第二印刷电路板组件22热界接，以允许由循环通过单独的冷却通道14的冷却剂流体来吸收和带走热量。

单独的冷却通道14与芯壳体12分开制造，并且单独的冷却通道14在制作之后被固定到芯壳体，而不是被机械加工成或形成为芯壳体的组成部分。这允许芯壳体12和冷却通道14分别由不同的轻质材料制造以减小装置的质量，并且允许冷却通道14的相对表面16、18与布置在冷却通道的相对侧上(即，以堆叠布置的方式)的两个单独的印刷电路板组件20、22界接，由此可以生产更紧凑的装置。

较小的电子部件(例如，部件25)可以被表面安装至印刷电路板，并由印刷电路板完全支撑。较大或较高的电子部件(例如电感器26和高的电容器28)的附接可以通过支架30、32来加强，所述支架30、32可以被固定至芯壳体12。

板簧34、36、38和40可被固定至芯壳体12，以迫使印刷电路板组件20和22与冷却通道14的外部吸热表面16、18热接触。

如图3中的横截面图所示，芯壳体2包括大致平坦的分隔部42，该分隔部以侧壁的上边缘48和下边缘50之间的大约一半的高度从芯壳体12的侧壁44朝向相对的侧壁46延伸。分隔部42包括切口54，单独的冷却通道14定位在切口54中。

如附图标记56所示，芯壳体12的分隔部42包括多个连接件，所述多个连接件用于通过保持支架58将冷却通道14固定在切口54中(如图4所示)。可以提供附加的连接件60，用于将印刷电路板组件20、22，板簧34、36、38和40以及电子部件支架30、32固定至芯壳体12。连接件可以在注射成型过程中与芯壳体一体地形成。或者，可以使用压铸或金属片材冲压工艺单独形成或一起形成连接件和芯壳体。

为了加强装置10的加热和/或发热部件之间的热接触，在印刷电路板组件20、22与单独的冷却通道14的相关联的吸热表面16、18之间设置有热界面材料62，并且该热界面材料62与印刷电路板组件20、22和单独的冷却通道14的相关联的吸热表面16、18都接触。热界面材料62可以是导热带、垫、片或糊剂(paste)的形式，它们都是可商购的并且通常用于增强表面之间的传导性的热传递。合适的热界面材料包括以片、条或带的形式使用的导热橡胶材料。

如图5所示，芯壳体12安装在具有侧壁66、67、68和69以及底部或底壁70的外部壳体64中。罩72可以(例如用螺丝)附接至外部壳体64，使得芯壳体12和安装在芯壳体上的各种部件被包封在被覆盖的外部壳体内，以提供经围封的组件80。

如图4和图5所示，冷却通道14的入口端口80和出口端口82通过外部壳体64的开槽切口83、84从壳体中突出或延伸出来，这些切口用索环86、87封闭。

上面的描述旨在是说明性的而非限制性的。本发明的范围应参考所附权利要求以及等同物的全部范围来确定。预期并打算在本领域将发生未来的发展，并且所公开的装置、套件和方法将并入这些未来实施例中。因此，本发明能够修改和变化，并且仅由所附权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种液体冷却式电力电子装置，所述装置包括：

壳体；

单独的冷却通道，所述单独的冷却通道设置在所述壳体中，所述单独的冷却通道具有穿过所述壳体的壁的流体冷却剂入口和出口；

第一印刷电路板组件，所述第一印刷电路板组件具有第一电路板，所述第一电路板限定连接安装在所述第一电路板上的电子部件的导电路径，所述第一印刷电路板组件热耦合至所述单独的冷却通道的一侧上的第一吸热表面；和

第二印刷电路板组件，所述第二印刷电路板组件具有第二电路板，所述第二电路板限定连接安装在所述第二电路板上的电子部件的导电路径，所述第二印刷电路板组件热耦合至所述单独的冷却通道的第二侧上的第二吸热表面。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体容纳有：大致平坦的分隔部，所述分隔部具有多个一体地形成的连接件以便于至少一个冷却体保持支架的附接；所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件；电子部件支架，所述电子部件支架用于对未安装在所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件上的电子部件进行保持；和板簧组件，所述板簧组件用于迫使所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件与所述冷却体的所述第一吸热表面和所述第二吸热表面热接触。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件与所述单独的冷却通道的相关联的所述第一吸热表面和所述第二吸热表面之间设置有热界面材料，并且所述热界面材料与所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件以及所述单独的冷却通道的相关联的所述第一吸热表面和所述第二吸热表面都接触。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述热界面材料是导热带、垫、片或糊剂。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体包括：芯壳体，所述单独的冷却通道和所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件附接在所述芯壳体上；以及外部壳体和罩，所述外部壳体和罩一起限定了对于所述芯壳体、所述单独的冷却体、所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件的围封件。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述单独的冷却体是由铝或铜制成的。

7.根据权利要求2所述的装置，还包括冷却体保持支架，所述冷却体保持支架将所述单独的冷却体固定至所述大致平坦的分隔部。

8.根据权利要求2所述的设备，还包括电子部件支架，所述电子部件支架用于对未安装在所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件中的任一者上的电子部件进行保持。

9.根据权利要求2所述的装置，其中，所述印刷电路板通过一体地形成的连接件固定至所述壳体。

10.根据权利要求2所述的装置，其中，板簧通过所述一体地形成的连接件固定至所述壳体，并且所述板簧迫使所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件与所述单独的冷却通道的第一吸热表面和第二吸热表面进行热接触。

11.根据权利要求2所述的装置，其中，所述大致平坦的分隔部包括切口部分，所述单独的冷却通道定位在所述切口部分中。

12.根据权利要求5所述的装置，其中，所述芯壳体是由热塑性材料制成的。

13.根据权利要求5所述的装置，其中，所述外部壳体和所述罩是由冲压金属制成的。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是用于电动车辆的车载充电器。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是用于高级驾驶辅助***的电子控制单元。

16.一种液体冷却式电力电子装置，所述装置包括：

芯壳体，所述芯壳体具有：侧壁；大致平坦的分隔部，所述分隔部至少部分地在所述侧壁之间延伸以在所述壳体内限定出第一室和第二室，所述分隔部具有切口部分；

单独的冷却通道，所述单独的冷却通道具有流体入口、流体出口以及在所述流体入口和所述流体出口之间的流体通道，所述流体通道用于使冷却剂循环通过所述装置；所述单独的冷却通道设置在所述切口部分中并且具有用于吸收热的外部表面，所述外部吸热表面包括设置在所述室中的各个室内的表面；

第一印刷电路板组件，所述第一印刷电路板组件具有安装在所述第一印刷电路板组件上并通过传导路径电连接的多个电子部件，所述第一印刷电路板组件热耦合至设置在所述第一室内的吸热表面；以及

第二印刷电路板组件，所述第二印刷电路板组件具有安装在所述第二印刷电路板组件上并通过传导路径电连接的多个电子部件，所述第二印刷电路板组件热耦合至设置在所述第二室内的吸热表面。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述单独的冷却通道是由铝或铜制成的，所述芯壳体是由热塑性材料制成的，并且所述装置还包括外部壳体和罩，所述外部壳体和所述罩一起对所述芯壳体、所述单独的冷却体和所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件进行围封。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，在所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件与所述单独的冷却通道的相关联的吸热表面之间设置有热界面材料，并且所述热界面材料与所述第一印刷电路板组件和所述第二印刷电路板组件以及所述单独的冷却通道的相关联的吸热表面都接触。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述大致平坦的分隔部具有多个一体的连接件，所述连接件将所述印刷电路板和单独的冷却通道连接至所述芯壳体。

20.根据权利要求17所述的装置，其中，所述外部壳体和所述罩包括冲压的金属片材材料。

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