CN1972583A - 车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法 - Google Patents

车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，该方法将DC/ DC转换器和DC/ AC逆变器分别制成相互独立的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块，并集成安装在一体化的机箱内，形成一体化的集成式电力电子控制器。实现了DC/DC转换器和DC/AC逆变器的模块化冷却封装和电力电子控制器的集成使用，大大节省了车内电力电子控制器的布置空间，达到了缩小体积、降低成本的目的，提高了冷却效率。

Description

车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法
技术领域
本发明涉及一种由燃料电池或动力电池提供全部或部分动力能源的汽车，特别涉及一种车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法。
背景技术
燃料电池汽车通过燃料电池产生高压(200伏以上)直流电，再通过电力电子控制***将其转化成为牵引电机所需要的变频交流电。图1a所示为燃料电池汽车通常采用的混合电源动力***结构框图。
目前的燃料电池汽车启动比较慢，不能可靠地提供快速的动态特性。为弥补这一缺陷，通常加上一个动力电池模块(镍氢电池或锂离子电池)。然而，燃料电池输出电压变化范围较大，空载时电压通常可达400多伏，而满载时电压仅为200伏左右；而动力电池的电压范围要窄的多。这样，就造成了两个电压源之间的电压不匹配。解决方法是在两者之间加入一个DC/DC转换器以保证两者在不同负载下电压平衡。
在由动力电池提供全部或部分动力能源的汽车中，在动力电池和DC/AC逆变器之间加入一个DC/DC转换器，可以使DC/AC的输入直流电压变为主动可控，从而实现DC/AC逆变器和牵引电机的整体效率的优化。图1b所示为由动力电池提供能源的汽车动力***结构框图(动力电池充电部分未画出)。
根据整车动力配置的需要，DC/DC变换器和DC/AC逆变器需要处理的功率可达数十、甚至上百千瓦。DC/DC和DC/AC采用基于大功率IGBT模块的先进电力电子技术，可以得到较高的转换效率(最高效率可达97％-99％)。然而，由于它们所处理的功率很大，仍然会产生几个千瓦的热量损耗。如果不能及时有效地通过冷却***将热量带走，电力电子元器件将会损坏。而在汽车上，DC/DC和DC/AC受到布置空间的限制，上述的DC/DC或DC/AC***均采用水循环冷却方式，如何实现电力电子部件水冷***的优化设计是实现图1a和图1b所示动力***的一项关键技术。
目前图1a和图1b所示动力***的冷却结构采用分别封装方式，即DC/DC与DC/AC两个电力电子控制子***分别封装，各自具有独立的冷却***，然后通过外部管道将水冷***连接在一起，如图2、图3、图4所示。
独立封装的电力电子冷却***常见的有两种：
1、水冷板与控制器箱体分离式。这种方式采用一块单独的、预先加工好的水冷板，水冷板上已经预制了水冷通道、进出水口、以及IGBT等须冷却的功率器件的安装孔。然后，将此水冷板通过机械方式固定到控制箱体上。这种方式的好处是水冷板的设计制造可以由专业厂家完成，容易做到散热效率最优。缺点是水冷板与控制机箱的密封连接比较麻烦，同时专用水冷板的制造成本通常较高。一般而言，这种方式比较适用于小量的样机制造，或者对散热要求特别高的场合。
2、水冷板与控制机箱一体式。这种方式将冷却***与控制器箱体制造为一体，上部放置电器件，下部为水冷***，如图5所示(图中控制器倒放)。这种方式的优点是安装制造比较方便，生产成本比较低，比较适用于大批量生产；密封性好，即使漏水也不会造成电器件损坏。缺点是水道的散热能力受散热柱密度的限制，不如专用水冷板那么高。
发明内容
本发明的目的，在于解决现有技术存在的上述问题，缩小电力电子部件及其水冷***的体积、降低成本，提供一种车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，所述的电力电子控制器包括DC/DC转换器和DC/AC逆变器，其特点是，包括以下措施：
a、建立一个可将DC/DC转换器和DC/AC逆变器集成在一起的一体化机箱，在机箱内设置两个紧密相邻并分别适于安装DC/DC转换器和DC/AC逆变器的水箱；
b、分别在DC/DC转换器和DC/AC逆变器的下部安装散热器，形成相互独立的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块；
c、对DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别在各自专用的临时水槽中进行各项测试和调试；
d、将调试完的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别安装在与之适配的机箱水箱上，形成一体化的集成式电力电子控制器。
所述的散热器由一块连接板和连接在该连接板下表面的多个散热柱组成，连接板的上表面与DC/DC转换器或DC/AC逆变器连成一体；当DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块安装在水箱上时，其散热器连接板的周边与水箱的上缘密封相连，散热器的散热柱封装在水箱内。
所述的机箱内的两个水箱可以与冷却水管路组成串连水冷***，也可以与冷却水管路组成并连水冷***。
本发明车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法由于采用了以上技术方案，可以将DC/DC和DC/AC分别制成冷却模块并可分别安装，并在各自专用的临时水槽中进行各项测试。在各个冷却模块都调试完毕后，再一起往一体化的控制机箱里装，最后形成一体化的集成式电力电子控制器，从而实现了DC/DC转换器和DC/AC逆变器的模块化冷却封装和电力电子控制器的集成使用，大大节省了燃料电池汽车内电力电子控制器的布置空间，提高了冷却效率。
附图说明
图1a为燃料电池汽车通常采用的混合电源动力***结构框图；
图1b为由动力电池提供能源的汽车动力***结构框图(动力电池充电部分未画出)；
图2为现有技术车载液冷电力电子控制器的一种串接式冷却***框图；
图3为现有技术车载液冷电力电子控制器的一种并接式冷却***框图；
图4为现有技术车载液冷电力电子控制器的另一种并接式冷却***框图；
图5为本发明的车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法所采用的集成式电力电子控制器的模块化冷却***的立体结构示意图；
图6为本发明的车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法所采用的集成式电力电子控制器的模块化冷却***的剖视结构示意图；
具体实施方式
本发明的车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，可结合图5、图6说明如下：
a、建立一个可将DC/DC转换器2和DC/AC逆变器3集成在一起的一体化机箱1，在机箱内设置两个紧密相邻并分别适于安装DC/DC转换器和DC/AC逆变器的水箱11、12；两水箱的上部口边做成适于安装DC/DC转换器和DC/AC逆变器的宽边。如采用串连式水冷，则两水箱共设一对进出水口，并在两水箱之间的隔板上设一个让冷却水通过的连通口；如采用并连式水冷，则两水箱各设一对进出水口。
b、分别在DC/DC转换器2和DC/AC逆变器3的下部安装散热器4，形成相互独立的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块。两散热器均由一块连接板41和连接在该连接板下表面的多个散热柱42组成，散热柱的数量可根据DC/DC转换器和DC/AC逆变器各自的性能决定，连接板的上表面与DC/DC转换器或DC/AC逆变器连成一体；当DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块安装在各自的水箱上时，其散热器连接板的周边与水箱的上部宽边密封相连，散热器的散热柱封装在水箱内。
c、对DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别在各自专用的临时水槽中进行各项测试和调试；
d、将调试完的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别安装在与之适配的机箱水箱上，形成一体化的集成式电力电子控制器。

Claims (3)

1、一种车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，所述的电力电子控制器包括DC/DC转换器和DC/AC逆变器，其特征在于：包括以下措施：
a、建立一个可将DC/DC转换器和DC/AC逆变器集成在一起的一体化机箱，在机箱内设置两个相互连通并分别适于安装DC/DC转换器和DC/AC逆变器的水箱；
b、分别在DC/DC转换器和DC/AC逆变器的下部安装散热器，形成相互独立的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块；
c、对DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别在各自专用的临时水槽中进行各项测试和调试；
d、将调试完的DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块分别安装在与之适配的机箱水箱上，形成一体化的集成式电力电子控制器。
2、如权利要求1所述的车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，其特征在于：所述的散热器由一块连接板和连接在该连接板下表面的多个散热柱组成，连接板的上表面与DC/DC转换器或DC/AC逆变器连成一体；当DC/DC冷却模块和DC/AC冷却模块安装在水箱上时，其散热器连接板的周边与水箱的上缘密封相连，散热器的散热柱封装在水箱内。
3、如权利要求1所述的车载液冷电力电子控制器的冷却封装方法，其特征在于：所述的机箱内的两个水箱可以与冷却水管路组成串连水冷***，也可以与冷却水管路组成并连水冷***。
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