[發(fā)明專利]電力轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310166730.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103391017A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊藤?gòu)匾?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社安川電機(jī)
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H01L23/473;H01L23/367
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

這里討論的實(shí)施方式涉及一種電力轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

已知下述傳統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換裝置，其安裝在混動(dòng)車和電動(dòng)車上以用于牽引電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。電力轉(zhuǎn)換裝置將電池的DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力以驅(qū)動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)并且還將牽引電動(dòng)機(jī)在急減速時(shí)的再生電力返回到電池。

電力轉(zhuǎn)換裝置安裝有諸如絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的功率半導(dǎo)體器件并且還安裝有串行布置的功率模塊，從而通過(guò)使用功率模塊執(zhí)行三相AC電力轉(zhuǎn)換。

由于功率模塊控制大電流以驅(qū)動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)，因此功率模塊具有非常大的熱量。為此，通常的是，電力轉(zhuǎn)換裝置包括用于功率模塊的冷卻機(jī)構(gòu)。在混動(dòng)車或電動(dòng)車中，冷卻機(jī)構(gòu)在很多情況下采用具有高冷卻效率的水冷類型以便于在有限的安裝空間中高效地執(zhí)行冷卻。

例如，日本特開(kāi)專利公開(kāi)No.2008-311550中公開(kāi)的功率（半導(dǎo)體）模塊串行地布置在基板的表面?zhèn)壬稀Ｔ诨宓谋硞?cè)上，設(shè)置有與基板成為一體的沿著功率模塊的陣列方向平行延伸的散熱片。

冷卻套固定在基板的背側(cè)上以覆蓋散熱片。結(jié)果，在基板與冷卻套之間形成了其中冷卻介質(zhì)在散熱片之間流過(guò)的冷卻介質(zhì)流路。

傳統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換裝置具有進(jìn)一步的改進(jìn)空間，即，要求冷卻機(jī)構(gòu)的壓力損失與冷卻效率之間的平衡。更具體地，如上所述，在使得冷卻介質(zhì)在散熱片之間流過(guò)的冷卻機(jī)構(gòu)的情況下，通過(guò)增加散熱片的數(shù)目來(lái)加速冷卻介質(zhì)的流速并且因此增強(qiáng)冷卻效率。然而，存在的問(wèn)題是，這同時(shí)使得壓力損失也增加。

鑒于上述問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了實(shí)施方式的一方面，并且實(shí)施方式的目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其能夠保持冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻效率與壓力損失之間的平衡。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置包括冷卻套。冷卻套包括安裝面，其上安裝包括功率半導(dǎo)體器件的功率模塊；多個(gè)散熱片，其沿著預(yù)定方向布置在安裝面的背側(cè)的幾乎整個(gè)區(qū)域上；以及凸臺(tái)，其布置在背側(cè)的幾乎整個(gè)區(qū)域的預(yù)定方向上的中央?yún)^(qū)域中。

根據(jù)實(shí)施方式的方面，能夠保持冷卻機(jī)構(gòu)的壓力損失與冷卻效率之間的平衡。

附圖說(shuō)明

圖1A是示出根據(jù)實(shí)施方式的包括電力轉(zhuǎn)換裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖。

圖1B是示出根據(jù)實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造的示意性透視圖。

圖1C是示出用于冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。

圖2A是從圖1B的A-A’線看的截面圖。

圖2B是圖2A中所示的M1部的放大示意圖。

圖3A是示出功率模塊的構(gòu)造的示意性透視圖。

圖3B是示出功率模塊的構(gòu)造的示意性平面圖。

圖4A是從冷卻套的表面?zhèn)瓤吹氖疽庑酝敢晥D。

圖4B是從冷卻套的背側(cè)看的示意性透視圖。

圖5是解釋由凸臺(tái)獲得的效果的示意圖。

圖6A是示出其中提供了偽凸臺(tái)的替選示例的示意圖。

圖6B是示出其中供水管與排水管彼此相對(duì)布置的替選示例的示意圖。

圖7A和圖7B是示出第一驗(yàn)證示例的前提條件的圖。

圖8A至圖8D是示出第二驗(yàn)證示例的前提條件的圖。

具體實(shí)施方式

下面，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置。另外，下面公開(kāi)的實(shí)施方式不意在限制本發(fā)明。

下面，將描述處理三相交流電流的電力轉(zhuǎn)換裝置作為示例。這里，假設(shè)功率模塊是包括IGBT作為開(kāi)關(guān)元件的IGBT模塊。冷卻介質(zhì)可以被稱為“冷卻水”。這里，“冷卻水”是包括水或者除了水以外的冷卻介質(zhì)的冷卻劑的示例。

為了使得說(shuō)明容易理解，用于下面的描述的各圖可以示出包括其豎直向上方向?yàn)檎较虿⑶移湄Q直向下方向?yàn)樨?fù)方向的Z軸的三維直角坐標(biāo)系。在本實(shí)施方式中，直角坐標(biāo)系中的X軸的正方向被定義為電力轉(zhuǎn)換裝置的前向。

下面，只有組件之一具有附圖標(biāo)記，并且可以省略其它組件的附圖標(biāo)記。在該情況下，具有附圖標(biāo)記的一個(gè)組件和其它組件具有相同的構(gòu)造。

圖1A是示出包括根據(jù)實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置10的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1的構(gòu)造的示意圖。如圖1A中所示，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1包括車輛2、牽引電動(dòng)機(jī)3、電池4和電力轉(zhuǎn)換裝置10。

車輛2是諸如混動(dòng)車和電動(dòng)車的汽車，其具有電動(dòng)機(jī)（換言之，將在后面描述的牽引電動(dòng)機(jī)3）作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。

牽引電動(dòng)機(jī)3是車輛2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源并且由IPM電動(dòng)機(jī)（內(nèi)置式永磁電動(dòng)機(jī)）等等構(gòu)成。雖然在圖1A中示出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法是前輪驅(qū)動(dòng)的情況，但是車輛2的驅(qū)動(dòng)方法不限于此。