[發明專利]熱量管理方法、裝置及包含大功率發熱元件的設備

在審

• 申請號: 201610104030.6
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN107124108A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 趙爽
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H05K7/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及熱量處理領域，特別是一種熱量管理方法、一種熱量管理裝置及一種包含大功率發熱元件的設備。

背景技術

功率半導體設備如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)被廣泛應用于工業或民用產品中，例如應用于混合電動車輛或純電動車輛的電機逆變器中。功率半導體設備屬于大功率發熱元件，因此通常需要對功率半導體設備進行冷卻處理。以應用于混合電動車輛或純電動車輛的逆變器中的IGBT為例，由于車輛的空間限制，逆變器的體積通常做的比較緊湊，這就增加了IGBT冷卻處理的難度，同時也增加了IGBT的功率密度。

圖1為目前一種IGBT的冷卻處理方法的示意圖。如圖1所示，IGBT模塊1設置在逆變器的殼體2內，在IGBT模塊1的一側設置有散熱器3。該散熱器3采用液冷方式致冷，即通過流經冷卻液管道31的冷卻液32對所述IGBT模塊1進行致冷。

由于運輸條件通常是不斷變化的，因此電動車輛的電機也通常工作在不同的狀態下，相應地，作為電機核心組件的IGBT也會有不同的功率損耗，發熱量也會隨功率損耗的變化而變化，為了保證系統在任何情況下都能夠安全穩定的運行，冷卻處理必須基于最大的功率損耗峰值進行設計。然而，由于功率損耗峰值的情況是很少發生的，因此目前的致冷設計相當于在IGBT的整個工作過程中是屬于過設計的，這將增加產品的制造成本和操作成本，并導致產品的競爭力降低。

發明內容

有鑒于此，本發明一方面提出了一種熱量管理方法，另一方面提出了一種熱量管理裝置及一種包含大功率發熱元件的設備，用以實現資源的合理利用，提升產品競爭力。

本發明中提出的一種熱量管理方法，包括：

在一大功率發熱元件的第一側設置一半導體致冷器/發電器；所述半導體致冷器/發電器的冷側與所述大功率發熱元件接觸連接，熱側與第一熱傳導組件接觸連接；所述第一熱傳導組件的溫度低于所述大功率發熱元件的溫度；

監控所述大功率發熱元件的溫度，在所述溫度高于一設定的溫度閾值時，控制所述半導體致冷器/發電器工作于致冷模式，將所述大功率發熱元件的熱量由所述半導體致冷器/發電器的冷側傳導至熱側，并由所述第一熱傳導組件將所述半導體致冷器/發電器熱側的熱量傳導出去；在所述溫度不高于所述設定的溫度閾值時，控制所述半導體致冷器/發電器工作于發電模式，利用所述第一熱傳導組件與所述大功率發熱元件之間的溫度差，產生電流，并為一電池充電。

在一個實施方式中，該方法進一步包括：

在所述大功率發熱元件的第二側設置第二熱傳導組件，用于將所述大功率發熱元件的熱量傳導出去。

在一個實施方式中，所述大功率發熱元件為一逆變器中的IGBT模塊。

在一個實施方式中，所述第一熱傳導組件包括：連接在所述逆變器的殼體與所述IGBT模塊之間的熱傳導件；或者包括：液冷式散熱器或風冷式散熱器。

本發明中提出的一種熱量管理裝置，包括：

一第一熱傳導組件，其溫度低于一大功率發熱元件的溫度；

一半導體致冷器/發電器，其冷側與所述大功率發熱元件的第一側接觸連接，熱側與所述第一熱傳導組件接觸連接；所述半導體致冷器/發電器工作于致冷模式時，能夠將所述大功率發熱元件的熱量由所述半導體致冷器/發電器的冷側傳導至熱側，并由所述第一熱傳導組件將所述半導體致冷器/發電器熱側的熱量傳導出去；所述半導體致冷器/發電器工作于/發電器模式時，能夠利用所述第一熱傳導組件與所述大功率發熱元件之間的溫度差，產生電流，并為一電池充電；和

一控制模塊，其用于監控所述大功率發熱元件的溫度，在所述溫度高于一設定的溫度閾值時，控制所述半導體致冷器/發電器工作于致冷模式；在所述溫度不高于所述設定的溫度閾值時，控制所述半導體致冷器/發電器工作于發電模式。

在一個實施方式中，該裝置進一步包括：

一第二熱傳導組件，其與所述大功率發熱元件的第二側接觸連接，用于將所述大功率發熱元件的熱量傳導出去。

在一個實施方式中，所述大功率發熱元件為一逆變器中的IGBT模塊。

在一個實施方式中，所述第一熱傳導組件包括：連接在所述逆變器的殼體與所述IGBT模塊之間的熱傳導件；或者包括：液冷式散熱器或風冷式散熱器。

在一個實施方式中，所述逆變器為一電動汽車中的逆變器；所述電池為所述電動汽車的電池。

本發明中提出的一種包含大功率發熱元件的設備，包括上述任一實現形式的熱量管理裝置。