[發(fā)明專利]冷卻系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980087116.4
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN113316843A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路易斯·曼紐爾·德蘇薩;大衛(wèi)·馬洛;阿納斯塔西奧斯·納納科斯
• 申請（專利權(quán)）人: 邁凱倫應(yīng)用技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H05K7/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

一種用于電力電子器件的冷卻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：冷卻模塊和冷卻板，冷卻模塊具有入口端部和出口端部、具有入口通道的入口側(cè)和具有出口通道的出口側(cè)，入口通道用于在入口端部處接收冷卻流體的流動，在出口端部處，出口流動通過出口通道離開系統(tǒng)，入口通道和所述出口通道位于冷卻模塊的第一面上；冷卻板安裝在冷卻模塊的另一面上，并且與冷卻模塊一起形成冷卻腔室，冷卻腔室經(jīng)由位于冷卻模塊的相對側(cè)上的多個冷卻流體通路與入口流動通道和出口流動通道流體連通，使得在使用中，冷卻腔室中的冷卻流體的流動是從入口側(cè)到出口側(cè)的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于電力電子器件的冷卻系統(tǒng)，尤其涉及具有低壓降和/或減小的溫度梯度的冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

眾所周知，電子電路在使用期間會產(chǎn)生熱量。這在傳輸和/或轉(zhuǎn)換功率的電氣電路中尤其如此，因為隨著通過電路的電氣功率增加，所產(chǎn)生的熱量通常也增加。盡管尤其是在使用幾十千瓦到幾百千瓦量級的高功率電子轉(zhuǎn)換器中，這種電路的效率不斷增加，但仍需要消散或者以其它方式去除通過熱量(通常為幾千瓦)的功率損耗。這是為了避免對電路系統(tǒng)、功率模塊或其它部件的退化或其它損壞，并且避免在溫度增加以引起溫度進一步增加的方式改變條件的情況下發(fā)生的熱崩潰，這通常導(dǎo)致破壞性結(jié)果。它是一種不受控制的正反饋。

最初，空氣冷卻系統(tǒng)足以消散所產(chǎn)生的熱量的量，但是越來越發(fā)現(xiàn)這些空氣冷卻系統(tǒng)容量不足。因此，優(yōu)選水冷系統(tǒng)，甚至更優(yōu)選使用直接水冷以避免多層熱界面。高功率電子轉(zhuǎn)換器通常包括一系列單獨的功率模塊，在這些功率模塊中功率被轉(zhuǎn)換，并且這些功率模塊通常被焊接或以其他方式直接接合到配備有針狀翅片的板，該針狀翅片能夠直接接觸冷卻流體，該冷卻流體通常是水。

常規(guī)的水冷系統(tǒng)通常提供穿過針狀翅片所延伸到的腔室的冷卻水的流動，從而允許水吸收從安裝在與針狀翅片相對的腔室壁的表面上的功率模塊產(chǎn)生的熱量。然而，這導(dǎo)致腔室上的溫度梯度，因為入口水比出口水冷，并且這可能導(dǎo)致更靠近出口的部件的冷卻不足或者導(dǎo)致功率模塊上的不期望的熱點。這種熱點會導(dǎo)致電子器件的性能降低，或者甚至導(dǎo)致部件的損壞或故障。當(dāng)熱梯度太高時，尤其是當(dāng)功率模塊經(jīng)受熱循環(huán)和/或功率循環(huán)時，這會導(dǎo)致材料疲勞。

一種解決方案是增加冷卻水的流速，從而確保適當(dāng)?shù)睦鋮s水平，但是這是以增加壓降為代價的。壓降由針狀翅片的流動阻力引起，使得隨著翅片密度/翅片尺寸增大，壓降也增大。此外，入口和出口流動限制必然導(dǎo)致壓降。

因此，與待冷卻的功率模塊相比，常規(guī)的直接水冷系統(tǒng)相對較重且較大，并且這種尺寸使得它們難以集成到較大的系統(tǒng)中，尤其是難以集成到例如其中空間有限的混合動力汽車中。

此外，當(dāng)在賽車中需要這種冷卻系統(tǒng)時，部件的尺寸和重量會極大地影響車輛的整體性能。

因此，期望改進冷卻系統(tǒng)以避免或至少減少以上指出的問題中的一個或更多個。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于電力電子器件的冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括冷卻模塊以及冷卻板；該冷卻模塊具有入口端部和出口端部、具有入口通道的入口側(cè)、以及具有出口通道的出口側(cè)；該入口通道用于在入口端部處接收冷卻流體的流動；在出口端部處，出口流動通過該出口通道離開系統(tǒng)；該冷卻板安裝在冷卻模塊的面上且具有冷卻腔室，冷卻腔室經(jīng)由位于冷卻模塊的相對側(cè)上的多個冷卻流體通路與入口流動通道和出口流動通道流體連通，使得在使用中，冷卻腔室中的冷卻流體的流動是從入口側(cè)到出口側(cè)的。

這樣，本發(fā)明提供了一種冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有從入口到出口減小的溫度梯度，并且使壓降最小化。使冷卻劑流以一系列較短但較寬的平行流動流的形式流過冷卻腔室的寬度。

本發(fā)明還提供一種冷卻劑流動分配器，其包括基本平面的元件和縱向分隔器，縱向分隔器從平面元件的第一面突出，使得第一面被分成兩個側(cè)部，其中分隔器包括S形部分。