[發明專利]冷卻系統和逆變器

在審

• 申請號: 202110035421.8
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN113192913A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 柳偉
• 申請（專利權）人: 采埃孚股份公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H02M1/00;H02M7/00;H05K7/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發明公開了一種冷卻系統，包括：主體，設置在主體內部的至少兩個平行的蛇形通道，其中，冷卻劑在蛇形通道中的至少一個蛇形通道中的流動方向與冷卻劑在其他蛇形通道中的流動方向相反。本發明還公開了一種逆變器。本發明的冷卻系統可以實現較好的熱平衡。

技術領域

本發明涉及一種冷卻系統和一種逆變器，尤其是一種用于高開關速度半導體器件的冷卻系統和一種電流平衡良好的逆變器。

背景技術

常規地，逆變器的冷卻系統1呈板形，并且功率芯片2(例如SiC器件)平行地固定在板的表面上(在圖1中，示出了三相應用，31、32、33分別代表U相、V相和W相)。冷卻劑通過入口11流入冷卻系統，并通過出口12流出冷卻系統。參照圖2和圖3，使用兩個常規的蛇形冷卻管，入口1和出口2設置在冷卻系統的同一側，并且功率芯片沿著這些蛇形冷卻管設置(在圖2和圖3中，冷卻劑流如箭頭所示)，因此功率芯片產生的熱量由冷卻劑流3耗散。然而，由于冷卻劑本身的溫度在熱交換過程期間升高，因此出口附近的溫度高于入口附近的溫度，這會導致溫度不平衡。隨著平行布置的功率芯片數量的增多，溫度分布變得更加不均勻。一般來說，EV(電動車輛)將需要更大的電流并且使用多得多的SiC器件，如果這些SiC器件仍然平行布置，則會由于溫度不平衡而產生不平衡的電流，這可能會導致一些SiC器件甚至被破壞。

發明內容

為了改善溫度平衡，公開了一種冷卻系統，該冷卻系統包括主體以及設置在主體內部的至少兩個平行的蛇形通道，其中，冷卻劑在蛇形通道中的至少一個蛇形通道中的流動方向與冷卻劑在其他蛇形通道中的流動方向相反。這樣，主體上的溫度由相反的冷卻劑流很好地平衡，尤其是當使用矩形主體時。

根據本發明的另一個方面，還公開了一種逆變器。逆變器包括上述冷卻系統，該逆變器進一步包括：設置在主體的表面上的多個功率芯片，其中，功率芯片的發熱表面接觸主體的表面。

附圖說明

圖1展示了三相應用中的平行的功率芯片的布置。

圖2展示了傳統的冷卻劑流。

圖3展示了另一種傳統的冷卻劑流。

圖4展示了本發明的一個實施例中蛇形通道的布置。

圖5展示了本發明的另一個實施例中蛇形通道的布置。

圖6展示了本發明的實施例中的冷卻劑流，其中設置了三個蛇形通道。

圖7展示了本發明的實施例中的冷卻劑流，其中設置了四個蛇形通道。

圖8展示了本發明的另一個實施例中的冷卻劑流，其中設置了四個蛇形通道。

圖9展示了本發明的三相逆變器的功率芯片的布置。

具體實施方式

現在參照附圖，詳細描述本發明的實施例。參照圖4，冷卻系統包括具有矩形形狀的主體1、設置在主體1內部的第一蛇形通道2和第二蛇形通道3、第一入口21、第一出口22、第二入口31、以及第二出口32。第一蛇形通道與第一入口21和第一出口22連通，第二蛇形通道3與第二入口31和第二出口32連通。第一蛇形通道2和第二蛇形通道3平行布置，并且第一蛇形通道2中的冷卻劑的流動方向與第二蛇形通道3中的冷卻劑的流動方向相反。由于兩個平行的蛇形通道中的冷卻劑方向相反，所以冷卻劑溫度得到很好的平衡。

參照圖4，第一入口21、第一出口22、第二入口31、以及第二出口32都在主體1的同一側。第一入口21鄰近第二出口32，并且第二入口31鄰近第一出口22。在熱交換過程期間，冷卻劑的溫度逐漸升高，因此冷卻劑在流動時具有較高的溫度，這產生了溫度梯度。溫度梯度可以被相反的冷卻劑流中和，因此，改善了主體上溫度的均勻性。