[發明專利]一種浸入式水冷功率模塊裝置、散熱控制方法及設計方法

有效

• 申請號: 202110453147.6
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113133287B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 孫全斌;張明亮;謝地林
• 申請（專利權）人: 合肥鈞聯汽車電子有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 婁岳

本發明公開了一種浸入式水冷功率模塊裝置、散熱控制方法及設計方法，包括殼體，所述殼體包括底座，以及設置于底座的頂外殼；冷卻系統模塊，所述冷卻系統模塊包括設置于殼體的進出水口，以及冷卻管道；功率模塊，所述功率模塊包括設置于底座與頂外殼之間的水冷功率半導體模塊，以及設置于水冷功率半導體模塊的若干個擾流柱。該散熱控制方法為實時獲取工作狀態下功率模塊的工作溫度T；將獲取的工作溫度T與預設溫度閾值比較，判斷采取不同散熱模式。該設計方法是通過設定底部和頂部的冷卻管道的尺寸，確定流量一致。本發明通過設定功率模塊的散熱模式和尺寸，從而在提高功率模塊散熱效率的同時，達到減小能耗的目的。

技術領域

本發明涉及新能源汽車技術領域，特別涉及一種浸入式水冷功率模塊裝置、散熱控制方法及設計方法。

背景技術

近年來，新能源汽車在飛速發展，與傳統燃油車和弱混動力車相比，電動汽車少了發動機和啟停系統，但多出了電池、電機、電控核心部件以及車載DCDC、電空調驅動、車載充電器(OBC)等電力電子裝置。它們將動力電池所存儲的電能轉化為驅動電機、車載低壓用電設備、空調電機所需的電能。這都離不開能夠實現電能轉換和控制的功率模塊。核心部件中電池和驅動電機代替燃油車的燃油和發動機，為車輛的行駛提供澎湃的動力。此時，電機控制器通過功率模塊的轉換，將動力電池中的直流電轉變為交流電，為驅動電機提供電能。隨著新能源汽車不斷地發展，芯片也在不斷的更新升級，芯片升級進化后，功率模塊作用到逆變器中時還需考慮到散熱效率。高電壓、高電流帶來的熱積累，可能導致功率器件被擊穿或燒毀。提升散熱效率，就可以減小功率器件失效的可能性。

現有技術的不足之處在于，目前傳統的功率模塊散熱方式主要有兩種：功率模塊光面鋁板涂敷導熱界面材料，緊貼水道上方的水冷板的間接散熱方式，中間形成的熱阻大，散熱效果差；功率模塊單面做成擾流柱，擾流柱浸入水道中，單面擾流柱散熱效果比間接散熱好一些，但在功率模塊散熱大時也不能達到最優的散熱效果。

發明內容

本發明的目的克服現有技術存在的不足，以對功率模塊的散熱效率進行進一步提升。

為實現以上目的，采用一種浸入式水冷功率模塊裝置、散熱控制方法及設計方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

一種高效節能的浸入式雙面水冷功率模塊裝置，包括：

殼體，所述殼體包括底座，以及設置于底座的頂外殼；

冷卻系統模塊，所述冷卻系統模塊包括設置于殼體的進出水口，以及冷卻管道；

功率模塊，所述功率模塊包括設置于底座與頂外殼之間的水冷功率半導體模塊，以及設置于水冷功率半導體模塊兩側面的若干個擾流柱。

作為本發明的進一步的方案：所述進出水口包括設置于底座一側的進水口，以及設置于底座另一側的出水口。

作為本發明的進一步的方案：所述冷卻管道包括設置于頂外殼與水冷功率半導體模塊之間的頂部冷卻管道、設置于底座與水冷功率半導體模塊之間的底部冷卻管道，以及布置于底座的回流冷卻管道，所述回流冷卻管道兩端分別連接于頂部冷卻管道和出水口。

作為本發明的進一步的方案：所述出水口處設置有第一閥門，所述頂部冷卻管道與底部冷卻管道首端連通處設置有第二閥門，所述頂部冷卻管道與底部冷卻管道尾端連通處設置有第四閥門，所述頂部冷卻管道與回流冷卻管道連通處設置有第三閥門。

作為本發明的進一步的方案：所述水冷功率半導體模塊側邊設置有信號端子和功率端子。

一種包括如上任一項所述的一種高效節能的浸入式雙面水冷功率模塊裝置的散熱控制方法，具體步驟包括：

實時獲取工作狀態下功率模塊的工作溫度T；

將獲取的工作溫度T與預設溫度閾值比較，判斷采取不同散熱模式。