[发明专利]功率变换器

说明书

关于联邦政府资助研究或研发的声明

[0001]本发明产生于美国能源部授予的合同号 DE-FC26-07NT43123下的政府支持。政府在本发明中享有一定的权利。

技术领域

[0002]本发明总体上涉及车辆，且更具体地涉及用于车辆中的 功率变换器。

背景技术

[0003]车辆能够使用电牵引马达来驱动车轮。在这种情况下， 车轮可以包括连接到功率变换器的三相交流(AC)马达。功率变换器 将来自于功率源的直流(DC)转换为能够由AC马达使用的交流。通 常，功率变换器包括诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)和直接结合铜 (DBC)基底的部件。IGBT用作将功率从DC转换为AC中所使用的 开关且安装在DBC基底上。DBC基底包括整体式母线，所述母线可以 与电路板和信号连接器结合以提供车辆的功率电子器件包装。

[0004]当车辆启动、改变巡航速度、加速和/或制动时，驱动车 辆的电牵引马达的功率需求可以在相对大的范围内(例如，在从约5kW 至约120kW的范围内)波动。这些功率需求波动可能导致操作期间功 率变换器的温度变化。随着时间的经过，由于温度变化，功率变换器 的可操作性可能降低。具体地，由于IGBT和DBC可以由不同的材料 制成，它们可能以不同的速率膨胀和/或收缩，从而可能相对于彼此移 动位置。

[0005]为了将功率变换器部件的膨胀和收缩限制在选定范围 内，可以控制功率变换器内的温度变化。例如，功率变换器可以包括 冷却系统，所述冷却系统提供流体，所述流体循环通过与DBC基底有 关的散热器。在其它情况下，空气可以被引导经过功率电子器件包装， 以从DBC吸收和去除热。

[0006]虽然前述配置通常足以冷却功率变换器部件，但是它们 可以被改进。例如，前述配置可能相对重且可能不适合于包括在具有 重量限制的车辆中。在其它情况下，前述配置可能具有相对大的占地 面积且可能不适用于小型车辆中。在另外的情况下，散热器可能不能 根据期望有效地从DBC基底去除热。

[0007]因此，期望提供一种具有比常规变换器更轻质和/或更小 尺寸的冷却系统的功率变换器。此外，期望功率变换器的制造相对简 单和便宜。另外，期望冷却系统适合于包括在不同类型的功率变换器 中的各种不同空间配置中。此外，本发明的其它希望特征和特性从随 后具体实施方式和所附权利要求书结合附图以及前述技术领域和背景 技术显而易见。

发明内容

[0008]提供功率变换器。在一个实施例中，仅作为示例，所述 功率变换器包括框架和第一功率模块。所述框架具有包括第一开口的 第一侧壁。所述第一侧壁限定流体通路的至少一部分。所述第一功率 模块在第一开口上连接到所述框架，且包括基底、多个模和外壳。所 述基底包括第一侧、第二侧、中心部分、外围部分和外边缘，所述基 底的第一侧包括含有第一金属材料的第一外层。所述多个模设置在基 底的中心部分中且连接到基底的第一侧。所述外壳在基底的第一侧、 基底的第二侧和基底的外边缘上且围绕所述多个模被模制在基底的外 围部分上。所述外壳也连接到所述基底，以与所述第一金属材料形成 密封件。基底的第二侧设置成直接接触流经流体通路的流体。

[0009]在另一个实施例中，仅作为示例，所述功率变换器包括 框架和第一功率模块。所述框架具有第一侧壁、第二侧壁、第一端壁 和第二端壁，所述第一侧壁和第二侧壁在第一端壁和第二端壁之间延 伸以限定流体通路的一部分，所述第一侧壁包括第一开口，第二侧壁 包括第二开口，所述第一开口和第二开口与流体通路流动连通。所述 第一功率模块在第一开口上连接到所述框架，且包括基底、多个模和 外壳。所述基底包括第一侧、第二侧、中心部分、外围部分和外边缘， 所述基底的第一侧包括含有第一金属材料的第一外层。所述多个模设 置在基底的中心部分中且连接到基底的第一侧。所述外壳在基底的第 一侧、基底的第二侧和基底的外边缘上且围绕所述多个模被模制在基 底的外围部分上，并连接到所述基底以与所述第一金属材料形成密封 件。基底的第二侧设置成直接接触流经流体通路的流体。

附图说明

[0010]本发明将在下文接合附图描述，在附图中，相同的附图 标记表示相同的元件，且

[0011]图1是根据一个实施例的功率变换器的分解立体图；