[发明专利]具有错列冷却剂通道的功率模块组件

说明书

关于联邦赞助的研究或开发计划的申明

本发明是利用美国能源部授予的DE-FC26-07NT43123下的政府资助而作出的。政府在本发明中享有一定的权利。

技术领域

本发明总体上涉及功率模块组件，更具体地涉及具有冷却剂通道的汽车功率模块组件。

背景技术

替代性燃料车辆，例如混合动力车辆和燃料电池车辆，包括通常使用交流(AC)功率供应装置的电动机和其他部件。然而，这种应用中使用的功率供应装置，例如电池和燃料电池，仅可提供直流(DC)功率。因此，可使用功率变换器来将DC功率转换为AC功率。

现代的汽车功率变换器通常采用包括集成电路的功率模块组件，集成电路具有形成在其上的多个半导体器件(例如晶体管和二极管)以将DC功率转换为AC功率。由于高的电流水平，功率模块可产生大量的热。为了确保可靠的性能，功率模块组件通常具有冷却系统以将热量传送到变换器组件外。

汽车变换器组件中使用的常规冷却系统通常包括充当热沉且固定在功率模块组件的歧管上的基板。来自功率模块的热量通过功率模块被传导到基板，在那里通过冷却剂将热量从功率模块去除。

上述类型的简单热沉冷却系统可能无法实现优化的功率装置冷却。例如，冷却剂淤塞可降低热量的耗散。通过采用主动冷却系统可减轻这些限制，主动冷却系统采用泵使冷却剂流体在功率装置上循环或者循环到功率装置上。然而，即使主动冷却系统也在一些方面受到限制。这种冷却系统倾向于实施起来相对复杂且昂贵。

因此，希望具有这样一种汽车功率模块组件，其尺寸紧凑，相比常规系统具有较少部件，提供对高功率装置的改善的冷却，并且比常规系统成本更低。此外，从后续的详细描述和所附权利要求并结合附图和前述技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特性将变得明显。

发明内容

根据一个示例性实施例，提供一种用于支撑功率模块组件的歧管，所述功率模块组件具有包括第一和第二功率模块的多个功率模块。所述歧管包括具有第一表面和第二表面的第一歧管部分。所述第一歧管部分的第一表面构造成接收所述第一功率模块，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有热联接到所述第一功率模块的第一基板。第二歧管部分包括第一表面和第二表面。所述第二歧管部分的第一表面构造成接收所述第二功率模块，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有热联接到所述第二功率模块的第二基板。所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的第二表面联接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第二腔形成冷却剂通道。所述第一歧管部分的所述第一腔关于所述第二歧管部分的所述第二腔至少部分地错列。

根据另一个示例性实施例，一种功率模块组件包括歧管和固定在所述歧管上的多个功率模块。所述歧管限定错列冷却剂通道，冷却剂通过所述错列冷却剂通道流动以从所述多个功率模块去除热量。

本发明还提供了以下方案：

1.一种用于支撑功率模块组件的歧管，所述功率模块组件具有包括第一和第二功率模块的多个功率模块，所述歧管包括：

包括第一表面和第二表面的第一歧管部分，所述第一歧管部分的第一表面构造成接收所述第一功率模块，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有热联接到所述第一功率模块的第一基板；和

包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面构造成接收所述第二功率模块，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有热联接到所述第二功率模块的第二基板，所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的第二表面联接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第二腔形成冷却剂通道，所述第一歧管部分的所述第一腔关于所述第二歧管部分的所述第二腔至少部分地错列。

2.如方案1所述的歧管，其中，所述冷却剂通道构造成引导冷却剂迎着所述第一歧管部分的所述第一基板以经由所述第一基板从所述第一功率模块去除热量，并且构造成引导冷却剂迎着所述第二歧管部分的所述第二基板以经由所述第二基板从所述第二功率模块去除热量。

3.如方案1所述的歧管，进一步包括从所述第一基板延伸进入所述第一腔的针翅。

4.如方案1所述的歧管，其中，所述第一歧管部分具有第一和第二侧面，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面在所述第一侧面限定冷却剂入口，所述冷却剂入口构造成引导所述冷却剂进入所述冷却剂通道。

5.如方案4所述的歧管，其中，所述第一歧管部分的第二表面进一步在所述第二侧面限定冷却剂出口，以引导所述冷却剂排出所述冷却剂通道。