[发明专利]液冷结构

说明书

技术领域

本发明创造涉及机械构件的技术领域，具体说是一种用于汽车级电机控制器内部散热的液冷结构。

背景技术

电机控制器（MCU）的主要作用是对电池电源发出的直流电流进行调控，转换为符合需求的三相交流电，从而对驱动电机进行控制，实现相应的驾驶目的。对于汽车级的电机控制器而言，其通过的电流是很大的，特别是和输出三相接口相连接的绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT模块），作为调控输出电流的主要部件，具有很大的发热量，如果不能及时将热量发散出去，过高的温度会导致IGBT模块失效，对于高速行驶的汽车而言，动力系统操控失灵将威胁驾驶人和乘客的带人身财产安全。因此，有必要围绕IGBT模块设计相应的冷却结构，使IGBT具备良好的散热效果，从而维持在正常的工作温度范围内。

我们对现有技术进行了考察，液冷结构由于其成本低、效率高而被广泛使用，从整体结构上来看，适用于IGBT模块的液冷结构可以大致划分为三大类别：

第一、单流道模式，例如，中国专利，电机控制器散热结构，公开号：CN 205161005 U，公开了一种电机控制器散热结构，包括:用于散热的水冷板、芯片、带有安装槽的PCB板、散热器，所述水冷板、所述芯片、所述PCB板、所述散热器从下至上依次层叠设置，用于对作为发热源的所述芯片散热。这一类型的技术方案在结构上限制比较大，由于要保证冷却效率，因此，其进出液口需要在结构的两侧，不能适应进出液口在结构同侧的外部安装结构。

第二、单流道复合U型模式，例如，中国专利，一种柱状锂离子电池组高效水冷散热装置，公开号：CN 106025437 A，公开了一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，包括入水口、出水口以及水冷夹套，其特征在于：还包括传热管，所述传热管与设置在所述水冷夹套上的冷却孔套接，所述的水冷夹套内设置有循环流腔以及隔流板，所述隔流板连接所述冷却孔侧壁外侧，所述循环流腔被所述导流壁分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，所述的导向流道与所述的延时流道间隔设置且互相联通。这一类型的技术方案相对于第一类方案虽然实现了进出液口同侧，但，对于IGBT模块的结构有一定的要求，特别是一些具有散热齿结构的IGBT模块，其散热齿需要能和流道的设计结构相配合才能使用，对于工艺水平要求较高，且在装配过程中容易造成散热齿的弯折、损坏。

此外，对于单流道复合U型模式，其均匀散热和冷却效率也是需要面对的问题。

就均匀散热而言，进液口附近的散热齿由于冷却液温度低，散热效果好，而出液口附近的散热齿由于冷却液温度高，散热效果差，进出液口同侧将带来进液口和出液口附近的散热齿相邻较近但散热效果相差较大，从而出现区域范围内的大温差，容易影响IGBT模块的正常工作甚至对IGBT模块造成损害。

就冷却效率而言，由于进出液口相邻较近且温度相差较大，如果流道隔板采用了隔热材料，那么不仅在装配和制造工艺方面增加了难度（流道隔板和散热结构的材料不同，其制造、组装都是新问题），而且增加了成本（材料成本、装配成本）；如果流道隔板不采用隔热材料，冷却液在进出液口附近将会通过流道隔板直接发生热传递，进液口附近的冷却液相当于要对出液口附近的冷却液进行冷却，而出液口的冷却液实际上已经不参与散热冷却工作了，从而降低了冷却效果。

第三、双流道模式，例如，中国专利，液冷散热器，公开号：CN 201204783Y，公开了一种液冷散热器，用于与安装在其上的功率模块进行热交换，包括良导热散热主体，在所述散热主体内至少设有分层排列的、并串联连接的两层流道;串联连接后的流道包括有进液口和出液口。通过分层排列并串联连接的两层流道，实现了散热器双面安装应用。但是涉及汽车级IGBT模块，出液口一侧的IGBT模块由于冷却液液温较高，散热效率低，相对于常规的冷却结构而言，这一面需要设计更有效的冷却流道结构才能满足需要；如果考虑到整体散热效率的问题，还需要在进液口一侧设计一些结构降低散热效率，这样才能在满足出液口一侧IGBT模块散热需求的同时，保证出液口的冷却液温度不至于太低，散热结构整体效率符合需求。但，这样做会导致成本增加，可用性降低。

同时，由于IGBT非散热面一般接驱动板，驱动板由印刷电路板和一些板上的电子元件构成，双流道模式会导致冷却结构两侧都是电子电路结构，这在装配上会带来极大的困难和问题，装配过程中，无论是放置、还是和电机控制器内的其它部件组装，都需要专门的工装，而且容易带来部件的损坏。

发明创造内容