[发明专利]紧凑型逆变器和包括这种逆变器的机动车辆

说明书

一种逆变器(4)，用于电连接到直流电源，以便为电负载提供三相电流，该逆变器包括电容滤波器(48)和开关单元(46)，开关单元(46)包括由两组受控开关形成的用于电流的每一相的开关模式电源电路。每组受控开关提供开关单元(46)的单独端子(4626，4628，4646，4648，4666，4668)，开关单元还包括包含开关模式电源电路的密封壳体(461)。开关单元(46)的壳体(461)在两个相对的表面(461A，461B)上设置有带有传热流体的热交换通道(46A，46B)。分配器(60)在传热流体循环回路中安装在壳体(461)的上游，以将传热流体(F1‑F5)引导到密封壳体(461)的两个相对表面(461A，461B)上。使用至少一个热管(92‑98)冷却电容滤波器(48)。该热管(92‑98)的其中包含的流体发生冷凝的部分(92b‑98b)与分配器(60)热接触。

技术领域

本发明涉及一种旨在从直流电流向电负载提供三相电流的逆变器。

本发明的领域更具体地是混合动力车辆或电动车辆的领域，其中能量存储在蓄电池中以便利用交流电流为牵引电动机运行提供动力。

背景技术

对于这种类型的应用，有必要将离开蓄电池的直流电流转换成三相交流电流，为此使用逆变器。通常，这种逆变器包括开关模式动力供给电路的开关单元，该开关单元由控制电路控制。传统上，开关单元包括H个半桥，每个半桥由两个开关组成。开关单元相对笨重，并仅在一侧配备冷却散热器。因此，这些开关单元在没有散热器的一侧倾向于朝向电子控制卡辐射热量。由于开关单元的电子元件的冷却相对有限，假设其表面积越大，与散热器的接触面越大，热量的排出越好，则必须增加这些组件的尺寸。这倾向于增加开关单元的尺寸，因此增加了包括这种单元的逆变器的尺寸。其他开关单元提供双侧冷却，但这通常不是最佳的，并且同样必须增加组件的尺寸以增加与散热器的接触表面。

此外，逆变器通常包括电容滤波器，该电容滤波器包括在逆变器的输入端子之间与开关单元并联布置的一个或多个电容器，以便过滤电压振荡。考虑到离开逆变器的线电流的均方根(RMS)，更具体地确定这种电容滤波器的电容器的尺寸。例如，对于转换500安培(A)RMS线电流的逆变器，电容器必须允许通过该值的65％或325A RMS的电流。因此，电容滤波器的电容器笨重。

由于所有这些原因，使得可以切换500A RMS的线电流的逆变器通常占用6至8立方米的体积。

然而，机动车辆中的空间受到限制，特别是在混合动力车辆的发动机舱中。

此外，在现有文献中，特别是在2017年3月的电力电子新兴与选择主题的IEEE杂志(IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWER ELECTRONICS)第5卷第1期的LYU等人的题为“通过增加分段牵引驱动的并联三相逆变器模块编号来降低直流-链路RMS电流(in IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWERELECTRONICS)”的文章中已知的是，通过将并联连接在逆变器的两个输入端子上的两组受控开关交错用于每一相来制作逆变器的开关单元，并且可以在电动机的每一相上并联输送两个交流电流。

此外，US-A-2006/0138993公开了一种逆变器，其中开关单元包括交错的开关组，其使得可以并联地为两个电动机供电，或者为电动机提供动力使其可以在两个相反的方向上运行。US-A-2006/0138993未考虑逆变器的尺寸。

最后，从EP-A-2010402中已知在半导体模块的厚度中生产传热流体循环管，该半导体模块尤其包括逆变器内的电容器。

发明内容

本发明旨在通过提出一种新的逆变器结构来改善已知逆变器的紧凑性，其中由于开关单元的结构，电气元件的尺寸得到改善，这使得可以减小电容滤波器的体积。并且，其中倾向于加热的逆变器部件的冷却特别有效地完成，这再次使得可以减小电容滤波器的体积。