[实用新型]一种集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块及电路

说明书

本实用新型涉及一种集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块及电路，功率模块包括功率模组，该功率模组包括上层散热片、下层散热片、冷却进水口、冷却出水口、功率开关器件、功率开关器件固定螺丝、功率模组固定螺丝，功率模组的数量为两个，每个功率模组均包括依次连接的双电机逆变器单元和升压变换器单元，双电机逆变器单元包括六个功率开关器件，升压变换器单元包括两个功率开关器件；两个功率模组之间相互靠近的一侧共用功率开关器件固定螺丝。与现有技术相比，本实用新型具有在一个功率模组里结合了逆变器和升压变换器功能；结构紧凑；减少了散热片，紧固螺丝和冷却接口的数量等优点；可以使用通用的冷却回路，减少复杂冷却回路设计等优点。

技术领域

本实用新型涉及双电机混合动力汽车中双电机逆变器结构领域，尤其是涉及一种集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块及电路。

背景技术

随着车辆的电气化，混合动力汽车(HEV)，尤其是插电式混合动力汽车(PHEV) 的复杂性越来越高。车辆上用于安装ICE(内燃机)，变速箱和电气设备(电动机，逆变器，电池，转换器，充电器)的有限空间，正在推动着开发紧凑型组件。

对于像丰田和本田架构的双电机混合动力汽车，需要两个逆变器为驱动电机和发电机提供交流电流。由于电机的尺寸受到车身空间限制，这样的电机架构动态性能很差。拓扑结构如图1所示。

在受限的体积内提高车辆性能的一种方法是使用升压变换器来提高双逆变器输入电压。通常，根据SOC(充电状态)，HV电池电压在250到400V之间变化，升压变换器将输出电压稳定在600V。通过提高电机的输入电压，在保持相同的电池放电电流下，可以获得更高的输出功率。

这种升压变换器有几种拓扑形式，对于汽车应用，通常采用如图2所示的飞跨电容拓扑。

整个系统架构如图3所示。

由于有大功率流过这些元件(从电池传递到车轮，以及在再生制动模式下，反向充电)，因此需要对4个功率开关管，功率电感器和3个电容器进行散热处理。

在双电机逆变器和升压变换器的初期开发阶段，可行的方案是把这些器件集成到一个功率模组的冷却环境里，类似现在生产的“Viper”功率模组，如图4和图5 所示。

然而，目前生产的功率模组都是集成6个功率开关器件，应用于逆变器，因此不适用于只需要4个功率开关器件的升压变换器。

现有设计包括双逆变器的两个功率模组和用于升压变换器的第三个模组。这里有两种可能方案：

方案A：使用一个标准的功率模组，移除6个功率开关器件中的2个；

方案B：使用一个4个功率开关器件组成的功率模组；

如图6所示，方案A需要开发一个假的Viper来模拟三明治式的机械结构以及散热效果，模组安装看起来也简单易行。此方案浪费模组总长度的三分之一，尺寸上没有得到优化。无论是重量还是紧固方式都有待优化。增加的模组需要额外的冷却连接口和铸件连接。

如图7所示，方案B要求开发和验证一个新的缩小版的功率模组设计。同时还要开发新的生产治具。增加的功率模组需要多一对冷却连接口和铸件连接。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、制备成本低的集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块及电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块，包括功率模组，该功率模组包括上层散热片、下层散热片、冷却进水口、冷却出水口、功率开关器件、功率开关器件固定螺丝、功率模组固定螺丝，