控制器散热装置及其安装方法与流程

本发明涉及一种控制器散热装置及其安装方法。

背景技术：

目前，新能源汽车，轨道交通，工业控制等领域，如车载充电机，直流交换器，交流交换器，二合一/三合一系统集成等，都会使用到mosfet，igbt等功率开关管实现电路的开关控制，由于mosfet，igbt可靠，精确，寿命长，工作频率高等优点，因而得到广泛的使用，而mosfet，igbt，功率变压器等电力电子器件的本身功率损耗带来严重的发热，如何解决器件温升，保证电路正常工作，成为了在电路设计中必须解决的问题。

现有方案多采用将mosfet，igbt组装到便于安装的散热模组上并与pcb集成，然后将散热模组与主壳体组装并锁紧，散热结构与主壳体间用导热硅脂进行导热，主壳体与水道相连，由于中间有导热硅脂存在，致使导热效果变差并且需要硅脂存在老化问题。

另外一种方案为将功率管通过压片或者导热硅胶直接与主壳体安装并做散热处理，但由于弹片以及点胶工艺特点，主壳体需要预留大量空间进行让位，致使体积增大，结构空间利用率下降，且根据实际电路的拓扑结构需要这样的mosfet，igbt和电路板焊接的引脚从几十个到近百个不等，可以想象在和电路板组装过程之难度，实际生产时需要面对尺寸精度，组装工艺，生产效率，产品良率，报废和返工等各种困扰，最终导致电力电子产品体积变大，重量增重，成本增加，能耗增加。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种控制器散热装置，它布局合理，散热效果好。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种控制器散热装置，它用于冷却控制器的电力电子器件，它包括：

壳体，所述壳体内设有冷却液流道板，所述冷却液流道板的一侧贴装有适于安装并冷却其中至少一电力电子器件的传热盖板，所述冷却液流道板相对的另一侧设有至少一适于容置并冷却相应电力电子器件的指定安装槽。

进一步，所述传热盖板上的电力电子器件为开关管组件；

相应所述指定安装槽中的电力电子器件中包括pfc电感和/或功率变压器。

进一步，所述传热盖板安装有定位支架，所述开关管组件安装在相应的定位支架上。

进一步，所述壳体包括主壳体、上壳体和下壳体；其中，

所述冷却液流道板设置在所述主壳体上；

所述上壳体和所述下壳体安装在所述主壳体上；

所述上壳体对着所述传热盖板；

所述下壳体对着所述冷却流道板设置有指定安装槽的一侧。

进一步，所述上壳体和所述传热盖板之间还安装有pcb板。

进一步，所述上壳体、下壳体、主壳体和传热盖板由铝合金材质制成。

本发明还提供了一种控制器散热装置的安装方法，控制器散热装置包括：

壳体，所述壳体内设有冷却液流道板，所述冷却液流道板的一侧贴装有适于安装并冷却其中至少一电力电子器件的传热盖板，所述冷却液流道板相对的另一侧设有至少一适于容置并冷却相应电力电子器件的指定安装槽。

进一步，所述传热盖板上的电力电子器件为开关管组件；

相应所述指定安装槽中的电力电子器件中包括pfc电感和功率变压器；

所述壳体包括主壳体、上壳体和下壳体；其中，

所述冷却液流道板设置在所述主壳体上；

所述上壳体和所述下壳体安装在所述主壳体上；

所述上壳体对着所述传热盖板；

所述上壳体和所述传热盖板之间还安装有pcb板；

方法的步骤中含有：

将开关管组件装配于传热盖板上，再将pcb板装配在传热盖板上，并按要求连接开关管组件和pcb板，形成传热盖板组件；

将传热盖板组件装入主壳体并密封；其中，使传热盖板组件贴装在冷却液流道板的一侧；

在主壳体上组装上壳体；

在指定安装槽内进行预灌胶，将pfc电感和功率变压器置于相应的指定安装槽，按要求将pfc电感和功率变压器与pcb板连接并密封；

在主壳体上组装下壳体。

进一步，将开关管组件装配于传热盖板上，再将pcb板装配在传热盖板上，并按要求连接开关管组件和pcb板，形成传热盖板组件具体为：

将传热盖板置于工作台，在mos散热区域涂导热绝缘胶，然后将开关管组件置于指定位置，组装定位支架进行精定位，并锁紧螺钉完成定位支架组装，然后进行烘烤使导热绝缘胶固化，然后进行pcb板组装，锁紧固定螺钉后进行选择性波峰焊。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、多层次，区域化布局，散热性好；

本发明采用3层布局，发热器件分别置于顶层与底层，中间层为冷却液，产生热量直接被冷却液带走，发热器件遍布整个冷却液上方，区域化针对性布局，散热效果好。

2、水道可以u型布局，结构简单，水阻小；

水道采用u性布局，对发热严重之mos、igbt、功率变压器、pfc电感等器件正下方进行布局、仅针对发热严重器件重点布局，无需多余支路水道，结构简单，水阻小。

3、分体式设计，组装工艺简单，无需额外散热模组转接；

分体式设计、mos、igbt功率变压器、pfc电感等发热严重器件分别置于不同层、尤其是针对mos等功率开关管采用与传热盖板、pcb进行模块化组装、组装工艺简单、便于维修与更换，由于与传热盖板直接进行热交换，散热效率高，散热性能好。

4、配备定位支架，简化mos与pcb组装制程

配备功率管定位支架，辅助mos、igbt等功率管引脚定位、简化与pcb组装工艺难度、尤其是对于引脚多达近百个和电路板组装和焊接，因此，组装过程更加简单。

5、模组化设计，兼容性好，应用灵活；

由于本发明采用分体式设计，上方模组与下方模组分别进行不同功能，且可独立拆分，拆离出来的模组可应用于新的ccu产品，缩短新产品开发周期；

6、本发明结构简单，不需要投入大的工装设备和焊接设备，节省人力与设备投入，从而提高生产效率，降低产品成本。

附图说明

图1为本发明的控制器散热装置的结构示意图一；

图2（a）为本发明的控制器散热装置分离状态的立体图一；

图2（b）为本发明的控制器散热装置分离状态的立体图二；

图2（c）为本发明的控制器散热装置分离状态的立体图三；

图3为本发明的控制器散热装置的结构剖视图；

图4为本发明的控制器散热装置的装配过程的结构示意图；

图5为本发明的上壳体的结构示意图；

图6为本发明的主壳体的结构示意图；

图7为本发明的传热盖板的结构示意图；

图8为本发明的下壳体的结构示意图；

图9为本发明的定位支架的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1~9所示，一种控制器散热装置，它用于冷却控制器的电力电子器件，它包括：

壳体，所述壳体内设有冷却液流道板，所述冷却液流道板的一侧贴装有适于安装并冷却其中至少一电力电子器件的传热盖板3，所述冷却液流道板相对的另一侧设有至少一适于容置并冷却相应电力电子器件的指定安装槽。

在本实施例中，所述传热盖板3上的电力电子器件为开关管组件9；

相应所述指定安装槽中的电力电子器件中包括pfc电感7和功率变压器8。

具体地，如图2（a）、2（b）所示，所述传热盖板3安装有定位支架5，所述开关管组件9安装在相应的定位支架5上。

具体地，如图2所示，所述壳体包括主壳体2、上壳体1和下壳体4；其中，

所述冷却液流道板设置在所述主壳体2上；

所述上壳体1和所述下壳体4安装在所述主壳体2上；

所述上壳体1对着所述传热盖板3；

所述下壳体4对着所述冷却流道板设置有指定安装槽的一侧。

所述上壳体1和所述传热盖板3之间还安装有pcb板6。

所述上壳体1、下壳体4、主壳体2和传热盖板3包括但不限于由铝合金材质制成，铝合金材质成本低，导热性好，应用广泛。

在本实施例中，所述定位支架5采用尼龙材质，其成本低，制造生产工艺成熟，且绝缘性好，所述电力电子器件开关管组件9、pfc电感7和功率变压器8等为根据电路拓扑结构设计需要，其数量根据实际设计电路拓扑结构需要选择。

所述主壳体2、传热盖板3采用压铸模具生产，具有生产工艺成熟，适合大批量生产，生产效率高，精度高，成本低，散热性高，便于后续加工等优点。

所述上壳体1、下壳体4采用冲压模具，便于大批量生产，具有生产效率高，精度高，良品高，成本低等优点。

实施例二

一种控制器散热装置的安装方法，它用于安装实施例一中的控制器散热装置；

方法的步骤中含有：

将开关管组件9装配于传热盖板3上，再将pcb板6装配在传热盖板3上，并按要求连接开关管组件9和pcb板6，形成传热盖板组件；

将传热盖板组件装入主壳体2并密封；其中，使传热盖板组件贴装在冷却液流道板的一侧；具体为，将主壳体2传热盖板区域以及上盖区域点胶槽内点胶(密封胶)，然后将完成的传热盖板组件装入主壳体2内，锁紧固定螺钉；

在主壳体2上组装上壳体1；

将产品翻转，在指定安装槽内进行预灌胶(导热绝缘胶10)，将pfc电感7和功率变压器8置于相应的指定安装槽，按要求将pfc电感7和功率变压器8与pcb板6连接并密封；

在主壳体2上组装下壳体4，并锁紧固定螺钉，然后进行高温烘烤使导热绝缘胶10固化完成整个产品组装。结合图4可以，冷却液直接作用于发热器件区域，与冷却液直接进行热交换，散热效率高，散热性能好，采用模块化设计，且采用定位支架5，简化组装工艺，实现生产效率高，成本低等优点。

将开关管组件9装配于传热盖板3上，再将pcb板6装配在传热盖板3上，并按要求连接开关管组件9和pcb板6，形成传热盖板组件具体为：

将传热盖板3置于工作台，在mos散热区域涂导热绝缘胶10，然后通过工装将开关管组件9吸取至指定位置，组装定位支架5进行精定位，并锁紧螺钉完成定位支架5组装，然后进行烘烤使导热绝缘胶10固化，然后进行pcb板6组装，锁紧固定螺钉后进行选择性波峰焊。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。