专利名称：用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于对混合动力电动车或电动汽车中的逆变器和低压DC-DC转换器(LDC)等电气模块进行有效冷却的设备。
背景技术：
通常，混合动力电动车或电动汽车中带有适于向电动机提供驱动功率的高压电池，在此情况下，在车辆行驶期间，通过对高压电池反复地充电和放电，提供所需的电功率。这种高压电池相关系统被设计成几个产品被装配到一个装置中的一体结构，该电池相关系统安装在车辆内部后排座椅的下面或行李箱空间中。高压电池相关系统通常包括电池、低压DC-DC转换器(LDC)、电动机控制单元(MCU)和逆变器。例如，混合动力电动车或电动汽车包括LDC，即低压DC-DC转换器，其被配置成将高压电池的高压DC电流转换成低压DC电流。在此情形下，LDC用作通过将高压电池的DC 电流转换成适于在电气模块负载中使用的电压并提供该电压。这种混合动力电动车或电动汽车需要操作电动机的高输出逆变系统，其中该逆变系统用作将电池的DC能转换成驱动电动机所需的AC电流，在此情况下，由于必须使逆变器的温度保持在嵌入的一体芯片(IC)能够承受温度的限定范围内以使逆变器保持在适当的运行状态，因此研究者对电气模块散热效率的兴趣越来越大。由于逆变系统发出大量的热量而存在上述问题，且因此常常带来问题。例如，与常规的混合动力电动车电气模块的冷却设备相比，第一电气模块(例如 LDC)和第二电气模块(例如逆变器)从顶至底地堆叠，并且在二者之间沿散热盖中的散热部的接触表面形成通道。然而，由于第一电气模块和第二电气模块共享冷却水和唯一通道，因此冷却设备需要旁路结构以防止在压力降过大时第一电气模块的冷却效率下降。而且，第一和第二电气模块增加的热量使冷却水的温度升高，又降低了散热的效率。也就是说，当第一电气模块和第二电气模块共享冷却水，且当其热能同时传递到冷却水时，冷却水的温度升高至最高限度或更高，使散热效率降低。此外，由于第一和第二电气模块辐射热的通道不是独立的， 因此设计的自由度也降低了。
发明内容
本发明涉及一种用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备。该设备能够通过实现一种被配置成使用冷却分离器将第一电气模块的上通道和第二电气模块的下通道分离来分别管理第一和第二电气模块的冷却水通道中的新型冷却系统，在获得提高的散热效率的同时能够确保均勻的冷却效率。本发明一方面提供一种用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备， 其中上、下冷却水通道形成在第一和第二电气模块之间的上部第一电气模块的底面和下部第二电气模块的顶面上。该第一和第二电气模块可纵向堆叠，并与入口及与该入口相对的出口流体连通。此外，该冷却设备可以包括薄板形冷却分离器，安装在第一和第二冷却水通道之间的边界上以隔离第一和第二冷却水通道，使得通过入口引入的冷却水可以分岔并流经上、下冷却水通道，然后通过出口排出在本发明的某些实施方式中，被配置成隔离在第一和第二电气模块表面上形成的冷却水通道的薄板形冷却分离器，具有沿着冷却水通道的路径前进的之字形。有利地，由于第一和第二电气模块的冷却水被独立管理，因此第一和第二电气模块的冷却水的热量互相依赖很少。因而能够均勻地保持电气模块的冷却效率。另外，当在冷却分离器中使用液态密封剂时，能够防止密封泥被带入到安装散热片的冷却水通道中。因此，可以防止冷却水通道阻塞。更进一步，通过改变具有同时冷却结构的紧凑包装能够提高冷却效率并增加产品价值。此外，通过在使散热单元保持紧凑包装的同时相互独立，使散热设计的自由度最大化，可以有利地获得车辆包装，并且由于能够减少系统的压力降，能够使水泵最优化，因而降低制造成本。
现在将参考通过附图示出的本发明的某些典型实施方式来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中图IA和IB是示出根据本发明一个示例性实施方式的用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备的立体图；图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备的截面图；图3是示出应用于根据本发明示例性实施方式的用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备的冷却分离器的立体图；图4是示出根据本发明示例性实施方式的用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备中的冷却水流的截面图。
具体实施例方式在下文中，参考附图详细说明本发明的示例性实施方式，以使本领域技术人员能够容易地实践本发明。应当理解，在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车辆在内的客车)、 包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等。本系统对于多种机动车都特别有用。图IA和IB是示出根据本发明一个实施方式的混合动力电动车或电动汽车的电气模块的示例性冷却设备的立体图。图2是示出根据本发明示例性实施方式的混合动力电动车或电动汽车的电气模块的示例性冷却设备的截面图。如图1A、1B和2所示，冷却设备具有这样的结构，其中第一和第二电气模块10和 11的冷却水通道1 和12b被分别管理，以均勻地保持电气模块的冷却效率，并提高冷却设备的整体散热效率。
为此，提供在混合动力电动车或电动汽车中使用的两个电气模块，诸如LDC的第一电气模块10，和诸如逆变器的第二电气模块11，自顶到底进行安装并相应地密封。示例地，将第一和第二模块分别嵌入壳体10和11中。因而，将以壳体的形式来描述诸如LDC和逆变器的第一和第二电气模块。形成某一路径且冷却水沿一个方向流经该路径的冷却水通道1 形成在第一电气模块10的底面上，而形成某一路径且冷却水沿一个方向流经该路径的冷却水通道12b形成在第二电气模块11的顶面上。因此，当第一、第二电气模块10、11彼此纵向连接时，第一和第二电气模块10和11 的冷却水通道1 和12b沿纵向彼此面对。冷却水通道12a和12b与用于引入冷却水的入口 13和用于排出冷却水的出口 14 相连接，其中入口 13和出口 14位于相反的两端，因此在由入口 13引入的冷却水经由冷却水通道1 和1 进行冷却操作之后，水通过出口 14被排出到外面。因而，入口 13和出口 14彼此流体连通。更具体地，在本发明中，提供冷却分离器15，作为分别管理第一电气模块10的冷却水通道1 和第二电气模块11的冷却水通道12b的装置。为此，冷却分离器15具有薄板形状，并被插入位于第一电气模块10底面上的冷却水通道1 和位于第二电气模块11顶面上的冷却水通道12b之间的边界中。由于冷却分离器15安装于上、下冷却水通道1 和12b之间，因此上、下冷却水通道1 和12b是隔开的(即分开的)。因而，允许供给冷却水通道1 和12b的冷却水分开流动。也就是说，冷却分离器15能够在保持某一形状的同时，有效地分开冷却水通道1 和12b。例如，如图3所示，冷却分离器15利用在沿着第一和第二电气模块10和11的平面上形成的冷却水通道1 和12b的路径形状从一侧前进至另一侧的形状时交替重复的多个弯曲段，形成之字形。在本发明的某些实施方式中，冷却分离器15可由橡胶材料或不锈钢等金属材料制成。通过这样做，冷却分离器15对于冷却水具有抗侵蚀性，因此可以长时间保持耐久性。更具体地，在整个冷却分离器15的几个位置上，还可以具有多个连接上、下冷却水通道1 和12b的口或孔16。使用冷却分离器15的口 /孔16能够局部地提高冷却效率，并且可通过改变口 /孔16的位置来控制冷却水的流量。此外，尽管冷却分离器15是作为分开电气模块的冷却水通道的装置，然而其也起到密封垫的作用。换句话说，由于冷却分离器防止液态密封剂被导入到冷却水通道中，因而其也能够防止冷却水通道被密封剂阻塞。例如，液态密封剂被涂布在第一和第二电气模块的连接部分的突缘上，并且在第一和第二电气模块连接时被挤压在内部。在所示的本发明的实施方式中，冷却水通道由冷却分离器覆盖并终止，因而可以防止密封剂渗入冷却通道。在下文中，将描述用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备的使用状态。图4示出根据本发明示例性实施方式的用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的示例性冷却设备中的冷却水流的截面图。如图4所示，上面的第一电气模块10和下面的第二电气模块11从顶至底地安装，而冷却分离器15插入彼此面对的冷却水通道1 和12b之间，以使上、下冷却水通道12a 和1 彼此分开，并与入口 13和出口 14流体连通。因而，如果冷却水通过入口 13被引入，则冷却水通过上冷却水通道1 和下冷却水通道12b分开地分别冷却第一电气模块10和第二电气模块11，然后通过出口 14排出。 重复该过程以允许冷却水流经冷却水通道，从而持续且独立地冷却第一和第二电气模块。如上所述，由于冷却水通道中的冷却水温度被独立管理，因此可防止彼此间的温度影响，因此冷却设备可以均勻地保持电气模块的冷却效率，并提高电气模块的冷却效率。上面已参考本发明的示例性实施方式对本发明进行详细说明。然而，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的范围内，还可以对这些实施方式进行修改， 本发明的保护范围由所附权利要求及其等价物来限定。而且，在不偏离本发明的本质的情况下，还可对特定情况和材料进行变形。因此，本发明并不局限于优选实施方式的详细描述，而是包括所附权利要求保护范围内的所有实施方式。
权利要求
1.一种用于混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备，其中上、下冷却水通道形成在第一和第二电气模块之间的上部第一电气模块的底面和下部第二电气模块的顶面上，其中所述第一和第二电气模块纵向堆叠并与入口及与所述入口相对的出口流体连通，所述冷却设备包括薄板形冷却分离器，其安装在所述第一和第二冷却水通道之间的边界上以将所述第一和第二冷却水通道隔离开，使得通过所述入口被引入的冷却水分岔并流经所述上、下冷却水通道，然后通过所述出口排出。
2.根据权利要求1所述的冷却设备，其中被配置成隔离在所述第一和第二电气模块表面上形成的所述冷却水通道的所述薄板形冷却分离器，具有沿着所述冷却水通道的路径前进的之字形。
3.根据权利要求1所述的冷却设备，其中多个连接所述上、下冷却水通道的孔形成在所述薄板形冷却分离器中，以局部地提高冷却效率。
4.根据权利要求1所述的冷却设备，其中所述薄板形冷却分离器由选自对冷却水具有耐蚀性的橡胶材料或不锈钢材料中的一种材料制成。
5.一种用于混合动力电动车或电动汽车的模块的冷却设备，其中上、下冷却水通道形成在第一和第二模块之间的上部第一模块的底面和下部第二模块的顶面上，其中所述第一和第二模块沿纵向堆叠并与入口及与所述入口相对的出口流体连通，所述冷却设备包括分离器，其安装在所述第一和第二冷却水通道之间边界上以将所述第一和第二冷却水通道隔离开，使得通过所述入口被引入的水分岔并流经所述上、下冷却水通道，然后通过所述出口排出。
6.根据权利要求1所述的冷却设备，其中所述分离器为薄板形，并具有沿着所述冷却水通道的路径前进的之字形。
7.根据权利要求3所述的冷却设备，其中多个连接所述上、下冷却水通道的孔形成在所述分离器中，以局部地提高冷却效率。
8.根据权利要求1所述的冷却设备，其中所述分离器由选自对冷却水具有耐蚀性的橡胶材料或不锈钢材料中的一种材料制成。
全文摘要
本发明提供一种对安装在混合动力电动车或电动汽车中的逆变器和LDC等电气模块进行有效冷却的设备。该混合动力电动车或电动汽车的电气模块的冷却设备，通过实现一种适于通过使用冷却分离器将第一电气模块的上通道和第二电气模块的下通道分开来分别管理第一和第二电气模块的冷却水通道中的热传递的新型冷却系统的同时，确保得到均匀的冷却效率并获得良好的散热效率。
文档编号B60K11/02GK102485521SQ20111010287
公开日2012年6月6日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年12月3日
发明者全禹勇, 刘仁弼, 朱正弘, 申东敏, 郑镇焕, 金慜智, 金晙焕 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社