專利名稱：電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動汽車驅動系統技術領域，特別涉及電動汽車電驅系統電機控制器 技術領域，具體是一種電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構。
背景技術：
隨著環(huán)保問題被社會越來越多的關注，燃油汽車被新能源汽車代替也成為大勢所 趨，純電動汽車隨即得到了前所未有的發(fā)展機遇。受電池能源供給的制約，電動汽車需要具 有體積小、重量輕等特點。驅動電機控制器作為電動汽車主要動力源的控制部分，其性能直 接影響整車性能，所以驅動電機控制器必須具有結構簡單，體積小，質量輕，損耗小，效率高 等特點，而體積小勢必影響到電機控制器的散熱，高溫卻會帶來導致大功率模塊受損，甚至 燒毀的風險。1、散熱對大功率模塊的影響大功率模塊在使用中，其散熱即內部的溫度情況是很重要的，如果散熱差、溫度高 就會影響系統的正常運行，同時還會大大的縮短元器件的壽命。目前，為了降低溫度確保元 器件的工作正常和延長使用壽命，不得不放棄一些成熟的技術，如電子集成技術、元件封 裝技術等，從而使得電子產品的成本增加。2、現有大功率電子模塊的散熱方式現在對于大功率電子模塊常用的散熱方式主要有如下兩種(1)風冷包括自然風冷(空氣自然對流)和強迫風冷(加裝風機)。(2)水冷以循環(huán)水作為媒介，需要配備相應的輔助設施。表一大功率電子模塊常用兩種散熱器的比較 3、熱管技術熱管是一種極低熱阻的高效傳熱器件，但還從未在電動汽車驅動電機控制器上使 用。熱管技術是1963年美國LosAlamos國家實驗室的G. M. Grover發(fā)明的一種稱為“熱管” 的傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發(fā)熱物 體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。熱管技術以前被 廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)。熱管就是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量 快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內部是被抽成負壓狀態(tài)，充入適當的 液體，這種液體沸點低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細多孔材料構成。熱管一段為蒸
3發(fā)端，另外一段為冷凝端，當熱管一段受熱時，毛細管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸汽在微小的壓 力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作 用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進行的，熱 量可以被源源不斷地傳導開來。熱管類型(按熱管工作原理分)之一的重力熱管工作原理冷凝液籍助重力回流， 優(yōu)點結構簡單工作可靠。注意1、必須工作在重力場；2、加熱段必須位于放熱段下。因此，期望結合熱管技術提供一種電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，以提高 驅動電機控制器的散熱性，最終提高整車性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種電動汽車控制器大功率 模塊冷卻結構，該電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構設計巧妙，提高了大功率模塊散熱 性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī) 模推廣應用。為了實現上述目的，本發(fā)明的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特點是，包 括至少一根熱管和用于安設在大功率模塊上的散熱底板，所述熱管具有內腔，所述內腔中 具有相變材料，所述熱管包括熱管主體和至少一個延伸部，所述熱管主體插設在所述散熱 底板中并與所述散熱底板緊密接觸，所述延伸部與所述熱管主體連通并從所述熱管主體向 上延伸裸露出所述散熱底板。較佳地，所述延伸部的數目為2，分別設置在所述熱管主體的兩端。更佳地，所述延伸部設置在所述熱管主體的兩端后形成U形管。較佳地，所述熱管主體水平插設在所述散熱底板中。較佳地，所述散熱底板具有通槽，所述熱管主體安設在所述通槽中，且所述熱管主 體的外壁與所述通槽的槽壁緊密接觸。較佳地，所述散熱底板是鋁合金板。較佳地，所述電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構還包括輔助散熱裝置，所述輔 助散熱裝置與所述延伸部配合設置用于將所述延伸部的熱量導出。更佳地，所述輔助散熱裝置是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部上。更佳地，所述輔助散熱裝置是風扇，所述風扇朝向所述延伸部。更佳地，所述輔助散熱裝置是水槽，所述延伸部至少部分浸在所述水槽中。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明通過安設在大功率模塊上的散熱底板將大功率模塊的熱量傳遞給插設 在散熱底板中并與散熱底板緊密接觸的熱管主體，熱管主體內的相變材料受熱開始汽化， 攜帶汽化所吸收的熱量從熱管主體傳導到從熱管主體向上延伸的延伸部，在延伸部受冷液 化并釋放出汽化潛熱，同時液化的液體在重力作用下流到受熱部即熱管主體繼續(xù)下一個循 環(huán)，設計巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提 高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。2、本發(fā)明的所述熱管的熱管主體插設在所述散熱底板中并與所述散熱底板緊密 接觸，有利于從大功率模塊吸收熱量，從而將大功率模塊內部的熱量迅速導出，從而提高大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，最終提高了控制器性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣 應用。3、本發(fā)明的延伸部可以配合設置輔助散熱裝置，以強化傳熱，進一步提高本發(fā)明 的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構的冷卻效果，從而提高大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性 和可靠性，最終提高了控制器性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。


圖1是本發(fā)明的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構的一具體實施例的立體示 意圖。圖2是圖1所示的具體實施例的主視示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅 在于更好理解本發(fā)明的內容而非限制本發(fā)明的保護范圍。請參見圖1 2所示，本發(fā)明的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構包括至少一 根熱管3和用于安設在大功率模塊1上的散熱底板2，所述熱管3具有內腔(未標出)，所 述內腔中具有相變材料4，所述熱管3包括熱管主體6和至少一個延伸部7，所述熱管主體 6插設在所述散熱底板2中并與所述散熱底板2緊密接觸，所述延伸部7與所述熱管主體6 連通并從所述熱管主體6向上延伸裸露出所述散熱底板2。請參見圖1所示，在本發(fā)明的具 體實施例中，所述電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構包括11根熱管3。所述延伸部7的數目可以任意，還可以設置在熱管主體6的任何位置。較佳地，所 述延伸部7的數目為2，分別設置在所述熱管主體6的兩端。請參見圖2所示，在本發(fā)明的 具體實施例中，所述延伸部7設置在所述熱管主體6的兩端后形成U形管。所述熱管主體6可以以任意方位插設在所述散熱底板2中，例如水平插設、傾斜插 設、甚至豎直插設，優(yōu)選水平插設。請參見圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所述熱管主 體6水平插設在所述散熱底板2中。請參見圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所述散熱底板2具有通槽(未標出)， 所述熱管主體6安設在所述通槽中，且所述熱管主體6的外壁與所述通槽的槽壁緊密接觸 以達到良好的熱傳導。所述散熱底板2可以由任何合適的導熱材料制成。請參見圖1和2所示，在本發(fā) 明的具體實施例中，所述散熱底板2是鋁合金板。較佳地，所述電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構還包括輔助散熱裝置5，所述輔 助散熱裝置5與所述延伸部7配合設置用于將所述延伸部7的熱量導出。例如，所述輔助 散熱裝置5是風扇，所述風扇朝向所述延伸部7?；蛘?，所述輔助散熱裝置5是水槽，所述延 伸部7至少部分浸在所述水槽中。請參見圖2所示，在本發(fā)明的具體實施例中，所述輔助散 熱裝置5是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部7上。所述相變材料4可以是任何合適的相變材料，可根據需要選擇，例如對于IGBT大 功率模塊，熱管3內的相變材料4可以為蒸餾水，從而將IGBT大功率模塊的溫度控制在 40°C左右。
本發(fā)明使用時，將大功率模塊1安裝在散熱底板2的底部(表面最好有一定光潔 度要求，以便更好地增大大功率模塊與散熱底板間的接觸面積)，可以采用任何合適的方 式，比如可以通過螺絲連接，如圖1和2所示。工作時，大功率模塊1在驅動過程中產生熱 量，通過散熱底板2將熱量傳遞給與其緊密接觸的熱管主體6，達到一定溫度后熱管主體6 中的相變工質(即相變材料4)吸收熱量發(fā)生相變，工質吸熱后以蒸發(fā)和沸騰的形式轉變?yōu)?蒸汽，蒸汽在壓差作用下上升到放熱部——U形的熱管3的兩端(即延伸部7)，遇冷凝結成 液體并放出汽化潛熱，由散熱翅片將熱量帶走，冷凝液依靠重力會流到受熱部——U形的熱 管3的底部(即熱管主體6)，由于熱管3內部抽成真空，所以，工質極易蒸發(fā)與沸騰，熱管3 啟動迅速，熱管3在U形兩端均裝設散熱翅片，以強化傳熱。以此形成散熱、導熱循環(huán)，來達 到將大功率模塊1的熱量導出的目的，從而可以避免高溫導致大功率模塊1受損，甚至燒毀 的影響。由傳熱學知識可知，增加散熱面積就以為在寬度變化不大的情況下要增加翅片的 長度，然而一味的增加翅片的長度不但不會增大散熱空間還會造成翅片肋的效率降低，從 而降低散熱效果。如果只是通過增加翅片的長度或者減小翅片的厚度來增加實際的散熱面積，就有 可能使得肋效率降低。因此，傳統的散熱器存在著散熱極限的問題，在電子元件散熱量急速 增加的時期已經不能滿足市場要求。而對于本發(fā)明來說就不存在散熱極限的問題，使用本發(fā)明的元器件其絕大部分熱 量都是通過鋁合金板傳遞到熱管3，由熱管3將熱量帶到散熱翅片，使得分配到各個翅片的 熱流密度平均，肋長比較短，肋效率高，有效散熱面積大，布置比較靈活，可以將熱量通過熱 管3帶到更加合適的地方散熱，使得本發(fā)明不但能夠勝任高熱流密度電子元器件，還可以 適應復雜惡劣的運行環(huán)境。將熱管技術運用其中，能達到更好的散熱條件，保證電子產品內部工作條件，延長 產品壽命。特別是將熱管技術成功地運用到IGBT大功率模塊中，克服了為延長元器件壽命 而放棄的很多成熟、高效的技術，提高了元器件的散熱量，使產品在滿足壽命要求的同時也 能安全、穩(wěn)定的運行。綜上，本發(fā)明的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構設計巧妙，提高了大功率模 塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結構簡單，適 于大規(guī)模推廣應用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的 而非限制性的。
權利要求
一種電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，包括至少一根熱管和用于安設在大功率模塊上的散熱底板，所述熱管具有內腔，所述內腔中具有相變材料，所述熱管包括熱管主體和至少一個延伸部，所述熱管主體插設在所述散熱底板中并與所述散熱底板緊密接觸，所述延伸部與所述熱管主體連通并從所述熱管主體向上延伸裸露出所述散熱底板。
2.根據權利要求1所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述延 伸部的數目為2，分別設置在所述熱管主體的兩端。
3.根據權利要求2所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述延 伸部設置在所述熱管主體的兩端后形成U形管。
4.根據權利要求1所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述熱 管主體水平插設在所述散熱底板中。
5.根據權利要求1所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述散 熱底板具有通槽，所述熱管主體安設在所述通槽中，且所述熱管主體的外壁與所述通槽的 槽壁緊密接觸。
6.根據權利要求1所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述散 熱底板是鋁合金板。
7.根據權利要求1所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述電 動汽車控制器大功率模塊冷卻結構還包括輔助散熱裝置，所述輔助散熱裝置與所述延伸部 配合設置用于將所述延伸部的熱量導出。
8.根據權利要求7所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述輔 助散熱裝置是散熱翅片，所述散熱翅片套接在所述延伸部上。
9.根據權利要求7所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述輔 助散熱裝置是風扇，所述風扇朝向所述延伸部。
10.根據權利要求7所述的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，其特征在于，所述輔 助散熱裝置是水槽，所述延伸部至少部分浸在所述水槽中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構，包括至少一根熱管和用于安設在大功率模塊上的散熱底板，熱管具有內腔，內腔中具有相變材料，熱管包括熱管主體和至少一個延伸部，熱管主體插設在散熱底板中并與散熱底板緊密接觸，延伸部與熱管主體連通并從熱管主體向上延伸裸露出散熱底板，較佳地，延伸部的數目為2，分別設置在熱管主體的兩端，熱管主體水平插設在散熱底板中，還包括輔助散熱裝置，輔助散熱裝置與延伸部配合設置用于將延伸部的熱量導出，本發(fā)明的電動汽車控制器大功率模塊冷卻結構設計巧妙，提高了大功率模塊散熱性、穩(wěn)定性和可靠性，從而提高了控制器性能，最終提高了整車性能，且結構簡單，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號H05K7/20GK101917835SQ20101026010
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月23日
發(fā)明者顧飛 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司