專利名稱：一種電力電子發(fā)熱元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種電力電子元件的冷卻方法、裝 置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子集成技術(shù)的迅速發(fā)展，目前電力電子設(shè)備朝著功能越來(lái)越完善、體 積越來(lái)越小、功率等級(jí)越來(lái)越高的方向上前進(jìn)。隨之來(lái)的，由電力電子設(shè)備內(nèi)部的電力電子 元件產(chǎn)生的高熱能密度影響電力電子設(shè)備的正常運(yùn)作的原因，使對(duì)其進(jìn)行散熱的問(wèn)題成了 電力電子領(lǐng)域首要解決的技術(shù)問(wèn)題。
目前，電力電子領(lǐng)域解決上述電力電子元件散熱問(wèn)題的方法主要有三種第一種 是風(fēng)冷方法將裝有電力電子元件的散熱單元安裝在密閉的風(fēng)道內(nèi)，利用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使空氣 在風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)，從而帶走電力電子元件產(chǎn)生的熱量。這種方法需要配備風(fēng)機(jī)及密閉的風(fēng)道， 體積龐大，安裝不方便，且風(fēng)冷的散熱效果不好。第二種是油冷方法利用冷卻油的流動(dòng)帶 走電力電子元件產(chǎn)生的熱量。這種方法中冷卻油的粘度大，散熱效果有限，而且冷卻油燃點(diǎn) 較低，在電力電子元件這種熱量聚集大的場(chǎng)合有起火爆炸的隱患。同時(shí)在拆裝時(shí)，泄露的冷 卻油存在污染環(huán)境的可能。第三種是水冷方法利用冷卻水的流動(dòng)帶走電力電子元件產(chǎn)生 的熱量。這種方法中的冷卻水容易結(jié)垢，堵塞管道，并且冷卻水在低于零度時(shí)結(jié)冰以后就不 能在管道中流動(dòng)降溫了。
由此可見(jiàn)，以上三種散熱方法都不能對(duì)電力電子元件起到很好的降溫作用，都存 在各種各樣的問(wèn)題，使電子電力元件的散熱效果低。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有 技術(shù)中的散熱方法對(duì)電子電力元件的散熱效果低的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種電力電子元件的冷卻方法，包括
引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工 作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
優(yōu)選的，在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前 還包括
對(duì)需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
優(yōu)選的，對(duì)所述引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過(guò)程包括
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；
接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
一種電力電子元件的冷卻裝置，包括
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元，以及位于所述散熱單元內(nèi)部，環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊；
與所述散熱單元進(jìn)口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒進(jìn)管，用于將液態(tài)冷媒引入 至所述散熱單元內(nèi)的冷媒承載模塊中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中， 吸收了所述電力電子兀件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
與所述散熱單元出口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒出管，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷 媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述冷媒承載模塊包括
冷媒管，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作 時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述冷媒承載模塊包括
冷媒槽道，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件 工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，還包括
設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管前端并與所述冷媒進(jìn)管相連接的流量控制單元，用于對(duì)所述 需要引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
優(yōu)選的,上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述流量控制單元包括
設(shè)置于所述散熱單元表面上的多個(gè)溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件 的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；
與所述多個(gè)溫度傳感器相連接的上位機(jī)，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值 進(jìn)行比較；
與所述上位機(jī)相連接的電子膨脹閥，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加 大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，還包括
分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管與所述散熱單元之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管與所述 散熱單元之間的截止閥，兩個(gè)所述截止閥，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元 內(nèi)的冷媒通過(guò)所述冷媒進(jìn)管和/或所述冷媒出管流出所述散熱單元。
一種電力電子元件的冷卻系統(tǒng)，包括
如上所述的電力電子元件的冷卻裝置；
與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管相連接的動(dòng)力裝置。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子元件的 冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，采用冷媒冷卻的方法，首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子 元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中吸收 了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài) 冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過(guò)使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動(dòng)，液態(tài)冷媒會(huì)吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài) 冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量。對(duì)工作中的電力電子元件達(dá) 到了很好的冷卻散熱效果。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻方法流程圖2為本發(fā)明實(shí)施例二公開(kāi)的又一種電力電子元件的冷卻方法流程圖3為本發(fā)明實(shí)施例二公開(kāi)的又一種電力電子元件的冷卻方法中對(duì)需要引入的 所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體方法流程圖4為本發(fā)明實(shí)施例三公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例四公開(kāi)的又一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例四公開(kāi)的又一種電力電子元件的冷卻裝置中的流量控制單 元結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例五公開(kāi)的又一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的 散熱方法對(duì)電子電力元件的散熱效果低的問(wèn)題。具體的實(shí)施方式通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō) 明。
實(shí)施例一
本發(fā)明實(shí)施例一公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻方法，其流程圖如圖1所示，主 要包括以下步驟
步驟Sll :引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
在執(zhí)行步驟Sll的過(guò)程中，通過(guò)被外部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)冷媒進(jìn)管工 作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊 中。
步驟S12 :使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
在執(zhí)行步驟S12的過(guò)程中，當(dāng)所述冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊中時(shí)，液態(tài)冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動(dòng)下在冷媒承載模塊中 流動(dòng)，液態(tài)冷媒就會(huì)通過(guò)相變換吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒。
步驟S13 :導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
在執(zhí)行步驟S13的過(guò)程中，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的 液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒，所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動(dòng) 下隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作 結(jié)溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少 了電力電子元件的工作損耗，延長(zhǎng)了電力電子元件的工作壽命。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例通過(guò)采用冷媒冷卻的方法， 首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài) 冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài) 冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過(guò)使液態(tài)冷 媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動(dòng)，液態(tài)冷媒會(huì)吸收周圍電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了 吸收的熱量。對(duì)工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。也就是利用冷媒相變 吸收電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，冷媒在常溫常壓下為氣態(tài)，不會(huì)在管道內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)而 不會(huì)堵塞管道以及污染環(huán)境。同時(shí)冷媒在冷媒承載模塊中流動(dòng)，不需要安裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)道等結(jié) 構(gòu)，體積緊湊，安裝方便。
實(shí)施例二
基于上述實(shí)施例一公開(kāi)的一種電力電子兀件的冷卻方法，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明該 實(shí)施例二也公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻方法，其流程圖如圖2所示，主要包括以下步 驟
步驟S21 :對(duì)需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制；
在執(zhí)行步驟S21的過(guò)程中，當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力 電子元件的發(fā)熱量就會(huì)更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求；當(dāng) 電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量。
步驟S22 :引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
在執(zhí)行步驟S22的過(guò)程中，通過(guò)被外部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)冷媒進(jìn)管工 作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊 中。
步驟S23 :使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
在執(zhí)行步驟S23的過(guò)程中，當(dāng)所述冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊中時(shí)，液態(tài)冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動(dòng)下在冷媒承載模塊中 流動(dòng)，液態(tài)冷媒就會(huì)通過(guò)相變換吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài) 冷媒。
步驟S24 :導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
在執(zhí)行步驟S24的過(guò)程中，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的 液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒，所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動(dòng) 下隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作結(jié)溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少 了電力電子元件的工作損耗，延長(zhǎng)了電力電子元件的工作壽命。
基于上述電力電子元件的冷卻方法，具體的，如圖3所示，在執(zhí)行步驟S21中對(duì)需 要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過(guò)程包括
S211 :實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；
在執(zhí)行步驟S211的過(guò)程中，在散熱單元表面上安裝了多個(gè)溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 散熱單元內(nèi)部的溫度，并各自獲取所監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)。
S212 :接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；
在執(zhí)行步驟S212的過(guò)程中，設(shè)置有與上述步驟S211中的多個(gè)溫度傳感器相連接 的上位機(jī)，所述多個(gè)溫度傳感器將各自監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，然后上位機(jī)將得 到的多組溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，取平均值，得到平均的溫度數(shù)據(jù)，最后再與內(nèi)部存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)溫 度值進(jìn)行比較、分析。當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出加大液 態(tài)冷媒流量的信號(hào)；當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出減小液 態(tài)冷媒流量的信號(hào)。
S213 :當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
在執(zhí)行步驟S213的過(guò)程中，設(shè)置有與上述步驟S212中的上位機(jī)相連接的電子膨 脹閥，接收上位機(jī)關(guān)于流量控制的信號(hào)。當(dāng)接收到加大液態(tài)冷媒流量的信號(hào)時(shí)，則適量開(kāi)啟 閥門(mén)，加大液態(tài)冷媒的流量；當(dāng)接收到減小液態(tài)冷媒流量的信號(hào)時(shí)，則適量關(guān)閉閥門(mén)，減小 液態(tài)冷媒的流量。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例增加的在引入液態(tài)冷媒至 環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前，對(duì)需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流 量控制的步驟，按照實(shí)際電力電子元件的發(fā)熱情況調(diào)節(jié)冷媒的流量，當(dāng)電力電子元件需要 工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會(huì)更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量 才能夠滿足冷卻散熱的要求，達(dá)到很好的散熱效果；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境 下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量，提高了冷媒的使用率，以便于節(jié)約冷媒的用量，減少 成本。
上述本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例中詳細(xì)描述了 一種電力電子兀件的冷卻方法，對(duì)于本發(fā) 明所公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻方法可采用多種形式的裝置實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明還公開(kāi) 了下述的一種電力電子元件的冷卻裝置，下面給出具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例三
本發(fā)明實(shí)施例三公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要 包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3和冷媒出管A4。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所 述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；
與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài) 冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模 塊A2中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷 媒；
與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所 述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
通過(guò)被外部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)冷媒進(jìn)管A3工作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管A3抽取 外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中。液態(tài)冷媒在外部 壓縮機(jī)的帶動(dòng)下在冷媒承載模塊A2中流動(dòng)，液態(tài)冷媒就會(huì)通過(guò)相變換吸收周圍電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒。所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在 外部壓縮機(jī)的帶動(dòng)下從與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4 處被導(dǎo)出冷媒承載模塊A2，同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作結(jié) 溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少了 電力電子元件的工作損耗，延長(zhǎng)了電力電子元件的工作壽命。
基于上述電力電子元件的冷卻裝置，具體的，所述環(huán)繞在電力電子元件周圍的冷 媒承載模塊A2包括
冷媒管BI，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管BI中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元 件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
具體的，所述環(huán)繞在電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2包括
冷媒槽道B2，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道B2中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
基于上述本發(fā)明公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，在利用該電力電子 元件的冷卻裝置進(jìn)行電力電子元件的冷卻時(shí)，具體為
首先，從與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3引入 液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中。
然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動(dòng)，其中吸收了所述電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
最后，經(jīng)與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4導(dǎo)出 所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
基于上述電力電子元件的冷卻方法，通過(guò)使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件 周圍的冷媒承載模塊A2中流動(dòng)，液態(tài)冷媒會(huì)吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn) 而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著冷媒出管A4被導(dǎo)出冷媒承載模塊A2的同時(shí)帶走了吸收的熱量。 對(duì)工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。也就是利用冷媒相變吸收電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，冷媒在常溫常壓下為氣態(tài)，不會(huì)在管道內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)而不會(huì)堵塞管道 以及污染環(huán)境。同時(shí)冷媒在冷媒承載模塊中流動(dòng)，不需要安裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)道等結(jié)構(gòu)，體積緊湊， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
實(shí)施例四
本發(fā)明實(shí)施例四公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要 包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3、冷媒出管A4和流量控制單元A5。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所 述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；
與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài) 冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒；設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3前端并與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5，用于對(duì)所述需要弓I入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會(huì)更多，這時(shí)則需要通過(guò)與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需要通過(guò)與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5減小冷媒的流量。具體的，如圖6所示,所述流量控制單元A5包括溫度傳感器A51、上位機(jī)A52和電子膨脹閥A53。設(shè)置于所述散熱單元Al表面上的多個(gè)溫度傳感器A51，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；與所述多個(gè)溫度傳感器A51相連接的上位機(jī)A52，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；與所述上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。所述設(shè)置于所述散熱單元Al表面上的多個(gè)溫度傳感器A51將各自監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)A52，然后上位機(jī)A52將得到的多組溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，取平均值，得到平均的溫度數(shù)據(jù)，最后再與內(nèi)部存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較、分析。當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出加大液態(tài)冷媒流量的信號(hào)至與上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，所述電子膨脹閥A53接收到上位機(jī)A52發(fā)送的加大液態(tài)冷媒流量的信號(hào)后，適量開(kāi)啟閥門(mén)，加大液態(tài)冷媒的流量；當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出減小液態(tài)冷媒流量的信號(hào)至與上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，所述電子膨脹閥A53接收到上位機(jī)A52發(fā)送的減小液態(tài)冷媒流量的信號(hào)后，適量關(guān)閉閥門(mén)，減小液態(tài)冷媒的流量。基于上述本發(fā)明公開(kāi)的一種電力電子元件的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，在利用該電力電子元件的冷卻裝置進(jìn)行電力電子元件的冷卻時(shí)，本實(shí)施例增加的在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中之前，對(duì)需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的步驟，按照實(shí)際電力電子元件的發(fā)熱情況調(diào)節(jié)冷媒的流量，當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會(huì)更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求，達(dá)到很好的散熱效果；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量，提高了冷媒的使用率，以便于節(jié)約冷媒的用量，減少成本。實(shí)施例五本發(fā)明實(shí)施例五公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3、冷媒出管A4、流量控制單元A5和截止閥A6。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài)冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒；設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3前端并與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5，用于對(duì)所述需要引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制；分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3與所述散熱單元Al之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管A4與所述散熱單元Al之間的截止閥A6，兩個(gè)所述截止閥A6，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元內(nèi)的冷媒通過(guò)所述冷媒進(jìn)管A3和/或所述冷媒出管A4流出所述散熱單元Al。當(dāng)需要拆卸所述散熱單元Al時(shí)，可將分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3與所述散熱單元Al之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管A4與所述散熱單元Al之間的截止閥A6鎖緊，這樣冷媒承載模塊A2中的冷媒就不會(huì)經(jīng)冷媒進(jìn)管A3，和/或，冷媒出管A4流出所述散熱單元Al，也就不會(huì)造成冷媒的浪費(fèi)。進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻系統(tǒng)，包括如上項(xiàng)所述的電力電子元件的冷卻裝置；與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管A3相連接的動(dòng)力裝置。所述動(dòng)力裝置包括電動(dòng)機(jī)，以及與電動(dòng)機(jī)相連接的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)連接到所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管A3上。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)，為從所述冷媒進(jìn)管A3向所述冷媒承載模塊A2中引入液態(tài)冷媒、液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動(dòng)以及從所述冷媒出管A4中導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒提供動(dòng)力。綜上所述與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，采用冷媒冷卻的方法，首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過(guò)使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動(dòng)，液態(tài)冷媒會(huì)吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，也就是利用冷媒相變吸收電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，對(duì)工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力電子兀件的冷卻方法,其特征在于,包括弓I入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前還包括對(duì)需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過(guò)程包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
4.一種電力電子元件的冷卻裝置，其特征在于，包括內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元，以及位于所述散熱單元內(nèi)部，環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊；與所述散熱單元進(jìn)口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒進(jìn)管，用于將液態(tài)冷媒引入至所述散熱單元內(nèi)的冷媒承載模塊中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元出口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒出管，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述冷媒承載模塊包括冷媒管，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述冷媒承載模塊包括冷媒槽道，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管前端并與所述冷媒進(jìn)管相連接的流量控制單元，用于對(duì)所述需要弓I入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述流量控制單元包括設(shè)置于所述散熱單元表面上的多個(gè)溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)；與所述多個(gè)溫度傳感器相連接的上位機(jī)，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；與所述上位機(jī)相連接的電子膨脹閥，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管與所述散熱單元之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管與所述散熱單元之間的截止閥，兩個(gè)所述截止閥，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元內(nèi)的冷媒通過(guò)所述冷媒進(jìn)管和/或所述冷媒出管流出所述散熱單元。
10.一種電力電子兀件的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的電力電子元件的冷卻裝置；與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管相連接的動(dòng)力裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，該方法包括引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動(dòng)，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過(guò)使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動(dòng)，液態(tài)冷媒會(huì)吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量。對(duì)工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。
文檔編號(hào)H05K7/20GK103052305SQ201310006238
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者吳頂峰, 楊林, 劉海濤, 王婷, 梁志偉, 李宇 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司