包括两个电力电子模块和集成冷却系统的电力电气设备技术方案

本发明专利技术涉及一种电力电气设备，包括形成电力电子模块的第一电气模块(21)、形成电力电子模块的第二电气模块(22)、形成包括多个电气部件和壳体的电容模块的第三电气模块(4)、配置成冷却所述第二电气模块(22)的冷却系统、连接第一冷却模块(31)和第二冷却模块(32)的冷却回路的连接部分，所述连接部分在所述第一冷却模块(31)和所述第二冷却模块(32)之间提供流体连接，所述第一和第二冷却模块(31

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括两个电力电子模块和集成冷却系统的电力电气设备


[0001]本专利技术涉及电气设备领域，特别是用于车辆，特别是用于电动或混合动力车辆。更具体地，本专利技术的目标是一种电力电气设备，特别是DC/DC转换器、充电器或逆变器，包括两个电力电子模块和集成冷却系统。

技术介绍

[0002]通常，在电动化系统中，需要为某些电气设备提供冷却系统，特别是马达、DC/DC转换器、充电器和逆变器。
[0003]众所周知，电力电气设备，特别是逆变器，包括至少一个电力电子模块和一个电容器模块。越来越普遍的是，逆变器包括两个电力电子模块，以便提供两种不同的电转换模式，即从电池到电动马达，称为“发电”，以及从电动马达到电池，称为“再生”。
[0004]具体而言，“电力电子模块”被理解为包括部件的组件，为电机提供动力的能量通过部件，并且部件尤其旨在将直流电转换成交流电，反之亦然。这些部件可以包括布置在电路中的电子开关，例如半导体晶体管，以便能够在高压电源电池和电机之间控制电能的通过。特别地，部件是裸半导体芯片，其具有形成封装它们的主体的外壳。换句话说，电力电子模块是包括多个半导体芯片的组件，这些半导体芯片形成电路并且封装在同一个外壳中。
[0005]通常，根据现有技术，逆变器包括具有流体冷却回路的冷却系统，该流体冷却回路配置成输送冷却流体，特别是液态水，以便冷却逆变器的两个电力电子模块。
[0006]这种冷却系统包括至少一个流体入口和至少一个流体出口，以便流体连接多个冷却回路部分。实际上，流体入口或出口采用喷嘴或龙头的形式。
[0007]所述冷却系统通常必须满足尺寸、可达性和冷却效率方面的多种需求。
[0008]因此，似乎希望共享使用同一个冷却回路部分来冷却多个电气部件，以优化可用热交换表面的使用，并尽可能地减少冷却回路的长度，以便使冷却流体能够有效地流通，从而避免流体流通时的压力下降。
[0009]作为现有技术的示例，文献US2013039009A1描述了一种逆变器，其包括从上到下接合冷却模块、电力电子模块和电容器模块。“冷却模块”应理解为冷却流体流通模块。尽管在文献US2013039009A1中描述的系统具有两个主热交换表面，在所述冷却模块的每个面上各有一个，但是只有一个热交换表面用于冷却电力电子模块，这本身有助于通过传导来冷却电容器模块。
[0010]此外，文献US2013039009A1描述了一种包括单个电力电子模块的系统，并且对可以包括两个电力电子模块的电气设备感兴趣。
[0011]为了克服这些缺点，根据现有技术的一种逆变器结构包括从上到下接合电容器模块、冷却模块和两个并列的电力电子模块。这种配置使得可以使用冷却模块的两个可用的主热交换表面，但仍需要为电容器模块安装复杂的保持系统，以便将电容器模块放置在所述冷却模块旁边，从而为其提供冷却。
[0012]此外，根据现有技术，从冷却效率的角度来看，为了给多个电气模块提供冷却，电
力电气设备包括具有单个冷却回路和多于两个主热交换表面的冷却系统是有利的。
[0013]文献US2018219488A1描述了这样一种电力电气设备，其包括壳体、多个待冷却的电气部件，特别是电力电子模块，以及集成冷却系统。文献US2018219488A1中描述的冷却系统包括提供四个主热交换表面的两个冷却模块，以便有效地冷却多个电气部件。此外，有效的冷却系统使得可以减小某些电气部件的尺寸，从而使得电力电气设备更加紧凑。
[0014]然而，文献US2018219488A1中描述的壳体包括在壳体主体中形成的通道，并且配置成流体连接两个冷却模块，使得这种壳体的生产复杂且昂贵。这是因为这种壳体的实现需要昂贵的模制技术，特别是利用型芯的重力铸造过程，并且需要在制造电力电气设备的过程结束时进行大量测试，特别是泄漏测试，这在所述泄漏测试失败的情况下是昂贵的。
[0015]此外，用于电力电气设备的冷却系统需要使用多个密封件。举例来说，除了位于流体入口和出口处的密封件之外，文献US2018219488A1中描述的电力电气设备还需要至少三个密封件，包括一个具有与待冷却的电气模块的周长相同数量级的周长的密封件。希望尽可能地减少密封区域，以降低冷却流体泄漏的可能性，并且使得可以使用标准密封件。
[0016]为了至少部分地克服这些缺点，希望包括两个电力电子模块的电力电气设备具有这样的架构，该架构使得可以为所述两个电力电子模块提供冷却，并确保简化的接合，包括提供有限总数的密封区域，以便降低电力电气设备的工业生产和制造成本，并降低与冷却流体泄漏相关的风险。
[0017]公开的专利申请US2019/0275895公开了一种电气设备，其中电力电子模块安装在电容器模块的相对侧。冷却通道集成在电容器模块中，以连接位于电容器模块的任一侧的冷却通道。
[0018]因此，本专利技术提出了一种包括两个电力电子模块和集成冷却系统的电力电气设备。

技术实现思路

[0019]更具体地，本专利技术涉及一种电力电气设备，其包括第一电气模块、第二电气模块、第三电气模块和冷却系统，该冷却系统包括：至少一个流体入口和至少一个流体出口，分别用于将冷却流体输送到冷却系统和从冷却系统排出；第一冷却模块，包括至少一个冷却流体流通通道，其配置为冷却所述第一电气模块；第二冷却模块，包括至少一个冷却流体流通通道，其配置为冷却所述第二电气模块；以及冷却回路连接部分，其连接所述第一冷却模块和所述第二冷却模块，并且配置为将所述第一冷却模块流体连接到所述第二冷却模块，所述第一和第二冷却模块位于所述第三电气模块的任一侧，所述第一和第二冷却模块每个都具有延伸超过并悬于所述第三电气模块的同一个侧面的部分，所述部分彼此面对并与所述侧面一起限定自由体积，并且所述第一冷却模块和所述第二冷却模块每个都具有通向所述自由体积的冷却回路开口，所述自由体积容纳所述冷却回路连接部分，所述冷却回路连接部分连接通向自由体积的所述开口。
[0020]根据本专利技术的电力电气设备具有包括冷却系统的所得优势，该冷却系统是模块化的、高效的，并且包括提供有限总数的密封区域，以便降低流体泄漏到电力电气设备中的风险。此外，根据本专利技术的电力电气设备具有各种模块的堆叠形式的布置，该布置配置成促进根据本专利技术的电力电气设备的制造、接合和测试过程。就工业生产和制造而言，本专利技术促进
了设备的标准化，并使得可以实现并行生产线。结果，从电力电气设备的工业制造的角度来看，本专利技术具有相当大的优势。
[0021]有利地，所述第一和第二冷却模块分别置于第一电气模块和第三电气模块之间以及第三电气模块和第二电气模块之间。
[0022]有利地，所述第一和第二冷却模块直接机械地连接到第三电气模块，以便为所述第三电气模块提供冷却。
[0023]根据一实施例，电力电气设备具有至少一个塞块，其定位在第一冷却模块和第二冷却模块之间并且与第三电气模块邻接，以便在两个冷却模块之间执行间隔支撑功能并且提供用于机械力传递的通道。
[0024]根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力电气设备，包括：
‑
形成电力电子模块的第一电气模块(21)，
‑
形成电力电子模块的第二电气模块(22)，
‑
形成电容器模块的第三电气模块(4)，该电容器模块包括多个电气部件和外壳，以及
‑
冷却系统(3)，包括：
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至少一个流体入口(34)和至少一个流体出口(35)，分别用于将冷却流体输送到冷却系统(3)和从冷却系统(3)排出冷却流体，
‑
第一冷却模块(31)，包括至少一个冷却流体流通通道，其配置为冷却所述第一电气模块(21)，
‑
第二冷却模块(32)，包括至少一个冷却流体流通通道，其配置为冷却所述第二电气模块(22)，以及
‑
冷却回路连接部分(311
‑
321
‑
33)，其连接所述第一冷却模块(31)和所述第二冷却模块(32)，并且配置为将所述第一冷却模块(31)流体连接到所述第二冷却模块(32)，所述第一和第二冷却模块(31
‑
32)位于所述第三电气模块(4)的任一侧，所述第一和第二冷却模块(31
‑
32)每个都具有延伸超过并悬于所述第三电气模块(4)的同一个侧面的部分，所述部分彼此面对并与所述侧面一起限定自由体积，并且所述第一冷却模块(31)和所述第二冷却模块(32)每个都具有通向所述自由体积的冷却回路开口，所述自由体积容纳所述冷却回路连接部分(311
‑
321
‑
33)，所述冷却回路连接部分(311
‑
321
‑
33)连接通向所述自由体积的所述开口。2.如权利要求1所述的电力电气设备，其特征在于，所述第一冷却模块(31)和第二冷却模块(32)分别置于所述第一电气模块(21)和第三电气模块(4)之间以及所述第三电气模块(4)和第二电气模块(22)之间。3.如前述权利要求中任一项所述的电气设备，其特征在于，所述第一和第二冷却模块(31
‑
32)直接机械地连接到所述第三电气模块(4)，以便为第三电气模块(4)提供冷却。4.如前述权利要求中任一项所述的电力电气设备，其特征在于，所述电力电气设备具有至少一个塞块(11)，其位于所述第一冷却模块(31)和第二冷却模块(32)之间并与所述第三电气模块(4)邻接，以便在两个冷却模块(31
‑
32)之间执行间隔支撑功能并为机械力的传递提供通道。5.如权利要求4所述的电力电...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：法雷奥新能源汽车法国股份公司，
类型：发明
国别省市：