CN112106455A - 用于车辆的功率转换器装置以及车辆 - Google Patents
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Abstract
用于车辆(28)的功率转换器装置(1)，包括冷却介质可以流经的冷却结构(2)，和具有母线布置(4)的中间电路电容器(3)，其中，母线布置(4)与冷却结构(2)导热连接，以达到通过导热装置(5)至少部分地散发来自所述中间电路电容器(3)的热量的目的。
Description
本发明涉及一种用于车辆的功率转换器装置，该功率转换器装置包括冷却介质可以流经的冷却结构，以及具有母线布置的中间电路电容器。本发明还涉及一种车辆。
从US 2012/0250384 A1中可获知这样一种用于车辆的功率转换器装置，其公开了一种具有多个开关组件、平滑直流电的电容器和基板的逆变器装置。该多个开关组件置于基板的组件配置表面上，其中散热片设置在基板的与组件配置表面相对的一侧上。该电容器具有电容器组件和灌封在电容器的容纳区域中的电容器母线。电容器通过空气流冷却。
但是，如果将功率转换器装置封装在车辆中并被保护免受外界影响，则无法通过空气流冷却中间电路电容器。此外，由于不良的散热可能导致高功率要求下的过热并因此导致中间电路电容器的热故障，因此需要改善这种电容器的散热性能。
因此，本发明的目的是描述一种用于车辆的功率转换器装置中的中间电路电容器的改进的冷却。
根据本发明，通过开头提到的那种功率转换器装置来实现该目的，其中，母线布置与冷却结构导热连接，以达到通过导热装置至少部分地散发来自中间电路电容器的热量的目的。
本发明基于这样的知识，即，传统的中间电路电容器与冷却介质的热连接很差，尽管，特别是在灌封的中间电路电容器的情况下，由灌封化合物提供了附加的热绝缘。为此，本发明提出，经由导热装置将中间电路电容器的母线布置热连接到冷却结构，以便利用母线布置的典型的良好导热性来散发由流经母线布置的电流产生的热量以及来自中间电路电容器的内部的热量。
因此，有利的是，将热量从产生热量的点经由导热装置传导至冷却结构，而不是与传统的功率转换器装置一样，仅从外部冷却中间电路电容器。这显著改善了中间电路电容器的散热性能，并开辟了其在高功率和高温应用中使用的可能性，或延长了其在此类应用中的使用寿命。
根据本发明的功率转换器装置的第一优选实施例，导热装置是导热膏，母线布置通过该导热膏直接与冷却结构连接。这样，由于仅将作为间隙填充剂的导热膏用作导热装置，因此可以实现母线布置与冷却结构之间的特别短的传热路径。
根据第二优选实施例，导热装置包括导热板，母线布置可以通过该导热板与冷却结构连接。导热板可以用来有利地桥接母线布置和冷却结构之间的距离，该距离是由设计建立的。导热板优选地由金属制成。当然，在这种情况下，导热装置也可以包括导热膏，该导热膏置于母线布置和导热板之间和/或导热板和冷却结构之间。
在根据本发明的功率转换器装置的情况下，还可以有利地提供：母线布置具有绝缘装置，母线布置通过该绝缘装置与导热装置电绝缘。这样允许足够的电绝缘，这与传统的灌封母线布置情况一样。绝缘装置优选地由绝缘箔形成。
母线布置可以包括至少一个母线元件，该母线元件具有在一个空间方向上延伸的第一母线部分，以及在另一个空间方向上延伸的第二母线部分，且导热装置设置在该第一母线部分上。因此，第一母线部分可以平行于与母线布置热连接的冷却结构的表面。第二母线部分优选地垂直于第一母线部分延伸，并且特别地与功率转换器装置的其他组件电接触。在第一母线部分和第二母线部分之间可以设置，尤其是弯曲的，连接部分。通常，第二母线部分和/或连接部分不接触冷却结构和/或导热结构。此外，冷却结构可以具有通孔，第二母线部分延伸到该通孔中或延伸穿过该通孔。
在根据本发明的功率转换器装置的情况下，中间电路电容器可以具有壳体和电容器结构，该电容器结构至少部分地容纳在壳体中并且与母线布置电接触。电容器结构是由例如一个或更多绕组，特别是箔绕组形成。
特别是在第一优选实施例中，导热装置和与导热装置连接的母线布置的部分可以位于壳体的外部。在这种情况下，电容器结构可以从开口伸出。然后，冷却结构具有方便于母线布置和电容器结构伸入的凹槽。在这种情况下，电容器结构可以被灌封。因此，利用根据本发明的功率转换器装置，也可以实现灌封的中间电路电容器在机械方面的有利特性，诸如良好的电绝缘性以及对气候条件的高抵抗力，例如高湿度。
特别是对于第二优选实施例，母线布置和电容器结构以及与母线布置非直接连接的导热装置的部分可以被灌封在壳体中。优选地，第一母线部分是完全被灌封的。在这种情况下，导热装置可以与壳体的边缘表面基本上齐平。
优选地，壳体附接到冷却结构。例如，可通过法兰连接实现。
此外，根据本发明的功率转换器装置可以具有位于冷却结构的与壳体相对的一侧上的功率单元。特别地，冷却结构形成容纳功率单元的功率转换器壳体。
此外，在根据本发明的功率转换器装置的情况下，可以在冷却结构中设置至少一个用于作为冷却介质的冷却流体的冷却通道。因此，冷却流体，特别是冷却液体，有利地允许特别高的散热水平。该至少一个冷却通道可以是封闭的冷却回路的部分。
此外，本发明涉及一种车辆，特别是电动车辆或混合动力车辆，包括用于驱动车辆的电机和用于为电机供电的根据本发明的功率转换器装置。
根据本发明的功率转换器装置的所有实施例可以类似地转移到根据本发明的车辆，因此，利用后者也可以实现上述优点。
在下面描述的附图中示出了本发明的其他优点和细节。这些是示意图，并示出：
图1是根据本发明的功率转换器装置的第一实施例的剖视图；
图2是根据本发明的功率转换器装置的第二实施例的剖视图；以及
图3是根据本发明的车辆的实施例的基本示意图。
图1是功率转换器装置1的第一实施例的剖视图，包括：冷却介质可以流经的冷却结构2；以及具有母线布置4的中间电路电容器3，该母线布置4与冷却结构2导热连接，以达到通过导热装置5部分地散发来自中间电路电容器3的热量的目的。
在第一实施例中，导热装置5是导热膏6，母线布置4通过该导热膏6直接与冷却结构连接。此外，母线布置4具有绝缘箔形式的绝缘装置7，通过绝缘装置7，母线布置4与导热装置5电绝缘。
母线布置4包括两个母线元件8、9，每个母线元件具有在空间方向x上延伸的第一母线部分10，在空间方向z上延伸的第二母线部分11以及连接母线部分10、11的圆形连接部分12。导热装置5平坦地布置在第一母线部分10上。因此，两者都在xy平面上延伸。导热装置直接位于绝缘装置7上。第二母线部分11既不与冷却结构2接触，也不与导热装置5接触，并且被引导通过冷却结构2中的通孔13。
中间电路电容器3具有壳体14和两个薄膜绕组形式的电容器结构15、16。母线元件8、9与电容器结构15、16的类似极电接触。此外，电容器结构15、16的其他极通过另外的母线元件17、18接触并且被引导在母线元件8、9之间通过通孔13。一方面，母线元件8、17以及另一方面，母线元件9、18彼此绝缘并且通过螺纹连接19彼此固定。
显然，电容器结构15、16从壳体14或其开口凸出，使得母线布置4，导热装置6和绝缘装置7位于壳体14的外部。而且，框架20设置在壳体14中并且也从其开口凸出。在冷却结构2中设置凹槽21，电容器结构15、16和框架20伸入该凹槽21。由壳体14和框架20限定的体积填充有灌封化合物22，其还包围了与和导热装置6的平面连接相垂直的第一母线部分10中的部分(这里，在xz平面)。
功率转换器装置1还具有包括功率开关元件布置23、24的功率单元25，其位于冷却结构2的与壳体14相对的一侧上。在这方面，冷却结构2还形成功率转换器壳体的部分，并且被多个冷却通道(未示出)贯穿，冷却液体作为冷却介质流经冷却通道。冷却通道是封闭的冷却回路的部分，用于冷却功率单元25和中间回路电容器3。
图2是功率转换器装置1的第二实施例的剖视图，其中仅示出了中间电路电容器3周围的区域，并且功率转换器装置1的其他部分与第一实施例中的设计相同。
第二实施例与第一实施例的不同之处首先在于，导热装置5还包括由金属制成的导热板26，在母线布置4和导热板26之间设置一层导热膏6并且在导热板26和冷却结构2之间设置一层导热膏6。此外，第一母线部分10、连接部分12、绝缘装置7和导热板26都位于壳体14内部。壳体14的开口的边缘表面27与导热板26齐平。框架22和凹槽21被省略。由壳体14限定的体积填充有灌封化合物22，其还包围了与和第一母线部分10的平面连接相垂直的导热板26中的部分(这里，在xz平面)。
在所有其他方面，与第一实施例有关的解释可以转移到第二实施例。
图3是车辆28的实施例的基本示意图，包括被设计为驱动车辆28的电机29和根据前述实施例之一的功率转换器装置1。功率转换器装置1被设计为给电机29供电，其中，通过功率转换器装置1，由高压电池30提供的直流电压可以被转换成多相交流电压。如前所述，车辆28是电动车辆或混合动力车辆。
Claims (15)
1.一种用于车辆(28)的功率转换器装置(1)，包括冷却介质可以流经的冷却结构(2)，和具有母线布置的中间电路电容器(3)，其特征在于，所述母线布置(4)与所述冷却结构(2)导热连接，以达到通过导热装置(5)至少部分地散发来自所述中间电路电容器3的热量的目的。
2.根据权利要求1所述的功率转换器装置，其中，所述导热装置(5)是导热膏(6)，所述母线布置(4)通过所述导热膏(6)直接与所述冷却结构(2)连接。
3.根据权利要求1所述的功率转换器装置，其中，所述导热装置(5)包括导热板(26)，所述母线布置(4)通过所述导热板(26)与所述冷却结构(2)连接。
4.根据权利要求2所述的功率转换器装置，其中，所述导热装置(5)包括导热膏(6)，所述导热膏(6)设置在所述母线装置(4)和所述导热板(26)之间和/或所述导热板(26)和所述冷却结构(2)之间。
5.根据前述权利要求中的一项所述的功率转换器装置，其中，所述母线布置(4)具有绝缘装置(7)，所述母线装置(4)通过所述绝缘装置(7)与所述导热装置(5)电绝缘。
6.根据前述权利要求中的一项所述的功率转换器装置，其中，所述母线布置(4)包括至少一个母线元件(8、9)，所述母线元件(8、9)具有在一个空间方向上延伸的第一母线部分(10)以及在另一个空间方向延伸的第二母线部分(11)，所述导热装置(5)设置在所述第一母线部分(10)上。
7.根据权利要求6所述的功率转换器装置，其中，所述冷却结构(2)具有通孔(13)，所第二母线部分(11)延伸到所述通孔(13)中或延伸穿过所述通孔(13)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的功率转换器装置，其中，所述中间电路电容器(3)包括壳体(14)和至少一个电容器结构(15、16)，所述至少一个电容器结构(14)至少部分地容纳在所述壳体(14)中并与母线布置(4)电接触。
9.根据权利要求8所述的功率转换器装置，其中，所述导热装置(5)和与所述导热装置(5)连接的所述母线布置(4)的部分设置在所述壳体(14)的外部。
10.根据权利要求8或9所述的功率转换器装置，其中，所述电容器结构(15、16)被灌封在所述壳体中。
11.根据权利要求8所述的功率转换器装置，其中，所述母线布置(4)和所述电容器结构(15、16)以及与所述母线布置(4)非直接连接的导热装置(5)的部分被灌封在壳体(14)中。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的功率转换器装置，其中，所述壳体(14)固定于所述冷却结构(2)。
13.根据权利要求8至12中的一项所述的功率转换器装置，包括：设置在所述冷却结构(2)的与所述壳体(14)相对的一侧上的功率单元(25)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的功率转换器装置，其中，在所述冷却结构(2)中形成至少一个用于作为冷却介质的冷却流体的冷却通道。
15.一种车辆(28)，包括用于驱动所述车辆(28)的电机(29)和用于为所述电机(29)供电的根据前述权利要求中的一项所述的功率转换器装置(1)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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