專利名稱：電器件的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電器件(電氣裝置)的冷卻裝置，并尤其涉及各具有不同發(fā)熱量的多個(gè)電器件的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
為了解決近來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，已逐漸集中于開發(fā)利用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力的混合動(dòng)力車、燃料電池車輛、電動(dòng)車輛等。上述類型的車輛通常配備這樣的電器件例如逆變器、電容器和轉(zhuǎn)換器，其將從蓄電池(例如大約300V)提供的電調(diào)整成期望狀態(tài)以便提供給電動(dòng)機(jī)。由于這些電器件在供電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，所以它們必須通過(guò)在冷卻通道內(nèi)循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻。
JP-A-2001-25254公開了一種用于功率轉(zhuǎn)換器的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)平滑該功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件內(nèi)的溫升以便有效地進(jìn)行冷卻。上述公報(bào)公開的冷卻系統(tǒng)經(jīng)由熱接收板將功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量傳遞給設(shè)置在空氣通道內(nèi)的散熱片，并且通過(guò)電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)迫使空氣在該空氣通道內(nèi)流動(dòng)以便可將熱量從散熱片擴(kuò)散到大氣中。該冷卻系統(tǒng)具有其截面面積從逆風(fēng)向朝順風(fēng)向減小的空氣通道，在空氣通道內(nèi)從逆風(fēng)向朝順風(fēng)向連續(xù)設(shè)置的多個(gè)散熱片，以及設(shè)置在各散熱片上的多個(gè)熱接收板，從而功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件生成的熱量可傳遞給對(duì)應(yīng)的散熱片。
在上述公報(bào)公開的冷卻系統(tǒng)中，由功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)由對(duì)應(yīng)的熱接收板傳遞給各個(gè)散熱片。由于散熱片設(shè)置在其截面面積從逆風(fēng)向朝順風(fēng)向減小的空氣通道內(nèi)，所以可使各個(gè)散熱片散發(fā)的熱量均勻。
假設(shè)使用該公報(bào)公開的上述冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻各具有不同的發(fā)熱量的多個(gè)電器件(半導(dǎo)體元件)，如果該冷卻系統(tǒng)的冷卻水平根據(jù)產(chǎn)生較大發(fā)熱量的電器件確定，則產(chǎn)生較小發(fā)熱量的電器件可能會(huì)被過(guò)度冷卻。同時(shí)，在上述情況下，如果該冷卻系統(tǒng)的冷卻水平根據(jù)產(chǎn)生較小發(fā)熱量的電器件確定，則產(chǎn)生較大發(fā)熱量的電器件可能不能被充分冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于多個(gè)電器件的冷卻裝置，該冷卻裝置能夠根據(jù)各個(gè)電器件的發(fā)熱量以不同的冷卻水平冷卻這些電器件。
包括第一電器件和第二電器件的電器件的冷卻裝置具有這樣的冷卻單元，該冷卻單元可分別根據(jù)該第一和第二電器件的發(fā)熱量以不同的冷卻強(qiáng)度循環(huán)冷卻介質(zhì)以便冷卻該第一和第二電器件，該第二電器件的發(fā)熱量高于該第一電器件。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，其中(包含)用于冷卻各個(gè)電器件的冷卻介質(zhì)的冷卻單元用于根據(jù)各個(gè)電器件的發(fā)熱量以不同的水平冷卻每個(gè)電器件。這樣可以提供一種電器件的冷卻裝置，該冷卻裝置能夠根據(jù)各個(gè)電器件的發(fā)熱量以不同的冷卻水平冷卻多個(gè)電器件。
在該冷卻裝置內(nèi)，冷卻單元包括與該第一電器件鄰接接觸的第一冷卻單元和與該第二電器件鄰接接觸的第二冷卻單元。該冷卻裝置具有在該第一冷卻單元內(nèi)形成以允許冷卻該電器件的冷卻介質(zhì)循環(huán)的第一冷卻通道，在該第二冷卻單元內(nèi)形成以允許冷卻該電器件的冷卻介質(zhì)循環(huán)的第二冷卻通道，在該第二冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的量大于在該第一冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)，連接到該冷卻單元并允許冷卻介質(zhì)流入該冷卻通道的進(jìn)口，以及連接到該冷卻單元并允許冷卻介質(zhì)流出該冷卻通道的出口。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，第一冷卻單元設(shè)置成與該第一電器件鄰接接觸。在該第一冷卻單元內(nèi)設(shè)置允許冷卻介質(zhì)循環(huán)以便冷卻該電器件的第一冷卻通道。同時(shí)，第二冷卻單元設(shè)置成與該第二電器件鄰接接觸。在該第二冷卻單元內(nèi)設(shè)置允許冷卻介質(zhì)循環(huán)以便冷卻該電器件的第二冷卻通道，在該第二冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的量大于流過(guò)該第一冷卻通道的冷卻介質(zhì)的量。每個(gè)冷卻單元與允許冷卻介質(zhì)流入各個(gè)冷卻通道的進(jìn)口以及允許冷卻介質(zhì)從冷卻通道排出的出口相連接。這樣可使第一冷卻單元冷卻該第一電器件，第二冷卻單元冷卻該第二電器件。第二電器件的發(fā)熱量大于第一電器件的發(fā)熱量。流過(guò)第二冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量高于流過(guò)第一冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量。因此，根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置能夠通過(guò)以根據(jù)電器件的發(fā)熱量的冷卻水平循環(huán)冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻該電器件。結(jié)果，該冷卻裝置能夠根據(jù)各個(gè)電器件的發(fā)熱量以不同的冷卻水平冷卻多個(gè)電器件。
在該冷卻裝置內(nèi)，第二冷卻通道的截面面積大于第一冷卻通道的截面面積。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，第二冷卻通道的截面面積大于第一冷卻通道的截面面積。結(jié)果，可將流過(guò)第二冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量增加到高于流過(guò)第一冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量。
在該冷卻裝置內(nèi)，該冷卻單元包括流量減小部件，該部件隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小在該冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的流量。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，每個(gè)該冷卻單元包括流量減小部件，該部件用于隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小流過(guò)該冷卻通道的冷卻介質(zhì)的流量。因此，流過(guò)與發(fā)熱量較小的電器件鄰接接觸的冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量小于流過(guò)與發(fā)熱量較大的電器件鄰接接觸的冷卻單元的冷卻介質(zhì)的流量。結(jié)果，可用冷卻介質(zhì)以與發(fā)熱量一致的水平冷卻電器件。
在該冷卻裝置內(nèi)，該流量減小部件包括隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小冷卻通道的截面面積的部件。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，該流量減小部件用于隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小冷卻通道的截面面積。因此，當(dāng)電器件處于低溫狀態(tài)時(shí)，流過(guò)各個(gè)電器件的冷卻介質(zhì)的流量被限制以降低冷卻水平，從而防止該電器件被過(guò)度冷卻。
在該冷卻裝置內(nèi)，該流量減小部件由形狀記憶合金材料制成。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，該流量減小部件由形狀記憶合金材料制成。作為流量減小部件的形狀記憶合金在冷卻介質(zhì)的預(yù)定溫度的狀態(tài)下發(fā)生變形，以調(diào)節(jié)該冷卻介質(zhì)的流量而不需要復(fù)雜的控制操作。
在該冷卻裝置中，該冷卻單元包括設(shè)置在該冷卻通道內(nèi)以便朝該冷卻通道內(nèi)部突出的散熱片(冷卻翅片)。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，在各個(gè)冷卻單元內(nèi)設(shè)置均朝該冷卻通道內(nèi)部突出的散熱片。這些散熱片用于增大該冷卻單元與冷卻介質(zhì)之間的接觸面積，從而提高冷卻各個(gè)冷卻單元的效率。


從下面參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明中，可清楚地了解本發(fā)明的前述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)，在該附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件，在該附圖中圖1是配備有采用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻裝置的車輛的示意圖；圖2是總體上代表半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3是總體上代表冷卻裝置的透視圖；圖4是示出冷卻單元和半導(dǎo)體元件的設(shè)置的正視圖；圖5A和5B是均代表冷卻單元的內(nèi)部的剖視圖；以及圖6是示出冷卻單元的內(nèi)部的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，用相同的參考標(biāo)號(hào)指示具有相同的描述和功能的相同元件，并且將不再對(duì)這些元件重復(fù)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，配備有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電器件的冷卻裝置的車輛包括蓄電池100，電容器200，用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300，電動(dòng)機(jī)400，用于發(fā)電機(jī)的逆變器500，發(fā)電機(jī)600，信號(hào)發(fā)生電路700和控制電路710。下面將針對(duì)配備有發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的混合動(dòng)力車來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的該實(shí)施例。應(yīng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于上述混合動(dòng)力車。本發(fā)明可應(yīng)用于例如燃料電池車輛、電動(dòng)車輛等。
蓄電池100是通過(guò)連接多個(gè)蓄電池模塊形成的組合蓄電池，每個(gè)該蓄電池模塊由串聯(lián)連接的多個(gè)(單格)蓄電池形成。該蓄電池100的電壓值例如為大約300V。
電容器200與蓄電池100并聯(lián)連接。電容器200臨時(shí)存儲(chǔ)電荷以使從蓄電池100提供的電力平滑。被電容器200平滑的電力供給到用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300。
用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300包括六個(gè)IGBT(絕緣柵雙極晶體管)310-360，六個(gè)二極管311-361，每個(gè)二極管與對(duì)應(yīng)的IGBT并聯(lián)連接以便將來(lái)自IGBT的發(fā)射極側(cè)的電流施加到集電極側(cè)，以及六個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路312-362，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路連接到對(duì)應(yīng)的IGBT以便根據(jù)信號(hào)發(fā)生電路700生成的信號(hào)驅(qū)動(dòng)該IGBT。IGBT 310和IGBT 320、IGBT 330和IGBT 340，IGBT 350和IGBT360分別串聯(lián)連接，以便對(duì)應(yīng)于各個(gè)相位(U相、V相和W相)。用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300用于將蓄電池100提供的電流從直流電轉(zhuǎn)化成交流電，以便響應(yīng)于各個(gè)IGBT在開和關(guān)之間的切換將該電流提供給電動(dòng)機(jī)400。由于用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300可使用通用的技術(shù)形成，所以將不對(duì)該逆變器進(jìn)行更多的說(shuō)明。
電動(dòng)機(jī)400是三相電動(dòng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)軸連接到車輛的驅(qū)動(dòng)軸(未示出)。使用電動(dòng)機(jī)400提供的驅(qū)動(dòng)力來(lái)使車輛運(yùn)行。
與用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300類似，用于發(fā)電機(jī)的逆變器500包括六個(gè)IGBT 510-560，六個(gè)二極管511-561，每個(gè)二極管與對(duì)應(yīng)的IGBT并聯(lián)連接以便將來(lái)自IGBT的發(fā)射極側(cè)的電流施加到集電極側(cè)，以及六個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路512-562，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路連接到對(duì)應(yīng)的IGBT以便根據(jù)信號(hào)發(fā)生電路700生成的信號(hào)驅(qū)動(dòng)該IGBT。IGBT 510和IGBT 520、IGBT 530和IGBT 540，IGBT 550和IGBT560分別串聯(lián)連接，以便對(duì)應(yīng)于各個(gè)相位(U相、V相和W相)。用于發(fā)電機(jī)的逆變器500用于將發(fā)電機(jī)600產(chǎn)生的電流從交流電轉(zhuǎn)化成直流電，以便響應(yīng)于IGBT在開和關(guān)之間的切換將該電流提供給蓄電池100。由于用于發(fā)電機(jī)的逆變器500可使用通用的技術(shù)形成，所以將不對(duì)該逆變器進(jìn)行更多的說(shuō)明。
發(fā)電機(jī)600的結(jié)構(gòu)與該三相電動(dòng)機(jī)相同。發(fā)電機(jī)600的旋轉(zhuǎn)軸連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸(未示出)，并且被來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電能。發(fā)電機(jī)600生成的電能直接提供給電動(dòng)機(jī)400或由用于發(fā)電機(jī)的逆變器500從交流電轉(zhuǎn)化成直流電，然后被電容器200平滑以便給蓄電池100充電。
在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)400時(shí)，會(huì)將很高的電功率瞬時(shí)地或連續(xù)地施加到用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300。同時(shí)，用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)600的(使用)幾率小于電動(dòng)機(jī)400。而且流入用于發(fā)電機(jī)的逆變器500的電流小于流入用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300的電流。因此，用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300的發(fā)熱量大于用于發(fā)電機(jī)的逆變器500的發(fā)熱量。
信號(hào)發(fā)生電路700被控制電路710控制，從而生成命令I(lǐng)GBT在開和關(guān)之間切換的信號(hào)?？刂齐娐?10根據(jù)加速器踏板(未示出)的踩踏量、節(jié)氣門(未示出)開度等計(jì)算IGBT的開/關(guān)比(占空比)。由于該信號(hào)發(fā)生電路700和控制電路710可使用通用的技術(shù)形成，所以將不對(duì)這些部件進(jìn)行更多的說(shuō)明。
下面將參照?qǐng)D2針對(duì)IGBT 310和二極管311來(lái)說(shuō)明IGBT和二極管的結(jié)構(gòu)。由于其它IGBT和二極管的結(jié)構(gòu)與IGBT 310和二極管311相同，所以文中將不再重復(fù)說(shuō)明這些結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2，使用樹脂材料模制IGBT 310和二極管311。通過(guò)模制IGBT310和二極管311而形成的元件將被稱為半導(dǎo)體元件800。半導(dǎo)體元件800包括控制端子802、第一導(dǎo)體804和第二導(dǎo)體806?？刂贫俗?02連接到IGBT 310，而第一和第二導(dǎo)體804、806連接到IGBT 310和二極管311。
與IGBT 310和二極管311類似，其它IGBT和二極管模制成半導(dǎo)體元件810到910。
下面將參照?qǐng)D3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的冷卻裝置100的結(jié)構(gòu)。冷卻裝置1000包括四個(gè)第一冷卻單元1100到1106，三個(gè)第二冷卻單元1200到1204，與相鄰冷卻單元相連接的波紋管1300，進(jìn)口1400和出口1500。這些冷卻單元的數(shù)量并不局限于上述數(shù)量，而是可根據(jù)將被冷卻的半導(dǎo)體元件的數(shù)量確定為任意值。
各個(gè)冷卻單元設(shè)置成彼此相距預(yù)定的間隔。每個(gè)該冷卻單元的兩端具有孔(下文將說(shuō)明)，通過(guò)該孔附裝波紋管1300以連接冷卻單元。用于冷卻半導(dǎo)體元件的冷卻水在該冷卻單元的內(nèi)部循環(huán)。
手風(fēng)琴狀波紋管1300允許對(duì)相鄰冷卻單元之間的間隔進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。進(jìn)口1400和出口1500附裝到第二冷卻單元1204的一個(gè)表面，并連接到在冷卻單元1200內(nèi)形成的孔，以便經(jīng)由各個(gè)冷卻單元內(nèi)形成的孔與波紋管1300接合。進(jìn)口1400允許冷卻水流入冷卻裝置1000。冷卻水流過(guò)各個(gè)冷卻單元和波紋管以便從出口1500排出。該冷卻水還在冷卻裝置1000的每個(gè)冷卻單元內(nèi)循環(huán)。
參照?qǐng)D4，將說(shuō)明冷卻裝置1000的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體元件800、810設(shè)置成在第一冷卻單元1100和1102之間與該冷卻單元鄰接接觸。半導(dǎo)體元件820、830設(shè)置成在第一冷卻單元1102和1104之間與該冷卻單元鄰接接觸。半導(dǎo)體元件840、850設(shè)置成在第一冷卻單元1104和1106之間與該冷卻單元鄰接接觸。冷卻單元和半導(dǎo)體元件的設(shè)置并不局限于上述設(shè)置。半導(dǎo)體元件與冷卻單元鄰接接觸的情況包括該半導(dǎo)體元件直接設(shè)置在該冷卻單元內(nèi)(在下文將說(shuō)明的冷卻通道內(nèi))的情況。
半導(dǎo)體元件800-850通過(guò)模制IGBT和二極管進(jìn)行制造，該半導(dǎo)體元件構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300。半導(dǎo)體元件800和810對(duì)應(yīng)于U相。半導(dǎo)體元件820和830對(duì)應(yīng)于V相。半導(dǎo)體元件840和850對(duì)應(yīng)于W相。
半導(dǎo)體元件860、870設(shè)置成在第一和第二冷卻單元1106和1200之間與該冷卻單元鄰接接觸。半導(dǎo)體元件880、890設(shè)置成在第二冷卻單元1200和1202之間與該冷卻單元鄰接接觸。半導(dǎo)體元件900、910設(shè)置成在第二冷卻單元1202和1204之間與該冷卻單元鄰接接觸。該冷卻單元和半導(dǎo)體元件的設(shè)置并不局限于上述設(shè)置。半導(dǎo)體元件與冷卻單元鄰接接觸的情況包括該半導(dǎo)體元件直接設(shè)置在該冷卻單元內(nèi)(在下文將說(shuō)明的冷卻通道內(nèi))的情況。
半導(dǎo)體元件860到910通過(guò)模制IGBT和二極管進(jìn)行制造，該半導(dǎo)體元件構(gòu)成用于發(fā)電機(jī)的逆變器500。半導(dǎo)體元件860和870對(duì)應(yīng)于U相。半導(dǎo)體元件880和890對(duì)應(yīng)于V相。半導(dǎo)體元件900和910對(duì)應(yīng)于W相。
上述半導(dǎo)體元件的尺寸可以變化。由于冷卻單元與波紋管1300相接合，所以可精密調(diào)節(jié)相鄰冷卻單元之間的間隔，從而使每個(gè)該冷卻單元與對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體元件緊密接觸。
在此實(shí)施例內(nèi)，冷卻裝置構(gòu)造成冷卻構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300和用于發(fā)電機(jī)的逆變器500的半導(dǎo)體元件。但是，該結(jié)構(gòu)并不局限于上述情況。例如，該冷卻裝置可構(gòu)造成冷卻構(gòu)成逆變器和轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件，或構(gòu)成轉(zhuǎn)換器和電容器的半導(dǎo)體元件。可選擇地，根據(jù)該實(shí)施例的冷卻裝置可構(gòu)造成冷卻三個(gè)或更多的電器件，例如構(gòu)成逆變器的半導(dǎo)體元件，構(gòu)成轉(zhuǎn)換器和電容器的半導(dǎo)體元件。該冷卻裝置可構(gòu)造成冷卻電器件的各種組合。
圖5A是沿圖4的線A-A的第一冷卻單元1100的剖視圖。如圖5A中所示，在第一冷卻單元1100內(nèi)形成冷卻通道1110，冷卻水流過(guò)該冷卻通道。散熱片1112附裝在冷卻通道1110內(nèi)以便朝該冷卻通道的內(nèi)部突出。由于每個(gè)其它第一冷卻單元的結(jié)構(gòu)與該第一冷卻單元1100相同，所以這里將不再就此結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。散熱片1112的數(shù)量并不局限于3個(gè)。
與第一冷卻單元1100的內(nèi)部類似，如圖5B所示，在第二冷卻單元1200內(nèi)形成冷卻水從中流過(guò)的冷卻通道1210。散熱片1212附裝在該冷卻通道1210內(nèi)以便朝該冷卻通道內(nèi)部突出。由于每個(gè)其它第二冷卻單元的結(jié)構(gòu)與該第二冷卻單元1200相同，所以這里將不再對(duì)其它第二冷卻單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。散熱片1212的數(shù)量并不局限于3個(gè)。
冷卻通道1110的截面面積大于冷卻通道1210的截面面積。因此，流過(guò)第一冷卻單元1100的冷卻水的流量大于流過(guò)第二冷卻單元1200的冷卻水的流量。結(jié)果，冷卻第一冷卻單元的水平高于冷卻第二冷卻單元的水平(具有較高的冷卻能力)。由冷卻介質(zhì)的流量、冷卻水平、被冷卻的敏感性(susceptibility)等表示的第一冷卻單元對(duì)于半導(dǎo)體元件的冷卻強(qiáng)度高于第二冷卻單元對(duì)于半導(dǎo)體元件的冷卻強(qiáng)度。
冷卻系統(tǒng)可構(gòu)造成使冷卻通道1110和1210的截面面積相同，并且使流過(guò)第一冷卻單元1100的冷卻水的流量增加到高于流過(guò)第二冷卻單元1200的冷卻水的流量。冷卻水的高流量的情況包括冷卻水以高速流動(dòng)的情況。
將參照?qǐng)D6說(shuō)明沿圖4中的線B-B的第一冷卻單元1100的截面。每個(gè)形狀記憶合金部件1114設(shè)置在散熱片1112的側(cè)面上。當(dāng)冷卻水溫度降低時(shí)，如虛線所示，該形狀記憶合金部件1114的一端從散熱片1112的側(cè)面移開，以便減小冷卻單元1100的截面面積。這樣可減小冷卻水的流量。其它冷卻單元具有相同的形狀記憶合金部件，所以不再重復(fù)地詳細(xì)說(shuō)明其它冷卻單元內(nèi)的這種結(jié)構(gòu)。
在第二冷卻單元內(nèi)設(shè)置的形狀記憶合金部件大于在第一冷卻單元內(nèi)設(shè)置的形狀記憶合金部件?？稍诘诙鋮s單元內(nèi)設(shè)置這樣的形狀記憶合金部件，即，在溫度低于設(shè)置在第一冷卻單元內(nèi)的形狀記憶合金開始減小截面面積的溫度時(shí)，開始減小該(第二)冷卻單元的截面面積。
第一冷卻單元1100的下表面的兩端均具有波紋管固定孔1116，波紋管1300插入該孔內(nèi)。其它冷卻單元的上表面和下表面的兩端內(nèi)均形成波紋管固定孔1116。第二冷卻單元1204的下表面內(nèi)形成波紋管固定孔，進(jìn)口1400和出口1500——而不是波紋管1300——插入并固定在該孔內(nèi)。
下面將說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例的包括電器件例如逆變器、電容器、轉(zhuǎn)換器等的PCU(功率控制單元)的結(jié)構(gòu)獲得的效果。
半導(dǎo)體元件800到850在兩個(gè)表面(上表面和下表面)處被第一冷卻單元1100到1106冷卻。半導(dǎo)體元件860到910在兩個(gè)表面處被第一冷卻單元1106以及第二冷卻單元1200到1204冷卻。
半導(dǎo)體元件800到850構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器300，半導(dǎo)體元件860到910構(gòu)成用于發(fā)電機(jī)的逆變器500。半導(dǎo)體元件800到850的發(fā)熱量大于半導(dǎo)體元件860到910的發(fā)熱量。同時(shí)，第一冷卻單元的冷卻通道的截面面積大于第二冷卻單元的冷卻通道的截面面積。因此，流過(guò)第一冷卻單元的冷卻水的流量高于流過(guò)第二冷卻單元的冷卻水的流量。用于第一冷卻單元的冷卻水平高于用于第二冷卻單元的冷卻水平。具有較高冷卻水平的第一冷卻單元用于冷卻發(fā)熱量較大的半導(dǎo)體元件800到850，具有較低冷卻水平的第一冷卻單元的一部分以及第二冷卻單元用于冷卻發(fā)熱量較小的半導(dǎo)體元件860到910。這樣可根據(jù)各個(gè)半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量以不同的冷卻水平冷卻該半導(dǎo)體元件。這可防止使半導(dǎo)體元件過(guò)度冷卻或半導(dǎo)體元件不充分冷卻。
每個(gè)該冷卻單元中均具有散熱片，每個(gè)散熱片朝該冷卻通道內(nèi)部突出。這樣可擴(kuò)大冷卻單元與冷卻水接觸的面積，從而增加該冷卻單元的冷卻水平。
在冷卻水的溫度由于半導(dǎo)體元件的低溫(小發(fā)熱量)而降低的情況下，形狀記憶合金部件起作用以減小每個(gè)冷卻通道的截面面積，從而限制冷卻水的流動(dòng)。這樣可防止每個(gè)冷卻單元的冷卻水平增大，從而可根據(jù)各自的發(fā)熱量以合適的水平冷卻半導(dǎo)體元件。這可防止半導(dǎo)體元件過(guò)度冷卻。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電器件的冷卻裝置中，第一冷卻單元用于冷卻構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器的半導(dǎo)體元件，而該第一冷卻單元的一部分和第二冷卻單元用于冷卻構(gòu)成用于發(fā)電機(jī)的逆變器的半導(dǎo)體元件。構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器的半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量大于構(gòu)成用于發(fā)電機(jī)的逆變器的半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量。流過(guò)第一冷卻單元的冷卻水的流量大于流過(guò)第二冷卻單元的冷卻水的流量。因此，可根據(jù)各個(gè)半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量以合適的冷卻水平冷卻半導(dǎo)體元件。
應(yīng)理解，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明是為了舉例說(shuō)明的目的而不是限制。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書確定，并且該權(quán)利要求書包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)的等同物的所有變型。
權(quán)利要求
1.一種電器件的冷卻裝置(1000)，該電器件包括第一電器件(500)和第二電器件(300)，該第二電器件的發(fā)熱量大于該第一電器件的發(fā)熱量，該冷卻裝置的特征在于包括冷卻單元，該冷卻單元根據(jù)該第一和第二電器件的發(fā)熱量以不同的冷卻強(qiáng)度循環(huán)冷卻介質(zhì)以便冷卻該第一和第二電器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其特征在于，該冷卻單元包括與該第一電器件(500)接觸的第一冷卻單元(1200，1202，1204)和與該第二電器件(300)接觸的第二冷卻單元(1100，1102，1104，1106)，該冷卻裝置的特征在于包括在該第一冷卻單元(1200，1202，1204)內(nèi)形成的允許冷卻該電器件的冷卻介質(zhì)循環(huán)的第一冷卻通道(1210)；在該第二冷卻單元(1100，1102，1104，1106)內(nèi)形成的允許冷卻該電器件的冷卻介質(zhì)循環(huán)的第二冷卻通道(1110)，在該第二冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的量大于在該第一冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的量；連接到該冷卻單元并允許冷卻介質(zhì)流入該冷卻通道的進(jìn)口(1400)；以及連接到該冷卻單元并允許冷卻介質(zhì)流出該冷卻通道的出口(1500)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的冷卻裝置，其特征在于，該第二冷卻通道(1110)的截面面積大于該第一冷卻通道(1210)的截面面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的冷卻裝置，其特征在于，該冷卻單元包括流量減小部件，該流量減小部件隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小在該冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的冷卻裝置，其特征在于，該流量減小部件包括隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減小冷卻通道的截面面積的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的冷卻裝置，其特征在于，該流量減小部件由形狀記憶合金材料(1114)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到4中的任何一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，該冷卻單元包括設(shè)置在該冷卻通道內(nèi)以便朝其內(nèi)部突出的至少一個(gè)冷卻翅片(1112，1212)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的冷卻裝置，其特征在于，流過(guò)該第二冷卻單元(1100，1102，1104，1106)的冷卻水的流量增大到高于流過(guò)該第一冷卻單元(1200，1202，1204)的冷卻水的流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了電器件的冷卻裝置。通過(guò)模制IGBT和二極管獲得半導(dǎo)體元件(800－850)以形成用于電動(dòng)機(jī)的逆變器，每個(gè)該半導(dǎo)體元件與每個(gè)第一冷卻單元(1100－1106)鄰接接觸。通過(guò)模制IGBT和二極管獲得半導(dǎo)體元件(860－910)以形成用于發(fā)電機(jī)的逆變器，每個(gè)該半導(dǎo)體元件與每個(gè)第一冷卻單元(1100－1106)和第二冷卻單元(1200－1204)鄰接接觸。半導(dǎo)體元件(800－850)的發(fā)熱量大于半導(dǎo)體元件(860－910)的發(fā)熱量。流過(guò)該第一冷卻單元(1100－1106)的冷卻水的流量高于流過(guò)該第二冷卻單元(1200－1204)的冷卻水的流量。
文檔編號(hào)H05K7/20GK1820366SQ200480019506
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者久野裕道, 鳥井孝史 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社