[发明专利]用于电动汽车或混合动力汽车的IGBT模块散热器

说明书

技术领域

本发明涉及大功率IGBT模块的一种散热器。

背景技术

目前，电动汽车/混合动力汽车所使用的大功率变流器多采用IGBT元件。大功率IGBT器件工作时所产生的热量，将导致芯片温度升高，如果没有适当的散热措施，就可能使芯片的温度超过所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化以致损坏。因此，IGBT散热技术成为相关技术人员急于解决的问题。

国内外目前使用的功率电子设备散热技术主要集中于四个方向，分别是风冷、液冷、微通道冷却以及热管冷却。对于电动汽车或混合动力汽车而言，需要综合考量体积，重量，散热效率等问题，因而多采用低温液冷(相对于发动机冷却系统)，目前国内外主要采用的散热器多存在体积重量较大，生产过程复杂，成本较高，散热效率较低的问题。

目前正在使用的电动汽车/混合动力汽车大功率IGBT模块散热器的专利及论文采用的散热器一般选择水或乙二醇水溶液作为冷却工质，结构上以直通式或蛇形流道为主，多采用圆形或椭圆形针翅加强换热，具有代表性的Semikron公司SKADS系列IGBT模块散热器采用50％乙二醇水溶液作为冷却工质，散热器内设置椭圆形针翅加强换热，流道为直通式，进水口和出水口分别位于散热器两侧，在15L/min流量下，该种IGBT模块散热器热阻在0.121K/W至0.189K/W之间。从结构和热学分析上看，该种形式的散热器液体温度沿流道逐渐升高，出水口处冷却液和液冷散热底板温差较小，换热不充分，散热器的IGBT模块安装面上温度分布不均匀，导致散热器热阻较高。同时，由于采用针翅结构，加工难度较大，成本较高。目前电动汽车/混合动力汽车IGBT模块散热器方面尚无与本发明更接近的逆流结构形式。对于结构类似本发明的IGBT迷宫式散热器，虽然同样有助于IGBT模块与散热器接触面的温度均匀，但该种结构形式的散热器重量体积较大，不适宜于在电动汽车/混合动力汽车中使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有电动汽车/混合动力汽车IGBT模块散热器存在的不足，尽可能减小散热器体积和重量，提高散热器冷却工质温度和散热器效率。本发明提出了一种液冷散热器。本发明所采用M形双股逆流流道设计，极大提高了散热器换热效率，降低了散热器热阻，并使用并排的紧凑设计减小了散热器的体积和重量，降低了加工难度和生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明冷散热器由液冷散热底板，密封圈，密封盖板，外流道出水口连接头，内流道进水口连接头，内流道出水口连接头和外流道进水口连接头组成。其结构特征是：IGBT模块用螺钉固定于液冷散热底板的表面，IGBT模块和液冷散热底板的接触面之间涂以导热硅脂，以降低接触热阻。

所述的散热器其特征还在于在液冷散热底板上还开有密封槽，密封槽内安装密封圈，使用螺钉将密封盖板与液冷散热底板固定并将液冷散热底板密封。

所述的散热器，其特征还在于散热器使用铝合金作为液冷散热底板及密封盖板材料。

所述的散热器，其特征还在于液冷散热底板内部加工有两条M形流道，分别为内侧M形流道和外侧M形流道，外侧M形流道包裹内侧M形流道，形成内外M形嵌套。

所述的液冷散热器，其特征还在于散热器中使用体积浓度50％的乙二醇水溶液作为冷却液，冷却液分为两股，两股冷却液分别从M形外侧流道与M形内侧流道以相反方向通过散热器。

所述的散热器，其特征还在于冷却液流量≤8L/min。

所述的散热器，其特征还在于每条M形流道内安装有竖直向下的肋片，肋片之间形成平行于流道方向的槽道。

所述的散热器，其特征还在于肋片由导流肋片，直道肋片和弯道肋片构成，其中导流肋片位于液体进出口处，弯道肋片位于流道转弯处，直道肋片位于导流肋片和弯道肋片之间。

所述的散热器，其特征还在于，所述的散热器侧面安装有外流道进水口连接头，外流道出水口连接头，内流道进水口连接头与内流道出水口连接头。

在本发明中，冷却液采用电动汽车或混合动力汽车内用来冷却发动机/电动机的50％乙二醇水溶液，冷却液通过分流在散热器内部达到流动均匀，并在逆流和肋片的综合作用下使换热更为充分，液冷散热底板IGBT模块安装面温度均匀，从而提高了换热效率。由于IGBT模块与液冷散热底板接触面呈长方形，本发明采用M形流道，较好适应了IGBT模块的形状特征，有助于缩小散热器体积，减轻散热器重量。