[发明专利]热量管理方法、装置及包含大功率发热元件的设备

说明书

技术领域

本发明涉及热量处理领域，特别是一种热量管理方法、一种热量管理装置及一种包含大功率发热元件的设备。

背景技术

功率半导体设备如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)被广泛应用于工业或民用产品中，例如应用于混合电动车辆或纯电动车辆的电机逆变器中。功率半导体设备属于大功率发热元件，因此通常需要对功率半导体设备进行冷却处理。以应用于混合电动车辆或纯电动车辆的逆变器中的IGBT为例，由于车辆的空间限制，逆变器的体积通常做的比较紧凑，这就增加了IGBT冷却处理的难度，同时也增加了IGBT的功率密度。

图1为目前一种IGBT的冷却处理方法的示意图。如图1所示，IGBT模块1设置在逆变器的壳体2内，在IGBT模块1的一侧设置有散热器3。该散热器3采用液冷方式致冷，即通过流经冷却液管道31的冷却液32对所述IGBT模块1进行致冷。

由于运输条件通常是不断变化的，因此电动车辆的电机也通常工作在不同的状态下，相应地，作为电机核心组件的IGBT也会有不同的功率损耗，发热量也会随功率损耗的变化而变化，为了保证系统在任何情况下都能够安全稳定的运行，冷却处理必须基于最大的功率损耗峰值进行设计。然而，由于功率损耗峰值的情况是很少发生的，因此目前的致冷设计相当于在IGBT的整个工作过程中是属于过设计的，这将增加产品的制造成本和操作成本，并导致产品的竞争力降低。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提出了一种热量管理方法，另一方面提出了一种热量管理装置及一种包含大功率发热元件的设备，用以实现资源的合理利用，提升产品竞争力。

本发明中提出的一种热量管理方法，包括：

在一大功率发热元件的第一侧设置一半导体致冷器/发电器；所述半导体致冷器/发电器的冷侧与所述大功率发热元件接触连接，热侧与第一热传导组件接触连接；所述第一热传导组件的温度低于所述大功率发热元件的温度；

监控所述大功率发热元件的温度，在所述温度高于一设定的温度阈值时，控制所述半导体致冷器/发电器工作于致冷模式，将所述大功率发热元件的热量由所述半导体致冷器/发电器的冷侧传导至热侧，并由所述第一热传导组件将所述半导体致冷器/发电器热侧的热量传导出去；在所述温度不高于所述设定的温度阈值时，控制所述半导体致冷器/发电器工作于发电模式，利用所述第一热传导组件与所述大功率发热元件之间的温度差，产生电流，并为一电池充电。

在一个实施方式中，该方法进一步包括：

在所述大功率发热元件的第二侧设置第二热传导组件，用于将所述大功率发热元件的热量传导出去。

在一个实施方式中，所述大功率发热元件为一逆变器中的IGBT模块。

在一个实施方式中，所述第一热传导组件包括：连接在所述逆变器的壳体与所述IGBT模块之间的热传导件；或者包括：液冷式散热器或风冷式散热器。

本发明中提出的一种热量管理装置，包括：

一第一热传导组件，其温度低于一大功率发热元件的温度；

一半导体致冷器/发电器，其冷侧与所述大功率发热元件的第一侧接触连接，热侧与所述第一热传导组件接触连接；所述半导体致冷器/发电器工作于致冷模式时，能够将所述大功率发热元件的热量由所述半导体致冷器/发电器的冷侧传导至热侧，并由所述第一热传导组件将所述半导体致冷器/发电器热侧的热量传导出去；所述半导体致冷器/发电器工作于/发电器模式时，能够利用所述第一热传导组件与所述大功率发热元件之间的温度差，产生电流，并为一电池充电；和

一控制模块，其用于监控所述大功率发热元件的温度，在所述温度高于一设定的温度阈值时，控制所述半导体致冷器/发电器工作于致冷模式；在所述温度不高于所述设定的温度阈值时，控制所述半导体致冷器/发电器工作于发电模式。

在一个实施方式中，该装置进一步包括：

一第二热传导组件，其与所述大功率发热元件的第二侧接触连接，用于将所述大功率发热元件的热量传导出去。

在一个实施方式中，所述大功率发热元件为一逆变器中的IGBT模块。

在一个实施方式中，所述第一热传导组件包括：连接在所述逆变器的壳体与所述IGBT模块之间的热传导件；或者包括：液冷式散热器或风冷式散热器。

在一个实施方式中，所述逆变器为一电动汽车中的逆变器；所述电池为所述电动汽车的电池。

本发明中提出的一种包含大功率发热元件的设备，包括上述任一实现形式的热量管理装置。