[发明专利]功率单元和具有该功率单元的功率转换装置

说明书

本发明涉及功率单元、功率转换装置、电动机驱动系统、混合动力车辆、燃料电池车辆及电动车辆。根据本发明的示例性实施例的功率单元可以包括：功率模块，由功率转换开关元件配置，该功率模块包括具有连接至板的栅极引脚的第一侧和连接有主母线的第二侧；冷却模块，分别设置在功率模块的两个表面上；电容器模块，分别设置在冷却模块的外表面上并且具有分别通过连接母线电连接至主母线的电容器；冷却剂供应管，连接至每个冷却模块的一个端部以向冷却模块供应冷却剂；以及冷却剂排出管，连接至每个冷却模块的另一端部以排出从冷却模块排出的冷却剂。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(a)要求于2016年11月22日向韩国知识产权局提交的第10-2016-0156018号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种具有用于组装功率模块和电容器模块的优化结构的功率单元以及具有该功率单元的功率转换装置。

背景技术

随着对节能和替代能源的兴趣越来越大，例如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆的车辆将逐渐替代具有内燃机的车辆。

在混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆中，采用发动机和高输出电动机作为动力源。

此外，在混合动力车辆、电动车辆以及燃料电池车辆中，将由电池或燃料电池生成的高压直流电力转换为具有U相、V相和W相的三相交流电力的逆变器系统用于使其中产生的电能充电或放电。

逆变器系统设置有包括功率转换开关元件(绝缘栅双极型晶体管(IGBT))的功率模块和吸收由半导体开关元件对于功率模块的功率进行开关操作生成的纹波电流的电容器模块。

电容器模块通过母线(busbar)电连接至功率模块和作为逆变器的输入端子的高压DC输入端子。

通常，因为输出性能可能取决于冷却性能，所以在设计逆变器的功率模块时要考虑的最重要因素是冷却结构。

因此，已经对逆变器单元进行了研究，其中，功率模块、电容器、母线和冷却剂流动路径配置在单个封装中，使得可以提高冷却效率、减小尺寸，并且可以满足各种规范。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员在本国内已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种功率单元(power unit)和包括该功率单元的功率转换装置，其能够提高冷却效率，具有减小的尺寸和简化的结构，并且能够处理为具有各种容量。

本发明的示例性实施例提供一种功率单元，包括：功率模块，由功率转换开关元件配置，并且该功率模块包括具有连接至板的栅极引脚的第一侧和连接有主母线的第二侧；冷却模块，分别设置在功率模块的两个表面上；电容器模块，分别设置在冷却模块的外表面上并且具有分别通过连接母线电连接至主母线的电容器；冷却剂供应管，连接至每个冷却模块的一个端部以向冷却模块供应冷却剂；以及冷却剂排出管，连接至每个冷却模块的另一端部以排出从冷却模块排出的冷却剂。

连接在冷却剂供应管与冷却剂排出管之间的冷却剂通道可以形成在冷却模块中，并且通过冷却剂通道的冷却剂可以吸收从功率模块生成的热量。

冷却剂供应管和冷却剂排出管可以在功率模块的两侧并排延伸。

电容器模块可以包括：基板，设置在冷却模块的一个表面上；电容器，设置在基板的与冷却模块接触的表面相反的表面上，并且通过连接母线电连接至主母线；以及电容器壳体，沿基板的外边缘形成使得基板和电容器设置在电容器壳体中，并且与冷却模块接触。

电容器壳体和冷却模块可以结合在一起。

电容器壳体可以由非导电材料制成。