[发明专利]冷却系统

说明书

一种用于电力电子器件的冷却系统，所述系统包括：冷却模块和冷却板，冷却模块具有入口端部和出口端部、具有入口通道的入口侧和具有出口通道的出口侧，入口通道用于在入口端部处接收冷却流体的流动，在出口端部处，出口流动通过出口通道离开系统，入口通道和所述出口通道位于冷却模块的第一面上；冷却板安装在冷却模块的另一面上，并且与冷却模块一起形成冷却腔室，冷却腔室经由位于冷却模块的相对侧上的多个冷却流体通路与入口流动通道和出口流动通道流体连通，使得在使用中，冷却腔室中的冷却流体的流动是从入口侧到出口侧的。

技术领域

本发明涉及用于电力电子器件的冷却系统，尤其涉及具有低压降和/或减小的温度梯度的冷却系统。

背景技术

众所周知，电子电路在使用期间会产生热量。这在传输和/或转换功率的电气电路中尤其如此，因为随着通过电路的电气功率增加，所产生的热量通常也增加。尽管尤其是在使用几十千瓦到几百千瓦量级的高功率电子转换器中，这种电路的效率不断增加，但仍需要消散或者以其它方式去除通过热量(通常为几千瓦)的功率损耗。这是为了避免对电路系统、功率模块或其它部件的退化或其它损坏，并且避免在温度增加以引起温度进一步增加的方式改变条件的情况下发生的热崩溃，这通常导致破坏性结果。它是一种不受控制的正反馈。

最初，空气冷却系统足以消散所产生的热量的量，但是越来越发现这些空气冷却系统容量不足。因此，优选水冷系统，甚至更优选使用直接水冷以避免多层热界面。高功率电子转换器通常包括一系列单独的功率模块，在这些功率模块中功率被转换，并且这些功率模块通常被焊接或以其他方式直接接合到配备有针状翅片的板，该针状翅片能够直接接触冷却流体，该冷却流体通常是水。

常规的水冷系统通常提供穿过针状翅片所延伸到的腔室的冷却水的流动，从而允许水吸收从安装在与针状翅片相对的腔室壁的表面上的功率模块产生的热量。然而，这导致腔室上的温度梯度，因为入口水比出口水冷，并且这可能导致更靠近出口的部件的冷却不足或者导致功率模块上的不期望的热点。这种热点会导致电子器件的性能降低，或者甚至导致部件的损坏或故障。当热梯度太高时，尤其是当功率模块经受热循环和/或功率循环时，这会导致材料疲劳。

一种解决方案是增加冷却水的流速，从而确保适当的冷却水平，但是这是以增加压降为代价的。压降由针状翅片的流动阻力引起，使得随着翅片密度/翅片尺寸增大，压降也增大。此外，入口和出口流动限制必然导致压降。

因此，与待冷却的功率模块相比，常规的直接水冷系统相对较重且较大，并且这种尺寸使得它们难以集成到较大的系统中，尤其是难以集成到例如其中空间有限的混合动力汽车中。

此外，当在赛车中需要这种冷却系统时，部件的尺寸和重量会极大地影响车辆的整体性能。

因此，期望改进冷却系统以避免或至少减少以上指出的问题中的一个或更多个。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于电力电子器件的冷却系统，该系统包括冷却模块以及冷却板；该冷却模块具有入口端部和出口端部、具有入口通道的入口侧、以及具有出口通道的出口侧；该入口通道用于在入口端部处接收冷却流体的流动；在出口端部处，出口流动通过该出口通道离开系统；该冷却板安装在冷却模块的面上且具有冷却腔室，冷却腔室经由位于冷却模块的相对侧上的多个冷却流体通路与入口流动通道和出口流动通道流体连通，使得在使用中，冷却腔室中的冷却流体的流动是从入口侧到出口侧的。

这样，本发明提供了一种冷却系统，该冷却系统具有从入口到出口减小的温度梯度，并且使压降最小化。使冷却剂流以一系列较短但较宽的平行流动流的形式流过冷却腔室的宽度。

本发明还提供一种冷却剂流动分配器，其包括基本平面的元件和纵向分隔器，纵向分隔器从平面元件的第一面突出，使得第一面被分成两个侧部，其中分隔器包括S形部分。