[发明专利]用于车辆驱动的逆变器的冷却结构及其控制系统

说明书

本发明涉及用于车辆驱动的逆变器的冷却结构及其控制系统。用于车辆驱动的逆变器的冷却结构包括：开关元件、散热片、冷却流路以及辅助冷却模块，所述开关元件设置在用于车辆驱动的逆变器中；所述散热片连接至开关元件并且可与开关元件进行热交换；冷却液在所述冷却流路中流动，并且与散热片进行热交换；所述辅助冷却模块连接至开关元件并且可与开关元件进行热交换，以通过开关元件的发热而被加热，或者与开关元件一起被冷却。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆驱动的逆变器的冷却结构及其控制系统，所述冷却结构反映了逆变器中包括的开关元件的发热特性。

背景技术

近年来，电动车辆在实施环保技术并解决诸如能耗之类的问题上已经成为社会热点。电动车辆使用从电池接收电力以输出动力的电机来工作。因此，由于电动车辆具有无二氧化碳排放、非常低的噪音以及电机的能量效率高于发动机的优点，电动车辆被认为是环保的。

这种电动车辆(electric vehicle，EV)或燃料电池电动车辆(fuel cellelectric vehicle，FCEV)使用电机来驱动车辆，电机需要逆变器。逆变器的发热量小于发动机的发热量，但是逆变器中的开关元件(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT))具有这样的发热特性，即，由于它的热容(C＝c·m)较小而导致温度变化相对较大。

然而，现有的逆变器的冷却结构使用控制冷却逆变器的冷却液的温度和流速的方式，这种方式类似于发动机的冷却结构。这种冷却结构适合于具有相对较慢的发热特性的发动机，但是不足以应对逆变器的即时发热特性。

图1示出了现有的逆变器的冷却结构下开关元件的温度变化。

参考图1，随着电机的负载增加，开关元件开始发热，并且开关元件的温度在非常短的时间内迅速上升。

根据现有的逆变器的冷却结构，冷却液的温度或流速的响应控制存在响应慢的问题，并且在逆变器的开关元件达到较高温度之后，冷却液的温度或流速上升。因此，存在这样的问题，当电机的负载变化时，开关元件经常暴露于较高温度之下。

提供被描述为现有技术的内容仅用于帮助理解本发明的背景，而不应认为是对应于本领域一般技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车辆驱动的逆变器的冷却结构及其控制系统，该冷却结构减少了由于逆变器中包括的开关元件的发热而引起的温度变化。

根据本发明的示例性实施方案，一种用于车辆驱动的逆变器的冷却结构可以包括：开关元件、散热片、冷却流路以及辅助冷却模块，所述开关元件设置在用于车辆驱动的逆变器中；所述散热片连接至开关元件并且可与开关元件进行热交换；冷却液在所述冷却流路中流动并且与散热片进行热交换；所述辅助冷却模块连接至开关元件并且可与开关元件进行热交换，以通过开关元件的发热而被加热，或者与开关元件一起被冷却。

开关元件可以具有与散热片接触的一个表面和与辅助冷却模块接触的另一个表面。

辅助冷却模块可以形成为围绕开关元件的形状，以连接至散热片并且可与散热片进行热交换。

辅助冷却模块可以为逆变器壳体，并且开关元件可以通过位于逆变器壳体与开关元件之间的第一导热体连接至逆变器壳体，并且可与逆变器壳体进行热交换。

第一导热体的一侧可以与开关元件面接触，并且另一侧可以与逆变器壳体面接触。

辅助冷却模块中可以包括制冷剂，所述制冷剂的相变温度在开关元件的允许温度范围内。

制冷剂的相变温度可以为制冷剂的沸点，并且制冷剂可以在通过开关元件的发热而蒸发的同时冷却开关元件。

制冷剂的容量可以为最小容量以上，所述最小容量是基于制冷剂相变时的潜热、开关元件的最大发热量和冷却响应时间来计算的。