CN108257930A

CN108257930A - 一种冷却装置

Info

Publication number: CN108257930A
Application number: CN201711435390.5A
Authority: CN
Inventors: 安藤俊彦; 堀部晋佑; 石川清贵
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-07-06
Also published as: EP3343606A1; JP2018107361A; US20180184543A1

Abstract

本发明提供一种以有效冷却安装在汽车上的电气元件为目的的用于冷却第一构件和第二构件的冷却装置，包括：冷却介质流道，其形成于所述第一构件和所述第二构件之间，且冷却介质在其间流过以冷却所述第一构件和所述第二构件；以及设置在所述冷却介质流道中并且配置为使在其中流动的所述冷却介质的旋流生成增强的旋流生成增强部。

Description

一种冷却装置

技术领域

本公开涉及一种用于冷却安装在汽车上的电气元件的冷却装置。

背景技术

各种电气元件如逆变器安装在汽车上。这样的电气元件通过提供电流而产生热量，因此汽车上装备有用于冷却所述电气元件的冷却装置。特别地，安装在电动汽车上的电气元件(例如用于驱动电机的逆变器)会产生大量的热量，并且因此这样的电动汽车被要求要具有高冷却能力的冷却装置。

例如，专利文献1(WO2012/029165A)涉及一种构成用在混合动力汽车或电动汽车中的驱动电机上的逆变器的半导体模块，并且公开了安装有带有散热片的冷却板部的所述半导体。此外，专利文献1(WO2012/029165A)公开了通过让所述冷却板部(散热片)中的冷却介质流过由所述冷却板部和流道成型构件形成的冷却介质流道而冷却所述半导体模块。

然而，在专利文献1(WO2012/029165A)中公开的所述冷却介质流道中，所述散热片设置在所述冷却介质的流动性较高的空间中，并且因此在具有所述散热片的所述空间中的所述冷却介质的流量比没有所述散热片的所述空间中的所述冷却介质的流量小。也就是说，在专利文献1(WO2012/029165A)中公开的技术不能有效地使用所述冷却介质冷却所述散热片(半导体模块)。

发明所要解决的技术问题

本发明考虑到上述问题而成，且本发明的至少一个实施例的目的是有效地冷却安装在汽车上的电气元件。

发明内容

一种根据本发明的至少一个实施例的冷却装置，其用于冷却第一构件和第二构件，且所述冷却装置包括：冷却介质流道，其形成于所述第一构件和所述第二构件之间，且冷却介质流过其间以冷却所述第一构件和所述第二构件；以及设置在所述冷却介质流道中并且配置为使其中流动的所述冷却介质的漩涡生成增强的旋流生成增强部。

发明效果

根据上述配置，使用所述旋流生成增强部有可能增强所述冷却介质的漩流产生，并使所述冷却介质有效地流动，从而有效地冷却所述第一构件和所述第二构件。

附图说明

图1是根据实施例的冷却装置的结构的示意性透视图；

图2是根据实施例的冷却装置的结构的示意性透视图；

图3是根据实施例的冷却装置的结构的竖直剖视图(在图1和图2中沿着线III-III截取)；

图4是示出根据实施例的冷却装置的修改结构的变型示例的竖直剖视图；

图5是示出根据实施例的冷却装置的修改结构的变型示例的竖直剖视图。

具体实施方式

现在，将参照附图来详细描述根据本发明的冷却装置的实施例。将理解的是本发明不局限于如下实施例，且在本发明的范围内可以用各种方式修改。

现在，将参照图1和图3描述根据本发明的实施例的冷却装置的结构。

如图1和图2所示，所述冷却装置1包括具有铝制的基本上为板形的冷却介质流道成型构件11。所述第一构件2、所述第二构件3、所述第三构件4、以及所述第四构件5为需要冷却的电气元件，与所述冷却介质的流道成型构件11连接。

此处，所述第一构件2和所述第三构件4设置在所述冷却介质的流道成型构件11的表面11a上(上表面；图1中的上表面)，沿着所述冷却介质的流道成型构件11的纵向彼此紧接，并且所述第二构件3和所述第四构件5设置在所述冷却介质的流道成型构件11的另一表面11b上(下表面；图1中的下表面)，沿着所述冷却介质的流道成型构件11的纵向彼此紧接。

图1是从上面斜看的所述冷却装置1的示意性透视图，图2是从下面斜看的所述冷却装置1的示意性透视图。在图1和图2中，明确地示出了所述冷却介质的流道成型构件11以及所述第一构件2至所述第四构件5的结构，连接到所述冷却介质的流道成型构件11之前所述第一构件2至所述第四构件5以实线显示，并且在连接到所述冷却介质的流道成型构件11之后所述第一构件2至所述第四构件5以双虚线点划线显示。

此外，本发明的所述权利要求中的所述第一构件和所述第二构件对应所述第一构件2和所述第二构件3，或本实施例中的所述第三构件4和所述第四构件5。

此外，本发明的所述权利要求中的所述第一构件一侧的所述第一冷却空间对应于本实施例中的所述第二冷却空间S₂，并且本发明的所述权利要求中的所述第二构件一侧的所述第二冷却空间对应于本实施例中的所述第三冷却空间S₃。

如图1和图2所示，所述第一散热器12、所述第二散热器13、所述第三散热器14、以及所述第四散热器15分别安装在连接到所述冷却介质的流道成型构件11一侧的所述第一构件2至所述第四构件5上。所述第一散热器12至所述第四散热器15包括：具有板形且与所述第一构件2至所述第四构件5基本上相同的区域的主体12a、13a、14a、15a；以及从所述主体12a至15a向所述冷却介质的流道成型构件11凸出的多个散热片12b、13b、14b、15b。

如图1至图3所示，所述冷却介质的流道成型构件11具有贯穿上下方向(在所述上表面11a和所述下表面11b中具有开口)并设置在相对于纵向的第一侧的通过孔21。所述通过孔21具有略微小于所述第一散热器12和所述第二散热器13的区域，且所述第一构件2(第一散热器12)和所述第二构件3(第二散热器13)从上下方向连接以便封闭所述通过孔21。

因此，空间(第一冷却空间)S₁形成于所述冷却装置1，由所述冷却介质的流道成型构件11(通过孔21)、所述第一构件2(第一散热器12)、以及所述第二构件3(第二散热器13)包围而形成。

在图3中，为了清晰简化了所述第一散热器12至所述第四散热器15的所述散热片12b至15b(以双虚线点划线的正方形表示)。

此外，如图1至图3所示，所述冷却介质的流道成型构件11具有在所述上表面11a上开口且设置在相对于纵向的第二侧上的上凹槽部22，以及在所述下表面11b上开口且设置在相对于纵向的第二侧的下凹槽部23。所述上凹槽部22具有一个略微小于所述第三散热器14的区域，且从上面连接所述第三构件4(第三散热器14)以便封闭所述上凹槽部22。此外，所述下凹槽部23具有一个略微小于所述第四散热器15的区域，且从下面连接所述第四构件5(第四散热器15)以便封闭所述下凹槽部23。

因此，空间(第二冷却空间)S₂以及空间(第三冷却空间)S₃在所述冷却装置1上形成。所述空间S₂是由所述冷却介质的流道成型构件11(上凹槽部22)以及所述第三构件4所围成。所述空间S₃由所述冷却介质的流道成型构件11(下凹槽部23)以及所述第四构件5围成。

此外，如图1至图3所示，所述冷却介质的流道成型构件11具有：连通外部和所述第一冷却空间S₁的冷却介质供应口31；连通所述第一冷却空间S₁和所述第二冷却空间S₂的第一冷却介质连通口32；连通所述第二冷却空间S2和所述第三冷却空间S₃的第二冷却介质连通口33；以及连通所述第三冷却空间S₃和外部的冷却介质的排放口34。

因此，在所述冷却装置1中，所述冷却介质的流道成型构件11和所述第一构件2至所述第四构件5(第一散热器12至第四散热器15)形成冷却介质流经的冷却介质流道R(包括：所述第一冷却空间S₁至所述第三冷却空间S₃)，且所述冷却介质流过所述冷却介质流道R使面向所述冷却介质流道R设置的所述第一散热器12至所述第四散热器15，即，所述第一构件2至所述第四构件5冷却。

此处，如图2和图3所示，所述下凹槽部23(第三冷却空间S₃)具有用于引导(控制)所述冷却介质的流动的导流墙41。所述导流墙41形成为基本上朝向所述冷却介质的流道成型构件11的纵向的第一侧开口的U形，围绕所述第二冷却介质连通口33，所述导流墙41安装在所述下凹槽部23的所述底部23(隔断墙)上并且毗邻所述第四散热器15。

因此，所述冷却介质在所述第一冷却空间S₁和所述第二冷却空间S₂中从所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第一侧(图3中左侧)流向相对于纵向的第二侧(图3中右侧)，所述冷却介质在所述第三冷却空间中的所述导流墙的内侧从相对于纵向的第二侧流向相对于纵向的第一侧，且然后流向所述导流墙41的相对于宽度方向的外侧，且在所述导流墙41的外侧从相对于纵向的第一侧流到相对于纵向的第二侧。

此外，如图1至图3所示，所述冷却装置1设置有使所述第一冷却空间S₁至所述第三冷却空间S₃中的所述冷却介质产生漩涡的第一旋流产生增强构件51、第二旋流产生增强构件52、以及第三旋流产生增强构件53。所述第一旋流产生增强构件51至所述第三旋流产生增强构件53是在所述冷却介质的流道成型构件11的宽度方向上延伸形成的杆状构件，以便分别横跨所述第一冷却空间S₁至所述第三冷却空间S₃。所述第一旋流产生增强构件51至所述第三旋流产生增强构件53具有在与所述冷却介质的流动方向(所述冷却介质的流道成型构件11的纵向)垂直的方向，也就是说，例如正交方向(所述冷却介质的流道成型构件11的宽度方向)上延伸的壁面51a、52a、53a。

因此，在所述第一冷却空间S₁至所述第三冷却空间S₃中，当所述冷却介质碰撞所述第一旋流产生增强构件51至所述第三旋流产生增强构件53(壁面51a至53a)时，所述冷却介质的流动方向改变，并且使所述冷却介质的漩涡产生增强。

所述冷却介质的漩涡导致所述冷却介质围绕所述散热片12b至15b没有滞留地循环，以便有效地完成对所述第一散热器12至所述第四散热器15，即，所述第一构件2至所述第四构件5的冷却(散热)。

此处，如图3所示，所述第一旋流产生增强构件51基本上设置在所述冷却介质的流道成型构件11的相对于上下方向的中心，并且所述冷却介质流过的各自空间D₁、D₂设置在所述第一旋流产生增强构件51和所述第一散热器12之间，以及所述第一旋流产生增强构件51和所述第二散热器13之间。此外，所述第二旋流产生增强构件52和所述第三旋流产生增强构件53分别安装在所述上凹槽部22的所述底部22a(隔断墙)和所述下凹槽部23的底部23a(隔断墙)，并且所述冷却介质流过的各自空间D₃、D₄设置在所述第二旋流产生增强构件52和所述第三散热器14之间，以及所述第三旋流产生增强构件53和所述第四散热器15之间。因此，在碰撞所述第一旋流产生增强构件51至所述第三旋流产生增强构件53后变成漩涡，所述冷却介质经过所述各自的空间D₁至D₄并流向下游。

此外，所述第一旋流产生增强构件51具有曲柄形状横截面(按图3中所示的方向)，且所述第一旋流产生增强构件51的所述壁面51a具有台阶。此处，毗邻所述第一构件2(图3中的上侧)形成的所述壁面51a(第一壁面51a₁)设置在所述第一旋流产生增强构件51的相对于所述冷却介质的流动方向的最上游侧，并且毗邻所述第二构件3(图3中的下侧)形成的所述壁面51a(第二壁面51a₂)设置在所述第一壁面51a₁的相对于所述冷却介质的流动方向的下游。

因此，在所述第一冷却空间S₁中，首先，所述冷却介质碰撞所述第一壁面51a₁，并且在所述第一散热器12(散热片12b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强，并且然后所述冷却介质碰撞所述第二壁面51a₂，并且因此在所述第二散热器13(散热片13b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强。

也就是说，在所述第一冷却空间S₁中，通过在不同的位置和时间的所述第一旋流产生增强构件51使漩涡的产生增强，以便所述第一散热器12(第一构件2)在所述第二散热器13(第二构件3)之前以细微的差别被冷却。

现在，将参照图1和图3描述根据本发明的实施例的冷却装置的效果。

首先，所述冷却介质从外部经过所述冷却介质供应口31提供给所述第一冷却空间S₁，并且从第一侧流过所述第一冷却空间S₁到所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧(见图1至图3)。

因此，在所述第一冷却空间S₁中，所述第一旋流产生增强构件51使所述冷却介质的漩涡产生增强。也就是说，所述冷却介质碰撞所述第一旋流产生增强构件51的所述第一壁面51a₁，并且因此在所述第一散热器12(散热片12b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强，而且然后所述冷却介质碰撞所述第一旋流产生增强构件11的所述第二壁面51a₂，而且因此在所述第二散热器13(散热片13b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强(见图3)。此外，在所述第一旋流产生增强构件51增强所述冷却介质的漩涡产生之后，所述冷却介质经过所述空间D₁、D₂流向下游(向所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧)。

其次，所述冷却介质经过所述冷却介质连通口32从所述第一冷却空间S₁提供给所述第二冷却空间S₂，并且流过所述第二冷却空间S₂从第一侧到所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧(见图1至图3)。

同时，在所述第二冷却空间S₂中，所述第二旋流产生增强构件52使所述冷却介质的漩涡产生增强。也就是说，所述冷却介质碰撞所述第二旋流产生增强构件52的所述第二壁面52a，并且因此在所述第三散热器14(散热片14b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强(见图3)。此外，在所述第二旋流产生增强构件52使所述冷却介质的漩涡产生增强之后，所述冷却介质经过所述空间D₃流向下游(向所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧)。

其次，所述冷却介质经过所述第二冷却介质连通口33从所述第二冷却空间S₂提供给所述第三冷却空间S₃，并且在所述导流墙41的内侧从第二侧流过所述第三冷却空间S₃到所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第一侧，然后流向所述导流墙41的相对于宽度方向的外侧，并且然后从第一侧流向所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧(见图1至图3)。

同时，在所述第三冷却空间S₃中，在所述导流墙41的内侧和外侧，所述第三旋流产生增强构件53使所述冷却介质的漩涡产生增强。也就是说，所述冷却介质碰撞所述第三旋流产生增强构件53的所述壁面53a，并且因此在所述导流墙41的内侧和外侧的所述第四散热器15(散热片15b)的附近使所述冷却介质的漩涡产生增强(见图3)。此外，在所述第三旋流产生增强构件53使所述冷却介质的漩涡产生增强后，所述冷却介质经过所述空间D₄流向下游(向所述导流墙41的内侧的所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第一侧，向所述导流墙41的外侧的所述冷却介质的流道成型构件11的相对于纵向的第二侧)。

其次，所述冷却介质从所述第三冷却空间S₃经过所述冷却介质排放口34向外排放。

如上所述，在所述冷却装置1中，首先，所述第一构件2(第一散热器12)和所述第二构件3(第二散热器13)基本上在同一时间被冷却，然后所述第三构件4(第三散热器14)被冷却，最后，所述第四构件5(第四散热器15)被冷却。

在本实施例中，所述冷却装置1以及所述第一构件2至所述第四构件5被安装在电动汽车上，且所述第一构件2至所述第四构件5优选地按优先冷却顺序排列。此处，为了冷却多个电气元件，冷却的优先顺序基于例如所述电气元件的使用频率和产生的热量确定。

例如，所述第一构件2可以是用于驱动电机的切换模块，其嵌入有构成前马达控制单元(FMCU)的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，所述第二构件3可以是用于发电机的切换模块，其嵌入有构成发电机控制单元(GCU)的IGBT，所述第三构件4可以是用于压力增加的切换模块，其嵌入有构成电压控制单元(VCU)的IGBT，且所述第四构件5可以包括用于压力增加的作为反应器的线圈。

此外，在本实施例中，如图3所示，沿所述冷却介质的流动方向延伸的隔断墙42(形成所述底部22a、23a的构件)设置在所述第三构件4的所述第三散热器14(散热片14b)以及所述第四构件5的所述第四散热器15(散热片15b)之间，设置有分隔所述第二冷却空间S₂和所述第三冷却空间S₃的所述隔断墙42，以及所述第一冷却介质连通口32和所述第二冷却介质连通口33，以便所述冷却介质流过所述第二冷却空间S₂进而流过所述第三冷却空间S₃。换而言之，连接到所述第二冷却空间S₂的所述第三构件4比安装在所述第三冷却空间S₃的所述第四构件5优先被冷却。

将理解的是，本发明不局限于此，并且例如，如图4所示，隔断墙142可以设置在上部构件(第一构件)102的上散热器112和下部构件(第二构件)103的下散热器113之间，以便分隔所述上部冷却空间S₁₀₂及所述下部冷却空间S₁₀₃，且可以设置有与两个所述冷却空间S₁₀₂、S₁₀₃连通的冷却介质供应口(冷却介质供给流道)131以及冷却介质排放口134，以便所述冷却介质在基本上相同的时间流过两个所述冷却空间S₁₀₂、S₁₀₃。

根据这一配置，可以抑制大量的冷却介质流过所述散热器112、113之间的缝隙(没有散热片112b、113b之处)，并且由此使两个所述散热器112、113(构件102、103)有效地被冷却。

在具有以上配置的所述冷却装置101中，旋流产生增强构件151、152可以分别设置在所述隔断墙142的上下方向，以在所述隔断墙142的上部及下部的两个空间(上部冷却空间S₁₀₂以及下部冷却空间S₁₀₃)中增强所述冷却介质的漩涡产生，因此使两个所述散热器112、113(构件102、103)更有效地被冷却。

此外，在本实施例中，如图3所示，所述冷却介质流过的所述冷却介质流道R由所述第一散热器12及所述第三散热器14、所述第二散热器13及所述第四散热器15、以及设置在所述第一散热器12至所述第四散热器15之间的所述冷却介质的流道成型构件11而形成。

将理解的是，本发明不局限于此，并且例如，如图5所示，所述冷却介质流道R可以由设置在上部构件(第一构件)202上的上散热器212和设置在下部构件(第二构件)203上的下散热器213形成。

根据这一配置，这一实施例有可能产生类似的效果，而减少了所述冷却装置201的部件的数量。

在具有上述配置的所述冷却装置201中，旋流产生增强构件251、252可以分别由所述散热器212、213形成，在所述冷却介质流道R(使由所述散热器212、213形成的空间S₂₀₁冷却)内使所述冷却介质的漩涡产生增强，因此使两个所述散热器212、213(构件202、203)被更有效地冷却。

Claims

1.一种用于冷却第一构件和第二构件的冷却装置，所述冷却装置包括：

冷却介质流道，其形成于所述第一构件和所述第二构件之间，且冷却介质在其间流过以冷却所述第一构件和所述第二构件；以及

旋流生成增强部，其设置在所述冷却介质流道中并且配置为使在其中流动的所述冷却介质的旋流生成增强。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，

其中，所述旋流生成增强部是具有在与所述冷却介质的流动方向垂直的方向上延伸的壁面的壁部件。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，

其中，所述旋流生成增强部被设置为在其自身和所述第一构件之间以及其自身和所述第二构件之间拥有一个空间。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的冷却装置，

其中，所述旋流生成增强部包括在所述第一构件的一侧形成的第一壁面以及在所述第二构件的一侧形成的第二壁面，以及

其中，所述第一壁面设置在所述第二壁面的所述冷却介质的流动方向的上游。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的冷却装置，包括：隔断墙，其沿所述冷却介质的流动方向延伸并且划分为在所述第一构件一侧的第一冷却空间以及在所述第二构件一侧的第二冷却空间。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，包括用于向所述第一冷却空间和所述第二冷却空间提供所述冷却介质的冷却介质供给流道。

7.根据权利要求5或6所述的冷却装置，包括：

第一冷却介质供给流道，其用于向所述第一冷却空间提供所述冷却介质；以及

第二冷却介质流道，其用于从所述第一冷却空间向所述第二冷却空间提供所述冷却介质。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的冷却装置，

其中，所述第一构件包括第一散热器，其具有向其间形成的所述冷却介质流道凸出的散热片，以及

其中，所述第二构件包括第二散热器，其具有向其间形成的所述冷却介质流道凸出的散热片。

9.根据权利要求8所述的冷却装置，

其中，所述冷却介质流道由所述第一散热器、所述第二散热器、以及设置在所述第一散热器和所述第二散热器之间的壳体形成。

10.根据权利要求8或9所述的冷却装置，

其中，所述冷却介质流道由所述第一散热器和所述第二散热器形成。