用于冷却混合电动车的部件的结构 相关申请的交叉引用
本申请要求于 2010 年 08 月 20 日向韩国知识产权局申请的韩国专利申请号 10-2010-0080990 的优先权， 该申请的全部内容引入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及混合动力车或电动 / 燃料电池车辆内的冷却系统。更特别地， 本发明 涉及一种用于冷却电动机驱动系统的主要致热部件例如逆变器的冷却装置。背景技术
目前， 由于燃料效率的提高和考虑到绿色能源而导致的废气管制的加强， 已经加 强了也被称为混合动力车的电动 / 燃料电池车辆的研究。
混合动力车使用发动机和大功率电动机作为动力源并且装配有电动机驱动系统 作为将从电池或电池单元产生的高压直流电源转换为 U， V 和 W 三相交流电的逆变器， 以便 对其中产生的电能进行充电和放电。
电动机驱动系统装配有电源模块， 电感器和薄膜电容器作为在运行过程中产生热 的主要致热部件。
电源模块和电感器产生最大量的热并且当电动机的输出功率增加以提高车辆的 输出功率和燃料效率时进一步地产生热。 此外， 即使其具有高压电阻和耐用性， 薄膜电容器 也具有内部薄膜电池容易受温度影响的缺点。
在相关技术中， 上述的电动机驱动系统提供了在一个外壳内的电源模块， 电感器 和薄膜电容器。
在电动机驱动系统中， 电源模块和电感器被安装到内有冷却水流动的水冷却散热 器上。 为了冷却作为主要致热部件的电源模块， 电感器和薄膜电容器， 薄膜电容器被安装到 外壳的内壁上， 与散热器分离。
因此， 来自电源模块和电感器的大部分热通过散热器能够被传递到冷却水， 而来 自薄膜电容器的热通过外壳能够被传递到发动机室。
然而， 由于在相关技术中电源模块和电感器被配置在散热器上， 虽然可以保护它 们不受热的影响并提高耐用性， 但是因为在散热器中的冷却水比发动机室的温度低， 因此 即使来自薄膜电容器的热通过外壳被传递到发动机室， 也不能使冷却电容器的效果最大 化。
即， 即使当薄膜电容器被纹波电流加热并且电流增大时进一步地产生热， 在不使 用特殊散热器装置的情况下， 也只有电源模块和电感器被冷却水冷却。
本发明背景技术部分公开的信息仅用于增加对本发明一般背景技术的理解， 因此 可能包含不构成已经为本领域技术人员所熟知的现有技术的信息。 发明内容本发明提供了一种用于冷却混合电动车的 (hybrid electric vehicle， HEV) 的部 件的装置或结构， 其具有包括提高电动机驱动系统内的薄膜电容器的冷却效率的优点。
本发明的典型实施方式提供了一种用于冷却混合电动车的部件的装置， 其冷却电 动机驱动系统的主要致热部件。本发明包括在混合电动车中的逆变器， 其中包括装配有不 同的致热部件的散热器。致热部件可被配置成共用散热器。此外， 在散热器中形成有用于 冷却剂流动的通道， 并且散热器限定用于将从包括电源模块， 电感器和薄膜电容器的致热 部件产生的热传递到冷却剂的热传递路径。
进一步地， 在用于冷却混合电动车的部件的装置的一个实施方式中， 在散热器内， 电源模块和电感器的热传递路径和薄膜电容器的热传递路径可以以相对的方向形成。
在又一实施方式中， 散热器可以在一侧装配有电源模块和电感器和在另一侧装配 有薄膜电容器。
在另一实施方式中， 散热器可包括形成有通道的散热板和与散热板结合并覆盖通 道的盖。
在另又一实施方式中， 在散热器中， 电源模块和电感器被设置在散热板的平坦表 面上并且薄膜电容器被设置在盖的平坦表面上。 在又一实施方式中， 散热板的通道可被形成为锯齿形并被置于多个肋之间。
在另一实施方式中， 散热器可与覆盖电源模块和电感器的逆变器外壳连接。
在另又一实施方式中， 用于冷却混合电动车的部件的装置， 盖可以具有用于薄膜 电容器的壳体的功能。
本发明具有很多益处和优点。当电动机驱动系统运转时， 本发明可以通过在水冷 却类型中使用冷却剂例如水来除去来自作为致热部件的电源模块， 电感器和薄膜电容器的 热。
因此， 与相关技术不同， 在本发明中， 在薄膜电容器工作的周围的温度不是发动机 室的温度， 而是相对低的冷却剂的温度， 从而可以进一步确保温度的容限达到薄膜电容器 的极限温度。
进一步地， 由于薄膜电容器被安装在散热器上， 因此本发明能够提高整个电动机 驱动系统的冷却效率。此外， 本发明通过使用散热器能够对电源模块和电感器进行冷却。
此外， 本发明通过使薄膜电容器周围的温度保持在冷却剂的温度水平， 而不是发 动机室的温度， 从而使冷却整个电动机驱动系统的效果最大化。本发明还通过提高包括薄 膜电容器的逆变器的电容来提供改善的车辆的商业价值和性能。
进一步地， 由于电源模块和电感器被安装在散热器的一侧并且薄膜电容器被安装 在另一侧， 本发明在不使用用于冷却薄膜电容器的特殊散热装置的情况下， 还减少了电动 机驱动系统的整体尺寸和重量。因而， 这些部件的重量的减少提供了改善的车辆的燃料效 率和减少的制造成本。
附图说明
将参考本发明的说明性的典型实施方式提供图例并且本发明的思想不应该被构 造为限制于这些附图。
图 1 是示意地示出根据本发明的典型实施方式的用于冷却混合电动车的部件的装置的示意图 ；
图 2 是示出了在图 1 的装置中使用的散热器的分散透视图 ； 以及
图 3 是示意地示出根据本发明的用于冷却混合动力的部件的装置的另一实施方 式。
符号说明
11... 电源模块 12... 电感器
13... 薄膜电容器 15... 壳体
30... 散热器 31... 通道
41... 逆变器外壳 51... 散热板
53... 肋 61... 盖
HR1， HR2... 热传递路径 具体实施方式
下文参考附图将更充分地描述本发明， 其中示出了本发明各种典型的实施例。如 本领域技术人员应该认识到， 在不偏离本发明的思想和范围的情况下， 可以各种不同的方 式修改所描述的实施方式。
附图和描述将被认为说明性而非限制性。说明书中的相同的数字标记相同的元 件。
进一步地， 此外， 示出在附图中的每个元件的尺寸不是毫无差别而是仅为了理解 和描述简单。本发明不局限于所表示的尺寸， 还有为了清楚而夸大的部件的厚度、 区域等。
转到图 1， 示出了根据本发明的典型实施方式的用于冷却混合电动车的部件的装 置的示意图。
参考图 1， 根据本发明的典型实施方式的用于冷却致热部件的装置 100 能够用于 装配有发动机和大功率电动机作为动力源的混合动力车或电动 / 燃料电池车辆中。
在本实施方式中， 用于冷却致热部件的装置 100 被使用在众所周知的混合电动车 中。
混合电动车装配有用于控制大功率电动机的电动机驱动系统并且该电动机驱动 系统可以是将来自电池或电池单元的高压直流电源转换为高压三相 U， V 和 W 交流电源的逆 变器。
逆变器可由电源模块 11 组成。电源模块 11 是用于功率转换的转换元件， 例如变 压器。使电动机运行作为逆变器的驱动电源或滤波器输出电压的电感器 12 也沿着用于吸 收来自电源模块 11 的纹波电流的薄膜电容器 13 被示出。
在这种结构中， 薄膜电容器 13 通过吸收在逆变器转换中产生的纹波电流执行抑 制逆变器的直流输入电压的突变的平整化。 这使得逆变器能够正常运行并提高高压电池或 电池单元的耐用性。
调整上述的装置 100 并配将其置成将来自逆变器的致热部件的热除去。致热部件 包括上述的电源模块 11， 电感器 12 和薄膜电容器 13。
根据本发明的典型实施方式的装置 100 具有下列结构， 即除了冷却电源模块 11 和 电感器 12 之外， 还有效地冷却具有高压电阻和耐用性但包括容易受温度影响的内部薄膜电池的薄膜电容器 13。
为此， 根据本发明的典型实施方式的用于冷却混合电动车的致热部件的装置 100 包括能够利用冷却剂例如冷却水来冷却所有不同致热部件 11， 12 和 13 的水冷却散热器 30。
在典型的实施方式中， 散热器 30 装配有不同的致热部件 11， 12 和 13 从而致热部 件 11， 12 和 13 能够共用冷却剂。
散热器 30 是其内具有用于冷却剂流动的通道 31 的冷却板并可具有用来将来自电 源模块 11， 电感器 12 和薄膜电容器 13 的热传递到冷却剂的热传递路径 HR1 和 HR2。
散热器 30 由具有高热导率和高散热性能的材料例如铝合金制成。在被独立地制 成之后， 散热器 30 可被固定在逆变器外壳 41 的开口端， 如图所示。可选地， 散热器 30 可与 逆变器外壳 41 一体形成， 在图中未图示。
在本实施方式中， 通过将电源模块 11 和电感器 12 连接在一侧并且将薄膜电容器 13 连接在另一侧， 散热器 30 能够利用在其内流动的冷却剂来冷却致热部件 11， 12 和 13。
冷却剂典型地为冷却水， 但也可以为其它已知的合适的冷却剂。 以下， 为了说明性 的目的， 使用冷却水作为冷却剂的装置描述本发明。这种冷却水能够由车辆的冷却系统供 给。 散热器 30 可包括具有上述的通道 31 的散热板 51 和与散热板 51 结合覆盖通道 31 的盖 61。
散热板 51 典型地由具有预定宽度的板形金属例如铝合金制成， 其顶部上有允许 冷却剂流动的通道 31。
在本典型实施方式中， 通道 31 可以锯齿状形成在散热板 51 上， 如图 2 中所示， 并 且通道 31 可位于多个肋 ( 在本领域通常被称为 “散热片” ) 之间。
在另一实施方式中， 盖 61 由与散热板 51 相同的材料制成并且被设置在散热板 51 上使得通过肋 53 形成通道 31。
密封垫 ( 未图示 ) 或者垫片可被设置在散热板 51 和盖 61 之间以保持气密性。此 外， 散热板 51 和盖 61 可被紧固件例如螺栓结合在一起。
散热器 30 可由散热板 51 和盖 61 组成， 具有用于冷却剂流入到通道 31 的入口 ( 未 图示 ) 和用于冷却剂穿过通道 31 排出的出口 ( 未图示 )。
在散热器 30 中， 作为致热部件的电源模块 11 和电感器 12 可被设置在散热板 51 的平坦表面 ( 图中顶部 ) 上， 而薄膜电容器 13 被设置在盖 61 的平坦表面 ( 图中底部 ) 上。
在本实施方式中， 因为电源模块 11 和逆变器 12 被固定到逆变器外壳 41 的开口 端， 它们能够被逆变器外壳 41 覆盖。
在这种情况下， 电源模块 11 和电感器 12 可被螺栓固定到散热板 51 的平坦表面并 且薄膜电容器 13 可被螺栓固定到盖 61 的平坦表面。
因此， 如上所述， 根据典型的实施方式的散热器 30 限定了用于将来自电源模块 11， 电感器 12 和薄膜电容器 13 的热传递到冷却剂的热传递路径 HR1 和 HR2， 其中， 用于电源 模块 11 和电感器 12 的热传递路径 HR1 和用于薄膜电容器 13 的热传递路径 HR2 可以相对 的方向形成。
在又一实施方式， 如图 3 所示的散热器 30 的盖 61 可以是用于薄膜电容器的壳体 15。
即， 用于薄膜电容器 13 的壳体 15 具有容纳单元电池的空间并且覆盖该空间的盖 可以是散热器 30 的盖 61。
参考附图详细描述根据本发明的典型实施方式的用于冷却混合电动车的致热部 件的装置 100 的工作过程。
在一个典型实施方式中， 电源模块 11 和电感器 12 被安装在散热器 30 的一侧的散 热板 51 的平坦表面而薄膜电容器 13 被安装在在散热器 30 的另一侧的盖 61 的平坦表面。
进一步地， 电源模块 11 和电感器 12 可被逆变器外壳 41 覆盖， 并且作为致热部件 的电源模块 11， 电感器 11 和薄膜电容器 13 在电动机驱动系统的工作过程中产生热。
在这种情况下， 当通过散热器 30 的入口 ( 未图示 ) 供应冷却剂时， 冷却剂流经散 热板 51 的通道 31 并从出口 ( 未图示 ) 排出， 从而在其内不断地循环。
在这个过程中， 由于冷却剂通过散热器 30 内的通道 31 循环， 来自电源模块 11 和 电感器 12 的热被传递到通过通道 31 循环的冷却剂上， 从而除去热。
换言之， 通过所形成的从散热板 51 到盖 61 的热传递路径 HR1， 来自电源模块 11 和 电感器 12 的大部分热能够被传递到冷却剂。
与此同时， 来自薄膜电容器 13 的热被传递到通过通道 31 循环的冷却剂并被去除。 换言之， 通过所形成的从盖 61 到散热板 51 的热传递路径 HR2， 大部分热能够被传递到冷却 剂。 因此， 在本典型实施方式中， 当电动机驱动系统运行时， 在这种水冷却类型中使用 冷却剂例如水可以除去来自电源模块 11， 电感器 12 和薄膜电容器 13 的热。
因此， 在本发明中， 与相关技术不同， 薄膜电容器 13 工作的周围温度不是发动机 室的温度， 而是相对低的冷却剂的温度， 从而可以同时确保温度的容限达到薄膜电容器 13 的极限温度。
如上所述， 根据按照本发明的用于冷却混合电动车的致热部件的装置 100， 因为除 了使用散热器 30 来冷却电源模块 11 和电感器 12 之外， 薄膜电容器 13 被安装在散热器 30 上， 因此可以提高整个电动机驱动系统的冷却效率。
因此， 因为通过使薄膜电容器 13 周围的温度保持在冷却剂的温度水平， 而不是发 动机室的温度， 可以使冷却整个电动机驱动系统的效果最大化， 所以可以通过增加包含薄 膜电容器 13 的逆变器的电容来提高车辆的商业价值和性能。
进一步地， 因为电源模块 11 和电感器 12 被安装在散热器 30 的一侧而薄膜电容器 13 被安装在另一侧， 所以在不使用用于冷却薄膜电容器 13 的特殊散热装置的情况下， 可以 减少电动机驱动系统的整体尺寸和重量。
这些部件的重量的减少有助于提高车辆的燃料效率和减少制造成本。
尽管已经结合被认为是实用的典型实施方式描述了本发明， 但应该理解到本发明 不仅不限于公开的实施方式， 而且相反地， 还涵盖在所附权利要求的思想和范围内的各种 修改和等效形式。