在電動交通工具或混合動力電動交通工具中使用的冷卻板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件的冷卻板。該冷卻板包括主要部分，該主要部分具有在其表面上的多個凸起特征部。凸起特征部被配置用于把該主要部分附接于印刷電路板，印刷電路板具有附接于其的多個電子部件。凸起特征部還被配置用于相對于該主要部分以間隔關(guān)系保持印刷電路板，以有助于印刷電路板和該主要部分之間的空氣流動，以消散由該多個電子部件產(chǎn)生的熱。冷卻板還包括從該主要部分的該表面延伸的突出部。突出部被配置用于接觸被附接于印刷電路板的多個電子部件中的一個，以消散由該電子部件產(chǎn)生的熱。
【專利說明】在電動交通工具或混合動力電動交通工具中使用的冷卻板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文涉及用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV，hybrid-electric vehicle)中使用的冷卻板。
[0002]背景
[0003]由電動機或電動機和汽油發(fā)動機提供動力的自動交通工具通常被稱為電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)。如本領(lǐng)域中熟知的，這樣的交通工具包括用于把功率供應(yīng)至其電動機的電池。
[0004]電動交通工具和混合動力電動交通工具通常提供使用被配置為整流來自于120伏特或240伏特交流電(AC)公用電力線的電功率以用于被交通工具電池儲存的接口來對這樣的電池充電。EV和HEV還包括換流器，用于在把由交通工具電池提供的直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓的方面使用，AC電壓用于在對交通工具的電動機或馬達提供動力的方面使用。這樣的換流器可以包括交換模塊和DC聯(lián)接電容器。
[0005]此外，電動交通工具和混合動力電動交通工具還可以包括輔助功率模塊。這樣的功率模塊可以包括多種電子部件，其可以包括變壓器、電容器、匯流條、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和其他部件。
[0006]這樣的輔助功率模塊的部件由于其運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生熱。由于這樣的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的熱應(yīng)當被消散，使得功率模塊可以繼續(xù)高效率地運轉(zhuǎn)。這樣的由功率模塊部件的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的熱可以使用作為模塊的一部分而提供的冷卻板來消散。
[0007]在這方面,用于在電動交通工具或混合動力電動交通工具中使用的示例性功率變換器在名稱為“Power Converter”的美國專利第7，974，101號中示出。示例性熱消散裝置以及其各種特征部在名稱為“System And Method Of Film Capacitor Cooling”的美國專利第 7，864，506 號、名稱為 “Inverter For An Electric Motor” 的美國專利第 6，529，394號、名稱為“Cooling Device Of Electronic Part Having High And Low Heat GeneratingElements” 的美國專利第 6，466，441 號、名稱為 “Small Volume Heat Sink/ElectronicAssembly，，的美國專利第 6，031，751 號、名稱為“Anisotropic Heat Spreader For UseWith A Thermoelectric Device”的美國專利申請公布第2010/0081191號以及名稱為“Power Semiconductor Module Assembly With Heat Dissipating Element” 的美國專利申請公布第2010/0078807號中示出。
[0008]然而，由于作為在EV或HEV中使用的輔助功率模塊的運轉(zhuǎn)的結(jié)果而產(chǎn)生的熱，存在對于超出由目前與EV或HEV輔助功率模塊一起使用的標準冷卻板可以提供的熱消散的另外的熱消散的需要。這樣的冷卻板將包括被配置為接觸輔助功率模塊的一個或多個電子部件的突出部，以提供由該功率模塊的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱的另外消散。
[0009]概述
[0010]根據(jù)本文公開的一個實施方案，提供了用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件的冷卻板。冷卻板包括主要部分，該主要部分具有在其表面上的多個凸起特征部(raised feature)。凸起特征部被配置用于把該主要部分附接于印刷電路板，所述印刷電路板具有附接于其的多個電子部件。凸起特征部還被配置用于相對于該主要部分以間隔關(guān)系保持印刷電路板，以有助于印刷電路板和該主要部分之間的空氣流動，以用于消散由該多個電子部件產(chǎn)生的熱。
[0011]冷卻板還包括突出部，突出部從該主要部分的表面延伸。突出部被配置用于接觸附接于印刷電路板的多個電子部件中的一個電子部件，以消散由該電子部件產(chǎn)生的熱。
[0012]根據(jù)本文公開的另一個實施方案，提供了用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件的散熱器。散熱器包括主要部分，該主要部分具有在其表面上的多個凸起特征部。凸起特征部被配置用于把主要部分附接于印刷電路板，該印刷電路板具有附接于其的多個電子部件。凸起特征部還被配置用于相對于該主要部分以間隔關(guān)系保持印刷電路板，以幫助印刷電路板和該主要部分之間的空氣流動，以消散由該多個電子部件產(chǎn)生的熱。
[0013]在本實施方案中，散熱器還包括從該主要部分的該表面延伸的多個突出部。該多個突出部被配置用于接觸附接于印刷電路板的多個電子部件，以消散由該電子部件產(chǎn)生的熱。該多個突出部中的一個包括從該主要部分的該表面大體上垂直地延伸的大體上板狀的構(gòu)件。
[0014]該多個突出部中的另一個界定具有底面(floor)和多個壁的凹陷部。凹陷部被配置用于接納具有底部表面和多個側(cè)表面的變壓器。凹陷部的底面被配置用于接觸變壓器的底部表面并且凹陷部的壁被配置用于接觸變壓器的多個側(cè)表面，以消散由變壓器產(chǎn)生的熱。
[0015]根據(jù)本文公開的另外的實施方案，提供了用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件的散熱器。散熱器包括主要部分，該主要部分具有在其表面上的多個凸起特征部。凸起特征部被配置用于把該主要部分附接于印刷電路板，印刷電路板具有附接于其的多個電子部件。凸起特征部還被配置用于相對于該主要部分以間隔關(guān)系保持印刷電路板，以有助于印刷電路板和主要部分之間的空氣流動，以消散由該多個電子部件產(chǎn)生的熱。
[0016]散熱器還包括從該主要部分的該表面延伸的突出部。突出部被配置用于接觸附接于印刷電路板的多個電子部件中的一個電子部件，以消散由該電子部件產(chǎn)生的熱。突出部包括從該主要部分的該表面大體上垂直地延伸并且被配置用于延伸穿過在印刷電路板中形成的開口的大體上板狀的構(gòu)件。
[0017]在下面結(jié)合附圖提出對用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的冷卻板的這些實施方案的詳細描述。
[0018]附圖簡述
[0019]圖1A和IB是如本文公開的用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的冷卻板的透視圖，冷卻板具有用于在消散由電子部件產(chǎn)生的熱的方面使用的突出部；
[0020]圖2是如本文公開的用于在EV或HEV中使用的圖1A和IB的冷卻板連同各種電子部件的分解視圖；
[0021]圖3是如本文公開的用于在EV或HEV中使用的圖1A和IB的冷卻板連同各種電子部件和用于其的殼體的透視圖；以及[0022]圖4是如本文公開的圖3的冷卻板連同各種電子部件和用于其的殼體的分解視圖。
[0023]詳細描述
[0024]參照圖1-4，將描述對用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的冷卻板的實施方案的更詳細描述。為了易于圖示并且為了幫助理解，在所有的附圖中，相同的參考數(shù)字已經(jīng)在此用于相同的部件和特征部。
[0025]如上文提出的，電動交通工具和混合動力電動交通工具可以包括輔助功率模塊。這樣的功率模塊可以包括多種電子部件，其可以包括變壓器、電容器、匯流條、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和其他部件。
[0026]這樣的輔助功率模塊的部件由于其運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生熱。由于這樣的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的熱應(yīng)當被消散，使得功率模塊可以繼續(xù)高效率地運轉(zhuǎn)。由功率模塊部件的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的這樣的熱可以使用作為模塊的一部分而提供的冷卻板來消散。
[0027]示例性熱消散裝置及其各種特征部在名稱為“System And Method Of FilmCapacitor Cooling” 的美國專利第 7，864，506 號、名稱為 “Inverter For An ElectricMotor” 的美國專利第 6, 529, 394 號、名稱為 “Cooling Device Of Electronic PartHaving High And Low Heat Generating Elements” 的美國專利第 6，466，441 號、名稱為“Small Volume Heat Sink/Electronic Assembly” 的美國專利第 6，031，751 號、名稱為“Anisotropic Heat Spreader For Use With A Thermoelectric Device”的美國專利申請公布第 2010/0081191 號以及名稱為 “Power Semiconductor Module Assembly With HeatDissipating Element”的美國專利申請公布第2010/0078807號中示出。
[0028]然而，存在對于超出由目前與EV或HEV輔助功率模塊一起使用的標準冷卻板可以提供的熱消散的另外的熱消散的需要。這樣的冷卻板將包括被配置為接觸輔助功率模塊的一個或多個電子部件的突出部，以提供對由該功率模塊的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱的另外消散。
[0029]現(xiàn)在參照圖1A和1B,示出了用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的通常由參考數(shù)字10表示的冷卻板或散熱器的透視圖。如在其中看到的，冷卻板10可以包括主要部分12，主要部分12可以具有大體上板狀的形狀，然而也可以采用其他形狀。
[0030]主要部分12可以包括在主要部分12的表面上的多個凸起特征部14。凸起特征部14可以被配置用于把主要部分12附接于印刷電路板16，印刷電路板16具有附接于其的多個電子部件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET) 18、變壓器20、電容器22、匯流條24和/或其他部件。
[0031]凸起特征部14還可以被配置用于相對于主要部分12以間隔關(guān)系保持印刷電路板
16。以這樣的方式，凸起特征部14可以有助于印刷電路板16和主要部分12之間的空氣流動，以消散由電子部件18、20、22、24產(chǎn)生的熱。
[0032]冷卻板10還可以包括從主要部分12的表面延伸的一個或多個突出部26、28。突出部26可以被配置用于接觸附接于印刷電路板16的電子部件18、20、22、24中的一個或多個，以消散由電子部件18、20、22、24產(chǎn)生的熱。
[0033]如在圖1A中看到的，突出部26可以包括從冷卻板10的主要部分12的表面大體上垂直地延伸并且被配置用于接觸M0SFET18的大體上板狀的構(gòu)件。在這方面，M0SFET18可以包括至少一個大體上平坦的表面，并且突出部26可以包括具有被配置用于接觸M0SFET18的該表面的大體上全部以消散由M0SFET18產(chǎn)生的熱的面積的接觸表面。
[0034]相似地，如在圖1B中看到的，突出部26可以包括從冷卻板10的主要部分12的表面大體上垂直地延伸并且被配置用于接觸M0SFET18和匯流條24的大體上板狀的構(gòu)件。在這方面，匯流條24可以包括至少一個表面，并且突出部26可以包括具有被配置用于接觸匯流條24的該表面以消散由匯流條24產(chǎn)生的熱的面積的接觸表面。
[0035]仍然參照圖1A和1B，突出部28可以界定具有底面30和多個壁32的凹陷部。凹陷部可以被配置用于接納變壓器20。如在其中看到的，凹陷部的底面30可以被配置用于接觸變壓器20的底部表面并且凹陷部的多個壁32可以被配置用于接觸變壓器20的多個側(cè)表面，以消散由變壓器20產(chǎn)生的熱。
[0036]現(xiàn)在參照圖2，示出了用于在EV或HEV中使用的圖1A和IB的冷卻板10連同各種電子部件16、18、22、24的分解視圖，包括變壓器20的分解視圖。如在其中看到的，印刷電路板16可以設(shè)有開口 34。在這方面，從主要部分12的表面延伸的突出部26、28可以被配置用于延伸穿過在印刷電路板16中形成的開口 34。
[0037]在印刷電路板16在凸起特征部14處附接到冷卻板10的主要部分12后，由突出部28界定的凹陷部和突出部26的大體上板狀的構(gòu)件中的每個可以被定向為與在印刷電路板16中形成的開口 34大體對準。開口 34還被形成和對準為有助于突出部26、28和相應(yīng)的電子部件18、20、22、24之間的配合，例如在突出部26的大體上板狀的構(gòu)件和M0SFET18和匯流條24之間的配合，以及在由突出部28界定的凹陷部和變壓器20之間的配合。
[0038]然后參照圖3，示出了用于在EV或HEV中使用的圖1A和IB的冷卻板10連同各種電子部件16、18、20的透視圖。如在其中看到的，殼體36(被描繪為透明的)可以被提供以用于附接到冷卻板10，以覆蓋印刷電路板16和電子部件例如M0SFET18、變壓器20和其他部件并且向其提供保護。殼體36可以包含塑料或本領(lǐng)域中已知的其他的合適材料。
[0039]如還在圖3中看到的，并且繼續(xù)參照圖1A和1B，冷卻板10的主要部分12可以包括上構(gòu)件38和下構(gòu)件40，上構(gòu)件38和下構(gòu)件40可以被配置為界定在其間的室或歧管(未示出)。為了進一步幫助熱消散，本領(lǐng)域中已知的任何種類的冷卻劑可以在冷卻劑入口 42和冷卻劑出口(未示出)之間循環(huán)經(jīng)過由主要部分12的上構(gòu)件38和下構(gòu)件40形成的室或歧管。
[0040]然后參照圖4，示出了圖3的冷卻板10連同各種電子部件16、18、20和用于其的殼體36的分解視圖。在這方面，圖4再次圖示了開口 34，開口 34由印刷電路板16界定并且被配置為允許突出部26、28延伸穿過其以接觸電子部件18、20、22、24，以消散由那些部件
18、20、22、24產(chǎn)生的熱。如在其中看到的，冷卻板10、印刷電路板16和其他電子部件18、20,22,24和殼體36可以使用任何類型的已知緊固件，包括螺釘、螺栓或其他緊固件或裝置來附接。
[0041]如從前文顯而易見的，已經(jīng)描述了用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的冷卻板。所描述的冷卻板的實施方案提供超出由與EV或HEV輔助功率模塊一起使用的標準冷卻板可以供應(yīng)的熱消散的另外的熱消散。這樣的實施方案包括具有突出部的冷卻板，突出部被配置為接觸在輔助功率模塊中使用的一個或多個電子部件，以提供對由輔助功率模塊的部件的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱的另外消散，由此提供模塊的高效率運轉(zhuǎn)。
[0042]雖然已經(jīng)在本文中圖示和描述了用于在電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中使用的冷卻板的各種實施方案，但是其僅僅是示例性的并且不意在這些實施方案圖示和描述所有那些可能的實施方式。而是，在本文中使用的詞語是描述性的而不是限制性的詞語，并且應(yīng)理解，對于這些實施方案可以做出各種改變，而不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻板，其用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件，所述冷卻板包括: 主要部分，其具有在其表面上的多個凸起特征部，所述凸起特征部被配置用于把所述主要部分附接于印刷電路板，所述印刷電路板具有附接于其的多個電子部件，所述凸起特征部還被配置用于相對于所述主要部分以間隔關(guān)系保持所述印刷電路板，以有助于所述印刷電路板和所述主要部分之間的空氣流動，以用于消散由所述多個電子部件產(chǎn)生的熱；以及 突出部，其從所述主要部分的所述表面延伸，所述突出部被配置用于接觸附接于所述印刷電路板的所述多個電子部件中的一個電子部件，以消散由所述電子部件產(chǎn)生的熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其中從所述主要部分的所述表面延伸的所述突出部被配置用于延伸穿過在所述印刷電路板中形成的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其中所述突出部包括從所述主要部分的所述表面大體上垂直地延伸的大體上板狀的構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其中所述突出部界定具有底面和多個壁的凹陷部，所述凹陷部被配置用于接納具有底部表面和多個側(cè)表面的變壓器，所述凹陷部的所述底面被配置用于接觸所述變壓器的所述底部表面并且所述凹陷部的所述壁被配置為用于接觸變壓器的所述多個側(cè)表面，以消散由所述變壓器產(chǎn)生的熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其中所述凹陷部被定向為與在所述印刷電路板中形成的開口大體對準。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻板，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有表面的MOSFET，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述MOSFET的實質(zhì)上全部的所述表面以消散由所述MOSFET產(chǎn)生的熱的面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻板，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的M0SFET，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述MOSFET的實質(zhì)上全部的所述表面以消散由所述MOSFET產(chǎn)生的熱的面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻板，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有表面的匯流條，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述匯流條的所述表面以消散由所述匯流條產(chǎn)生的熱的面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻板，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的匯流條，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述匯流條的所述表面以消散由所述匯流條產(chǎn)生的熱的面積。
10.一種散熱器，其用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件，所述散熱器包括: 主要部分，其具有在其表面上的多個凸起特征部，所述凸起特征部被配置用于把所述主要部分附接于印刷電路板，所述印刷電路板具有附接于其的多個電子部件，所述凸起特征部還被配置為用于相對于所述主要部分以間隔關(guān)系保持所述印刷電路板，以有助于所述印刷電路板和所述主要部分之間的空氣流動，以用于消散由所述多個電子部件產(chǎn)生的熱；以及多個突出部，其從所述主要部分的所述表面延伸，所述多個突出部被配置用于接觸附接于所述印刷電路板的所述多個電子部件，以消散由所述電子部件產(chǎn)生的熱； 其中所述多個突出部中的一個包括從所述主要部分的所述表面大體上垂直地延伸的大體上板狀的構(gòu)件，并且所述多個突出部中的另一個界定具有底面和多個壁的凹陷部，所述凹陷部被配置用于接納具有底部表面和多個側(cè)表面的變壓器，所述凹陷部的所述底面被配置用于接觸所述變壓器的所述底部表面并且所述凹陷部的所述壁被配置用于接觸變壓器的所述多個側(cè)表面，以消散由所述變壓器產(chǎn)生的熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中從所述主要部分的所述表面延伸的所述突出部被配置用于延伸穿過在所述印刷電路板中形成的開口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中所述凹陷部被定向為與在所述印刷電路板中形成的開口大體對準。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中所述多個電子部件中的一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的MOSFET，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述MOSFET的實質(zhì)上全部的所述表面以消散由所述MOSFET產(chǎn)生的熱的面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中所述多個電子部件中的一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的匯流條，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述匯流條的所述表面以消散由所述匯流條產(chǎn)生的熱的面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中所述主要部分具有大體上板狀的形狀。
16.一種散熱器，其用于電動交通工具(EV)或混合動力電動交通工具(HEV)中的電子部件，所述散熱器包括: 主要部分，其具有在其 表面上的多個凸起特征部，所述凸起特征部被配置用于把所述主要部分附接于印刷電路板，所述印刷電路板具有附接于其的多個電子部件，所述凸起特征部還被配置用于相對于所述主要部分以間隔關(guān)系保持所述印刷電路板，以有助于所述印刷電路板和所述主要部分之間的空氣流動，以用于消散由所述多個電子部件產(chǎn)生的熱；以及 突出部，其從所述主要部分的所述表面延伸，所述突出部被配置用于接觸附接于所述印刷電路板的所述多個電子部件中的一個電子部件，以消散由所述電子部件產(chǎn)生的熱； 其中所述突出部包括從所述主要部分的所述表面大體上垂直地延伸并且被配置為用于延伸穿過在所述印刷電路板中形成的開口的大體上板狀的構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的散熱器，還包括界定具有底面和多個壁的凹陷部的另一個突出部，所述凹陷部被配置用于接納具有底部表面和多個側(cè)表面的變壓器，所述凹陷部的所述底面被配置用于接觸所述變壓器的所述底部表面并且所述凹陷部的所述壁被配置用于接觸變壓器的所述多個側(cè)表面，以消散由所述變壓器產(chǎn)生的熱。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的散熱器，其中所述凹陷部被定向為與在所述印刷電路板中形成的開口大體對準。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的散熱器，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的M0SFET，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接觸所述MOSFET的實質(zhì)上全部的所述表面以消散由所述MOSFET產(chǎn)生的熱的面積。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的散熱器，其中所述多個電子部件中的所述一個電子部件包括具有大體上平坦的表面的匯流條，并且其中所述突出部包括接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于接 觸所述匯流條的所述表面以消散由所述匯流條產(chǎn)生的熱的面積。
【文檔編號】H05K7/20GK103427599SQ201310188751
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】內(nèi)蒂爾·沙拉夫, 迪利普·達夫圖爾, 喬治·卡曼斯基, 文卡特·亞拉曼奇利, 理查德·J·哈姆珀 申請人:李爾公司