电力转换装置的制作方法

本申请涉及电力转换装置，更具体地，涉及能够输出各种功率量的电力转换装置。

背景技术：

环保型汽车的电力转换装置接收来自高压电池的直流电，将直流电转换为交流电，将交流电供应给电机，并通过调节交流电的大小和相位来控制电机的转矩和转速。近年来，电力转换装置由直接与电机和减速器接合的电力电子(pe)模块构成，以消除高压电线并改善车辆的可组装性。通常，电机和减速器从侧面接合至pe模块，并且电力转换装置位于其上。

随着环保汽车变得普及电机的输出变得多样化，出现了如下问题：需要根据相应的电机输出单独地开发电力转换装置。这是因为根据输出，电机和电力转换装置的体积转换趋势不同。更具体地，当电机的输出改变时，电机变得使圆柱形状的直径保持相同，但是其轴向长度会变。另一方面，一旦确定输出，由于电力转换器的开关元件的数量、内部组件的电容器的尺寸等改变，因此电力转换装置通常具有增大或减小的体积。

为此，一旦确定了电机的输出，传统的电力转换装置是通过支架或托盘与电机接合，或者通过开发新的封装概念来解决了该问题。然而，在前者的情况下，存在结构刚度等下降的局限性，并且在后一种情况下，存在开发周期和成本过高的局限性。因此，需要开发能够在所需功率确定时容易地输出所需功率的电力转换装置。

以上陈述仅仅旨在帮助理解本申请的背景技术，而不意为本申请落入本领域技术人员公知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

本申请已经考虑到现有技术中出现的上述问题，并且本申请的目的是提供能够根据电机的特性容易地输出所需功率的电力转换装置。

根据本申请的示例性实施方案，电力转换装置包括：电容器，其包括多个单元，其中，根据电机的特性确定所述多个单元的数量和布置；电力转换器分别设置在电容器的两个相对侧；第一冷却器，其包括冷却水流过的多个冷却管，所述第一冷却器位于电容器和电力转换器之间，并通过与电容器和电力转换器表面接触而冷却电容器和电力转换器，其中根据电机的特性确定多个冷却管中的任意一个的长度；以及壳体，其中组装有所述电容器、所述电力转换器和所述第一冷却器。

第一冷却器可以包括：第一冷却管和第二冷却管，所述第一冷却管和第二冷却管位于电容器的两个相对侧；以及第三冷却管，其位于电容器表面上；其中，第一冷却管和第二冷却管各自位于电容器和电力转换器之间。

可以根据基于电机的特性的电容器中的单元的数量和布置来确定第三冷却管的长度。

可以根据设置在第一冷却管和第二冷却管上的电力转换器的数量来确定第一冷却管和第二冷却管的长度。

壳体可以位于容纳电机的电机壳体上方，并且第一冷却管或第二冷却管中的至少一个的长度与电机壳体的直径长度大致相同。

该装置可以进一步包括：第二冷却器，其包括冷却水流过的多个冷却管，并且所述第二冷却器对电力转换器进行冷却，其中电力转换器设置在第一冷却器和第二冷却器之间。

第二冷却器可以包括：第四冷却管和第五冷却管，所述第四冷却管和第五冷却管分别与第一冷却管和第二冷却管平行地设置；以及冷却器罩，其覆盖所述第四冷却管和第五冷却管；其中，电力转换器设置在第一冷却管和第四冷却管之间以及第二冷却管和第五冷却管之间。

在第一冷却管和第四冷却管的连接端部之间以及第二冷却管和第五冷却管的连接端部之间的每个间隙处可以插入第一垫圈，从而防止冷却管泄漏。

第二冷却器可以设置有入口部分和出口部分，通过所述入口部分和出口部分冷却水输入和输出。

入口部分和出口部分各自配置为形成有凹槽的管形状，并且第二垫圈安装在入口部分和出口部分，从而防止入口部分和出口部分发生泄漏。

壳体可以包括：冷却水流入部分，通过所述冷却水流入部分冷却水流入；冷却水流出部分，通过第一冷却器和第二冷却器循环的冷却水通过所述冷却水流出部分流出；以及壳体盖，其覆盖壳体的开放式顶部。

所述冷却水流入部分和冷却水流出部分可以分别连接至第二冷却器的入口部分和出口部分。

所述电力转换装置可以进一步包括控制电路板，其控制电力转换器并且位于电容器上方。

在本申请中，根据电机的特性，仅通过在第一冷却器中(其与电容器的三个表面接触)确定没有安装电力转换模块的第三冷却管的长度，容易获得与电容器增加的水平长度相对应的冷却器。也就是说，根据本申请，根据上述方法可以提供能够应对电机的各种特性的电力转换装置。

此外，第一冷却管在电容器和电力转换器之间位于电容器的一侧，第二冷却管在电容器和其他电力转换器之间位于电容器的另一侧，第三冷却管电容器位于电容器的表面上使得第三冷却管与其表面接触，由此电容器的三个表面和多个电力转换器可以通过单个冷却流动路径同时被冷却。

附图说明

通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本申请的以上和其它目的、特征以及其它优点，在这些附图中：

图1是根据本申请示例性实施方案的电力转换装置的分解立体图；

图2是示出根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中的第一冷却器和第二冷却器的详细配置的分解立体图；

图3是示出在根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中电力转换器分别设置在电容器的两个相对侧上的结构的示意图；

图4是示出根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中的冷却水的输入/输出的流动的示意图；

图5是示出根据本申请的示例性实施方案的电力转换装置中，根据基于电机的特性的电容器中的单元的数量和配置来确定第三冷却管的长度的示意图；

图6是示出根据本申请的示例性实施方案的电力转换装置与电机和减速器组合的示意图；

图7是示出根据本申请的另一个示例性实施方案的电力转换装置的示意图；以及

图8是示出根据本申请的又一个示例性实施方案的电力转换装置的示意图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明根据各种示例性实施方案的电力转换装置。贯穿于这些附图中，相同的附图标记将指代相同或相似的部件。

图1是根据本申请示例性实施方案的电力转换装置的分解立体图；图2是示出根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中的第一冷却器和第二冷却器的详细配置的分解立体图；图3是示出在根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中电力转换器分别设置在电容器的两个相对侧上的结构的示意图；图4是示出根据本申请示例性实施方案的电力转换装置中的冷却水的输入/输出的流动的示意图；图5示出根据本申请的示例性实施方案的电力转换装置中，基于电机的特性根据电容器内的单元的数量和配置来确定第三冷却管的长度的示意图；图6是示出根据本申请的示例性实施方案的电力转换装置与电机和减速器组合的示意图。

参照图1至图5，根据本申请示例性实施方案的电力转换装置可以包括：电容器100，电力转换器200，第一冷却器以及壳体500；并且可以进一步包括第二冷却器。

电容器100包括多个单元110，并且单元110的数量和布置可以根据电机600的特性来确定。此时，电机的特性可以包括电机的最大输出以及电机的外径、长度、体积和额定输出。另外，电容器100可以从车辆的电池(未示出)接收直流电并将相应的直流电供应给电力转换器200。更具体地，参照图3，电容器100可以在其底表面下方设置有：电流供应端子120以及汇流条130，所述电流供应端子120向电力转换器200供应直流电；所述汇流条130将从电力转换器200输出的电流传输到电机600。在此，电力转换装置的输出端子940可以连接至电机600，并且汇流条130可以连接至输出端子940。由此，从电容器100向电力转换器200供应直流电，并且在电力转换器200中转换的交流电通过汇流条130和输出端子940供应至电机600，使得电机600可以驱动。

每个电力转换器200包括多个开关元件，并且起到将从电容器100提供的直流电转换为交流电的作用。另外，本申请中的电力转换器200可以分别地设置在电容器100的两个相对侧上，如图3所示。

通常，杂散电感可能发生在电容器和电力转换器之间的直流电连接的路径中。为了最小化杂散电感，需要最小化电容器和电力转换器之间的物理距离。在传统的电力转换装置中，电力转换器排成一行，并且电容器布置为尽可能靠近电力转换器，从而减小杂散电感。然而，当每个电力转换器的容量增加时，导致电力转换模块的体积增加，电容器必须延长至电力转换器排成一排的长度，从而导致电力转换装置的总体积变大的问题。

在本申请中，如上所述，电力转换器200分别设置在电容器100的两个相对侧，并且电容器的电流供应端子120和电力转换模块输入端子210彼此连接。这样，电容器100和电力转换器200之间的物理距离最小化，从而可以减小杂散电感。另外，通过在电容器100的两个相对侧上分别地设置电力转换器200，即使当电力转换器200的容量增加时也不需要增加电容器100的体积。最终，也可以使电力转换设备的总体积最小化。

根据示例性实施方案，每个电力转换器200可以是绝缘栅双极型晶体管(igbt)等。然而，这仅仅是一个实施方案，并且各种半导体元件可以用作为本申请的电力转换器。

虽然未在附图中详细示出，但是每个电力转换器200可以包括电力转换模块输入端子210和电力转换模块输出端子220。此时，电力转换模块输入端子210从电容器100接收直流电，并且电力转换模块输出端子220可以输出通过电力转换器200中的多个开关元件将直流电转换的交流电。此时，电力转换模块输出端子220可以电连接至汇流条130。

第一冷却器包括多个冷却管，冷却水流过所述多个冷却管，并且第一冷却器可以位于电容器100和电力转换器200之间。此外，第一冷却器可以通过与电容器100和电力转换器200的表面接触而冷却电容器100和电力转换器200。另外，可以根据电机600的特性来确定第一冷却器的多个冷却管中的任意一个的长度。根据示例性实施方案，多个冷却管中的一个冷却管的长度可以根据电机600的最大输出量等来确定。

更具体地，参照图4，第一冷却器可以包括：第一冷却管310和第二冷却管320，所述第一冷却管310和第二冷却管320位于电容器100的两个相对侧；以及第三冷却管330，其位于电容器100的表面。此时，第一冷却管310和第二冷却管320各自可以位于电容器100和电力转换器200之间。

另一方面，常规地，电力转换器由冷却器冷却，而通过在壳体中构成单独的流动路径使电容器冷却，或者通过冷却器的一个表面与相关的电容器表面接触使电容器冷却。然而，根据如上所述的本申请，第一冷却管310在电容器100和电力转换器200之间位于电容器100的一侧，第二冷却管320在电容器100和其他电力转换器200之间位于电容器100的另一侧，第三冷却管330位于电容器100的表面使得第三冷却管330与电容器表面接触，由此多个电力转换器200和电容器100的三个表面可以通过单个冷却流路同时被冷却。另外，在冷却每个电力转换器200的两个相对侧的同时可以冷却电容器100的三个表面，从而可以提高电力转换装置的整体冷却效率。

另外，第一冷却管310和第二冷却管320的长度可以分别基于设置在第一冷却管310和第二冷却管320上的电力转换器200的数量来确定。根据示例性实施方案，如图4所示，当两个电力转换器200设置在第一冷却管310上并且一个电力转换器200设置在第二冷却管320上时，第一冷却管310的长度可以配置为长于第二冷却管320的长度。

此外，根据电机600的特性确定电容器100的单元110的数量和布置，从而可以确定第三冷却管330的长度。图5示出了根据基于电机的特性的电容器中单元的数量和布置而确定第三冷却管的长度的示意图。图5的左侧图示出了具有小容量特性的电机600的电力转换装置，右侧图示出了具有相对大容量特性的电机600的电力转换装置。

通常，当电机600的最大输出量增加时，流过电力转换器200的电流增大。相应地，需要增加电容器100的容量，因此，为了增加电容器100的容量，需要增加电容器的单元110的数量。在本申请中，随着电机600的最大输出量的增加，电容器100的单元110的数量增加，其中，如图5所示，单元110的布置在竖直方向上没有改变并且仅在水平方向上改变。结果，可以确定第三冷却管330的长度为确定的水平方向长度。

如上所述，根据本申请，随着确定电机600的特性，通过仅确定第三冷却管330(表面接触于电容器100的三个表面的第一冷却器中没有安装电力转换器200的第三冷却管330)的长度，容易实现与电容器100增加的水平长度相对应的冷却器。也就是说，根据本申请，可以提供能够根据上述方法应对电机600的各种特性的电力转换装置。

第二冷却器包括多个冷却管，冷却水流过所述多个冷却管，并且第二冷却器用于冷却电力转换器200。在此，根据示例性实施方案，第二冷却器可以是与第一冷却器分离地设置的冷却器，或者可以是根据另一示例性实施方案的与第一冷却器一体地设置的冷却器。这里，电力转换器200可以设置在第一冷却器和第二冷却器之间。因此，每个电力转换器200的两个表面由第一冷却器和第二冷却器冷却，从而可以提高冷却性能。

更具体地，参照图2和图4，第二冷却器包括：第四冷却管410和第五冷却管420，所述第四冷却管410和第五冷却管420分别与第一冷却管310和第二冷却管320平行地设置，并且电力转换器200可以分别设置在第一冷却管310和第四冷却管410之间，以及第二冷却管320和第五冷却管420之间。另外，第二冷却器可以进一步包括冷却器罩450，其覆盖第四冷却管410和第五冷却管420。

更具体地，在第一冷却管310和第四冷却管410的连接端部之间以及第二冷却管320和第五冷却管420的连接端部之间的每个间隙处，插入第一垫圈700，从而防止从冷却管泄漏。

另外，第二冷却器可设置有入口部分430和出口部分440，冷却水通过所述入口部分430和出口部分440输入和输出。更具体地，入口部分430和出口部分440各自可以分别设置在第四冷却管410和第五冷却管420中第一垫圈700相应插入的一个端部的相反端部处。这里，入口部分430和出口部分440各自配置为形成有凹槽的管形状，并且第二垫圈800安装于入口部分430和出口部分440，从而使入口部分430和出口部分440防止泄漏。

电容器100，电力转换器200，第一冷却器和第二冷却器可以组装在壳体500中。更具体地，壳体500可以包括：冷却水流入部分510，冷却水通过所述冷却水流入部分流入；冷却水流出部分520，通过第一冷却器和第二冷却器循环的冷却水通过所述冷却水流出部分520流出；以及壳体盖530，其覆盖壳体500的开放式顶部。另外，冷却水流入部分510和冷却水流出部分520可以分别连接至第二冷却器的入口部分430和出口部分440。相应地，如图4所示，通过冷却水流入部分510输入进第二冷却器的入口部分430的冷却水循环通过第二冷却器和第一冷却器，从而冷却转换器200和电容器100，并且随后可以通过第二冷却器的出口部分440和冷却水流出部分520排出。

参考图6，壳体500可以位于容纳电机的电机壳体610上方，其中第一冷却管310或第二冷却管320中的至少一个的长度可以与电机壳体610的直径长度大致相同。

参照图1，根据本申请的电力转换装置控制电力转换器200，并且可以进一步包括位于电容器上方的控制电路板910，栅极板920，屏蔽板930，电流传感器950等。这里，控制电路板910和栅极板920可以通过导线等彼此连接，并且起到控制电力转换器200的作用。另外，栅极板920可以连接至电力转换器200的信号端子(未示出)，并且控制信号通过信号端子施加至电力转换器200，从而控制在电力转换器200中转换的电流的大小。此外，与车辆的信号端等连接的控制电路板910可以基于从车辆接收的控制信号来控制整个电力转换装置。另外，屏蔽板930用于防止从电力转换器200产生的电磁波传输到控制电路板910。另外，电流传感器950安装在输出端子940上并且起到感测汇流条130中的电流的作用，从而将对应的感测信息发送至控制电路板910。

图7为根据本申请的另一个示例性实施方案的电力转换装置的示意图，图8是根据本申请的又一个示例性实施方案的电力转换装置的示意图。根据示例性实施方案，当电力转换器200需要更大的冷却性能时，第二冷却管320和第五冷却管420可以延伸为如图7所示。由此，第一冷却管310，第二冷却管320，第四冷却管410和第五冷却管420可以配置为具有相同的长度。另外，如图8所示，当使用更多的电力转换器200时，可以通过延伸第二冷却器的第四冷却管410和第五冷却管420而有效地冷却电力转换器。

尽管出于说明的目的已公开了本申请的示例性实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、增加和删减是可能的，并不脱离所附权利要求中所公开的本申请的范围和精神。