冷却汽车电力电子设备的制作方法

冷却汽车电力电子设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年1月14日提交的美国临时申请no.63/137,366的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
3.合同来源
4.本发明是根据美国能源部授予的合同号no.de﹣ac36﹣08go28308在美国政府的支持下完成。美国政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
5.本公开总体上涉及用于冷却汽车中的电力电子模块(或从其去除热量)的方法和装置，其中通过将电力电子模块定位在壳体中、将流体引导到壳体中并使流体撞击到电力电子模块和/或与电力电子模块接触的电连接件上来进行冷却。


背景技术：

6.电力电子模块(或半导体电子模块)是大多数混合动力和电动车辆中的关键电力电子部件。电力电子模块的示例包括绝缘栅双极晶体管模块(igbt模块)、二极管或金属氧化物半导体场效应晶体管模块(mosfet模块)。在逆变器中建立的电力电子模块在整个混合动力或电动车辆中分配能量。提高这些电力电子模块的能效是提高混合动力和电动车辆的能效和电池续航里程的关键。
7.据橡树岭国家实验室称，电力电子设备在混合动力车辆的牵引驱动总成本中占比高达40％。提高车辆电气化程度需要使电驱动车辆(即混合动力和电动车辆)在成本上与传统的汽油和柴油动力车辆相比具有竞争力。降低成本的一种方法是提高汽车电力电子设备的能量密度。电力电子模块会产生大量热量，这需要将热量从电力电子模块中去除，以使电力电子模块和车辆整体正常运行。冷却系统可能很大并增加车辆的重量和成本以及车辆操作的故障点。因此，仍然需要更小、更轻的电力电子元件。


技术实现要素：

8.本公开的一个方面是一种用于使用流体冷却电力电子模块的系统，该系统包括：壳体，该壳体具有厚度并被构造为容纳电力电子模块；成型件，该成型件被构造为延伸穿过该厚度并接触电力电子模块的至少一部分；电连接件，该电连接件被构造为延伸穿过成型件并接触电力电子模块的至少一部分；以及位于壳体内的歧管，其中电力电子模块包括第一侧和第二侧，歧管被构造为引导流体接触第一侧和第二侧，并且流体被配置为接触壳体内部的电力电子模块和电连接件。在一些实施例中，该系统还包括构造为延伸穿过厚度的第一端口和构造为延伸穿过厚度的第二端口，其中流体被构造为通过第一端口进入壳体，并且流体被构造为通过第二端口离开壳体。在一些实施例中，流体包括介电流体。在一些实施例中，介电流体包括合成烃。在一些实施例中，合成烃可以是矿物油、己烷、庚烷、硅油、水、苯、酯、变压器油、全氟烷烃或烷烃中的至少一种。在一些实施例中，成型件被构造为与
厚度形成密封件，并且密封件包括成型件和厚度的互锁槽。在一些实施例中，成型件被构造为接触电力电子模块的第一侧和第二侧。在一些实施例中，电连接件包括延伸穿过成型件的平坦表面，成型件包括至少一条狭槽，并且电连接件延伸穿过狭槽。在一些实施例中，电连接件包括延伸穿过厚度的圆柱形延伸部，圆柱形延伸部被构造为与厚度形成密封件，并且密封件包括圆柱形延伸部和厚度的互锁槽。在一些实施例中，歧管包括第一通道和第二通道，第一通道被构造为将流体引导至电力电子模块的第一侧，并且第二通道被构造为将流体引导至电力电子模块的第二侧。
9.本公开的一方面是一种用于使用流体冷却电力电子模块的系统，该系统包括：被构造为接触电力电子模块的壳体；被构造为延伸穿过壳体并被构造为接触电力电子模块的电连接件；容纳在壳体内的歧管，该歧管具有至少一个喷嘴；以及连接到电力电子模块并基本上平行于歧管定向的板；其中，流体被配置为进入歧管，离开喷嘴，并撞击在板上。在一些实施例中，该系统还包括从板延伸的多个散热片；其中流体被配置为在离开狭槽之后接触多个散热片。在一些实施例中，多个散热片包括至少一个具有椭圆形截面的散热片。在一些实施例中，多个散热片包括至少一个折叠散热片，折叠散热片包括以一角度接合的第一侧和第二侧，并且第一侧和第二侧接触板。在一些实施例中，至少一个折叠散热片包括狭槽，并且该狭槽包括在成所述角度的第一侧和第二侧中的切口。在一些实施例中，该系统包括连接到壳体的第一端口和连接到壳体的第二端口，其中流体被配置为通过第一端口进入壳体，并且流体被配置为通过第二端口离开壳体。
10.本公开的一方面是一种使用流体冷却电力电子模块的方法，该方法包括：将电力电子模块定位在壳体内；和引导流体接触电力电子模块，其中电力电子模块包括第一侧和第二侧，并且引导包括使用歧管来引导流体接触电力电子模块的第一侧和第二侧。在一些实施例中，壳体包括厚度，并且定位包括使成型件延伸穿过该厚度以接触电力电子模块的至少一部分。在一些实施例中，成型件和厚度形成密封件，并且密封件包括成型件和厚度的互锁槽。在一些实施例中，该定位还包括使电连接件延伸穿过成型件以接触电力电子模块的至少一部分并且使电连接件延伸穿过厚度以接触电力电子模块的至少一部分。在一些实施例中，引导还包括允许流体通过第一端口进入壳体、使电力电子模块与流体接触以及允许流体通过第二端口离开壳体。
附图说明
11.在附图的参考图中示出了一些实施例。这里公开的实施例和附图旨在被认为是说明性而不是限制性的。
12.图1示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置。
13.图2示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置的内部视图。
14.图3示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置的后视图。
15.图4a示出了用于使用图1﹣3的流体冷却电力电子模块的第一示例性装置中的一些内部部件，图4b示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的装置的
成型件的后视图。
16.图5示出了根据本公开的一些方面的用于使用图1﹣3的流体冷却电力电子模块的第一示例性装置中的一些内部部件。
17.图6a示出了用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置中的歧管的等距视图，图6b示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置中的歧管的截面图。
18.图7a示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置的分解图，并且图7b示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置中的端口。
19.图8示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第二示例性装置。
20.图9示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第二示例性装置的截面图。
21.图10示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第二示例性装置中的多个散热片。
22.图11示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第二示例性装置中的歧管。
23.图12示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第三示例性装置的外部视图。
24.图13示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第三示例性装置的截面图。
25.图14示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第三示例性装置内的歧管。
26.图15示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第三示例性装置的内部部件的截面图。
27.图16示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第三示例性装置内的散热片。
28.图17示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的方法。
29.图18示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置与现有汽车解决方案相比改进的热性能(如较低的热阻所示)。
30.图19示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第二示例性装置与现有汽车解决方案相比改进的热性能(如较低的热阻所示)。
31.附图标记
32.100
……
第一示例性装置
33.105
……
壳体
34.107
……
外表面
35.110
……
电连接件
36.115
……
端口
37.120
……
成型件
38.125
……
电力电子模块
39.130
……
歧管
40.135
……
管
41.140
……
开口
42.145
……
槽
43.150
……
喷嘴
44.155
……
通道
45.160
……
狭槽
46.165
……
散热片
47.170
……
板
48.200
……
第二示例性装置
49.300
……
第三示例性装置
50.400
……
方法
51.405
……
定位
52.410
……
引导
53.415
……
撞击
具体实施方式
54.本文描述的实施例不必被解释为限于解决此处讨论的任何特定问题或缺陷。说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“一个示例实施例”、“一些实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，将此类特征、结构或特性与其他实施例相关联是在本领域技术人员的知识范围内的，无论是否明确描述。
55.在本文中使用时，术语“基本上”用于表示不一定能够达到精确值。举例来说，本领域普通技术人员将理解，在一些化学反应中，反应物的100％转化是可能的，但不太可能。大多数反应物可以转化为产物并且反应物的转化可以渐近地接近100％转化。因此，尽管从实际角度来看100％的反应物被转化，但从技术角度来看，仍然存在少量且有时难以定义的量。对于化学反应物的这个示例，该量可以相对容易地由用于测试它的仪器的检测限制来定义。然而，在许多情况下，这个量可能不容易定义，因此使用了“基本上”一词。在本发明的一些实施例中，术语“基本上”被定义为接近特定数值或目标在该值或目标的20％、15％、10％、5％、或1％以内。在本发明的其他实施例中，术语“基本上”被定义为接近特定数值或目标在该值或目标的1％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％或0.1％以内。
56.如本文所用，术语“约”用于表示不一定可达到精确值。因此，术语“约”用于表示该不确定性限制。在本发明的一些实施例中，术语“约”用于表示小于或等于特定数值或目标的
±
20％、
±
15％、
±
10％、
±
5％或
±
1％的不确定性限制。在本发明的一些实施例中，术语“约”用于表示小于或等于特定数值或目标的
±
1％、
±
0.9％、
±
0.8％、
±
0.7％、
±
0.6％、
±
0.5％、
±
0.4％、
±
0.3％、
±
0.2％或
±
0.1％的不确定性限制。
57.本公开涉及使用流体冷却电力电子模块。歧管可用于引导流体流动。至少一个热源，例如半导体、开关、晶体管、二极管和/或开关半导体可以封装在如本文所述的示例性装置内。在此描述的示例性装置可以引导冷却流体直接接触电力电子模块和/或电力电子模块的母线。在一些实施例中，冷却流体可以是介电流体(例如传动流体)。在其他实施例中，冷却流体可以是包括乙二醇的混合物。
58.图1示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125(图1中未示出)的第一示例性装置100。图2示出了根据本公开的一些方面的第一示例性装置100的内部视图，图3示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块的第一示例性装置100的后视图。第一示例性装置100可以使电力电子模块125的顶侧和底侧与流体接触。用于使用流体的第一示例性装置100具有壳体105，该壳体105具有厚度107并且容纳电力电子模块125。成型件120延伸穿过厚度107并且接触壳体105内部的电力电子模块125的至少一部分。至少一个电连接件110a延伸穿过成型件120并接触电力电子模块125的至少一部分。歧管130定位在壳体105内并且接触电力电子模块125的两侧(经由上歧管130a和下歧管130b)。歧管130具有通道155和喷嘴150(见图6b)，它们可以引导流体在壳体105内部在两侧上接触电力电子模块125的至少一部分。第一端口115a和第二端口115b可以延伸穿过厚度。第一端口115a可以充当入口并允许流体进入壳体105，而第二端口115b可以充当出口并允许流体离开壳体105。
59.在一些实施例中，成型件120可以与壳体105的厚度107形成密封件，其可以是基本上流体密封的(即，当壳体105容纳流体时基本上没有泄漏)。密封件可以通过成型件120和/或厚度107上的互锁槽145形成(即，密封件可以是机械密封件)。槽145可以使用o形环或其他垫圈材料制成以促进厚度107和成型件120之间的紧密密封。图4﹣5所示的示例成型件120具有基本上矩形截面和基本上椭圆形截面。狭槽160延伸穿过用于电连接件110的成型件以配合通过。狭槽160可以基本上是电连接件的截面的形状并且可以“紧密地”配合以便在成型件120和电连接件110之间形成流体密封或机械密封。
60.图4a示出了根据本公开的一些方面的用于冷却电力电子模块125的第一示例性装置中的一些内部部件。在一些实施例中，成型件120可以接触电力电子模块125的两侧。在一些实施例中，成型件120可以包围电力电子模块125(即，接触电力电子模块125的所有侧面)，如图4a所示。成型件120的后视图在图4b中示出。成型件120具有：槽145，用于与壳体105的厚度107形成密封件；以及狭槽160，其用于电连接件110延伸穿过成型件120。
61.图5示出了根据本公开的一些方面的用于冷却电力电子模块125的第一示例性装置100中的一些内部部件。在一些实施例中，电连接件110可以包括基本上平面的电连接件110a(即，母线)和/或基本上圆柱形的电连接件110b。基本上圆柱形的电连接件110b可以螺栓连接、焊接、螺纹连接、钎焊、烧结或胶合到电力电子模块125，并且可以提供与车辆电动机的电连接。基本上圆柱形的电连接件110b可以具有至少一个槽(未示出)，该槽可以与厚度107互锁以形成流体和/或机械密封。在一些实施例中，o形环或垫圈可存在于槽中以促进密封。基本上平面的电连接件110b可以是直流(dc)或交流(ac)连接。
62.在一些实施例中，电连接件110可以将电力电子模块125连接到车辆的需要电力的其他部分(例如空调系统、导航系统、无线电/声音系统或显示系统)，以及连接到车辆电池和/或电容器。电连接件110可以由基本上导电的材料制成，以便将电(即，能量)传输到车辆
的其他部分。电连接件110a和110b可以接触电力电子模块125的至少一部分。也就是说，电连接件110可以与电力电子模块125热连通和/或电连通。
63.图6a示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第一示例性装置100中的歧管130的等距视图，并且图6b示出了根据本公开的一些方面的沿线a切割的第一示例性装置100中的歧管130的截面图。歧管130包括两个部分(上部130a和下部130b)，它们可以互锁、钎焊、烧结、焊接、胶合、螺纹连接或以其他方式连接。在一些实施例中，两个部分130a和130b可以是单个部件，其可以使用增材制造、3d打印或模制来制造。每个歧管130a和130b均具有多个喷嘴150和通道155，它们可以引导流体撞击(即，以相对高的速度接触)电力电子模块125。图5﹣6中所示的示例性歧管130包含36个喷嘴，不过歧管130可包含更多或更少的喷嘴。图6b所示的示例性歧管130a包含三个通道155，不过歧管130可包含更多或更少的通道155。在一些实施例中，通道155可彼此相对平行(如图6b所示)。在其他实施例中，通道155可能彼此不平行，甚至可能相交。通道155可以是歧管130中的凹部，从而形成流体流动的路径。歧管130容纳可以连接到第一端口115a(即，入口)的管135。管135可以引导来自第一端口115a的流体通过上歧管130a和/或下歧管130b撞击电力电子模块125的一侧或两侧。在撞击到电力电子模块125上之后，流体可以通过第二端口115b离开壳体105。
64.图7a示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第一示例性装置100的分解图，图7b示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第一示例性装置100中的端口。第一示例性装置100包括壳体105，壳体105可以与电连接件110a和110b和/或第一端口115a和/或第二端口115b形成机械和/或流体密封。可以使用端口115a和/或115b上或壳体105上(即，厚度107上)(未示出)的槽145来产生机械和/或流体密封。槽145可以与厚度107互锁以形成垫圈或紧密密封。第一端口115a可以延伸穿过壳体105中的第一开口140a，该第一开口140a可以延伸穿过厚度107。第一开口140a可以连接到歧管130的管135，如图6a所示。第一端口115a还可具有至少一个o形环槽，以允许与厚度107和/或管135形成密封。第二端口115b可延伸穿过壳体105中的第二开口140b，该开口140b可延伸通过厚度107。
65.在一些实施例中，壳体105可以由塑料、陶瓷、金属和/或玻璃纤维材料制成。壳体105可以由能够容纳(即，包围或封闭)电力电子模块125的基本固体材料制成。在一些实施例中，壳体105可以由连接在一起(例如，钎焊、烧结、焊接、胶合、钉合、螺纹连接或互锁)的若干部件制成。在其他实施例中，壳体105可以是单个部件。
66.在一些实施例中，歧管130可以由基本上介电或绝缘的材料制成，例如塑料、陶瓷、玻璃纤维、复合材料、环氧树脂或其混合物。在一些实施例中，歧管130可由基本上导电的材料制成，例如金属(例如，铜、铝)。在一些实施例中，歧管130可以由单独制造的部件制成，这些部件可以使用焊料、铜焊、环氧树脂和/或热界面材料组装、压配和/或接合在一起。
67.在一些实施例中，成型件120可以由基本上介电或绝缘的材料制成，例如塑料、陶瓷、玻璃纤维、复合材料、环氧树脂、橡胶或其混合物。在一些实施例中，成型件120可以包围电连接件110并在壳体105和电连接件110之间形成密封。也就是说，成型件120可以定位在壳体105和电连接件110之间，使得容纳在壳体中的任何流体不会通过电连接件110延伸所穿过的开口泄漏。
68.在第一示例性装置100的一些实施例中，流体可以直接接触电力电子模块125并且流体可以是介电流体。示例性介电流体可以是包含至少一种合成烃的溶液，例如矿物油、己烷、庚烷、硅油、水、苯、酯、变压器油、全氟烷烃、烷烃和/或传动流体。在一些实施例中，流体可以是已经在电力电子设备125系统中使用的介电流体，例如传动流体或电池冷却剂。在一些实施例中，流体可以是制冷剂。第一示例性装置200可以允许电力电子模块125从单侧(即，通过使流体直接接触电力电子模块125的单侧)或从两侧(即，通过使流体直接接触电力电子模块125的两侧)冷却。
69.图8示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第二示例性装置200。类似于第一示例性装置100，第二示例性装置200包括连接到第一端口115a和第二端口115b的壳体105。壳体105可以容纳(即，包围或封闭)电力电子模块125(图8中未示出)。在一些实施例中，挡板(即，延伸部)可存在于壳体105中以引导流体接触电连接件110以进行冷却。电连接件110可以延伸出壳体105。在壳体105内，电连接件110可以接触电力电子模块125。在一些实施例中，多个散热片165(图8中未示出)可以从电连接件110延伸以允许额外的散热。电连接件110可以直接接触流体，以允许将热量从电连接件110移除到流体。第二示例性装置200可以基本上是模块化的。即，第二示例性装置200可用于通过添加额外的壳体105和/或歧管130来冷却多于一个的电力电子模块125。
70.图9示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第二示例性装置200的截面图。图9所示的装置200是沿图8中的线b切割的。装置200包括接触电力电子模块125的壳体105。电连接件110可以延伸穿过壳体105并且可以接触电力电子模块125。歧管130容纳在壳体105内。歧管130可以具有至少一个喷嘴150和通道155。板170可以连接到电力电子模块125。歧管130可以定向成使得喷嘴150将流体引导到板170的表面上。在一些实施例中，多个散热片165可以从板170延伸。流体可以经由第一端口115a和管135进入壳体105，然后流到歧管130，该歧管130可以引导流体通过通道155到达喷嘴150。在离开喷嘴150之后，流体可以撞击在板170上并且可以流过散热片165。
71.图10示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第二示例性装置200中的多个散热片165。在一些实施例中，单独的散热片165可以具有基本上椭圆形的截面。散热片165可以基本上垂直于板170。散热片165可以间隔开，使得流体可以流过散热片165。也可以在第一示例性装置100的一些实施例中使用图10中所示的散热片165。在第一示例性装置100的该实施例中，散热片165可以从电连接件110延伸。
72.图11示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第二示例性装置200中的歧管130。歧管130可以包括至少一个通道155。在一些实施例中，如图11所示，通道155可具有基本上三角形或圆锥形的形状，其中通道155的开口大于通道155的末端。歧管130可包括至少一个喷嘴150。喷嘴150可基本上为圆形或椭圆形(如图11所示)或者可以是基本上矩形或多边形。歧管130可用于引导流体接触或撞击电力电子模块125。在一些实施例中，歧管130可以以流体速度可增加的方式引导流体。
73.在第二示例性装置200的一些实施例中，流体可以直接接触板170而不直接接触电力电子模块125。在这样的实施例中，流体可以基本上是导电的。导电流体的示例可以是包括水和乙二醇或丙二醇的溶液。注意，第二示例性装置200可以允许电力电子模块125从一侧或两侧冷却(即，通过单个板170或通过位于电力电子模块125两侧的至少两个板170)。
74.图12示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第三示例性装置300的外部视图。第三示例性装置300包括容纳电力电子模块125(图12中未示出)的壳体(显示为前壳体105a、第二壳体105b、第三壳体105c和后壳体105d)。前壳体105a具有第一端口115a和第二端口115b。端口115a或115b可用作流体入口，端口115a或115b可用作流体出口。电连接件(即，母线)110从装置300延伸。在一些实施例中，电连接件110可以连接到板170(图12中未示出)或可以接触电力电子模块125的至少一部分。注意，在一些实施例中，第三示例性装置300可以是模块化的并且可以用于冷却多于一个电力电子模块125。不管电力电子模块125的数量如何，前壳体105a和后壳体105d都存在于电力电子模块125的两侧。如果存在多于一个电力电子模块125，则可以使用附加的壳体(例如第二壳体105b和第三壳体105c)。
75.图13示出了根据本公开的一些方面的第三示例性装置300的截面图。图13示出了移除了前壳体105a的装置300，因此可以示出内部部件。成型件120具有两个大通道155。歧管130连接到成型件120并且具有多个通道155。板170位于壳体105b内，该板170连接(即，电连接)到电力电子模块125(未在图13中显示)。多个散热片165从板170延伸并且可以通过歧管130中的喷嘴150看到。在一些实施例中，流体(未示出)可以通过端口115之一进入壳体105。从那里流体可以进入歧管130中的通道155。流体可以通过流过喷嘴150和多个散热片165而撞击在板170上。流体可以通过通道155离开歧管130，然后到达端口115之一。
76.图14示出了根据本公开的一些方面的第三示例性装置300内的歧管130。歧管130可以具有多个通道155。在一些实施例中，通道155可以具有朝向歧管130的侧面的开口。这些开口可以与歧管130的侧部交替。图15中所示的示例性歧管130容纳五个通道155，但是在歧管130中可以使用任意数量的通道155。通道155可以具有多个喷嘴150。喷嘴150可以是延伸穿过歧管130的开口以允许流体流过歧管并撞击板170或电力电子模块125(图14中未示出)。
77.图15示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第三示例性装置300的内部部件的截面图。如图15所示，第三示例性装置300包括具有至少一个端口115的壳体105和成型件120。歧管130位于成型件120内，具有多个通道155。通道155可以容纳至少一个喷嘴150，通过该喷嘴150可以看到多个散热片165。板170在多个散热片165的与歧管130相反的一侧上。电力电子模块125连接到板170的与多个散热片165相反的一侧。
78.图16示出了根据本公开的一些实施例的用于使用流体冷却电力电子模块125的第三示例性装置300内的散热片165。图16所示的散热片165可以在第一示例性装置100或第二示例性装置200中使用，从电连接件110和/或板170延伸。在本文中使用时，散热片165是指基本上组合在一起的单个散热片的阵列。如图16的示例所示，散热片165可以说是“折叠式”或“帐篷状”。在一些实施例中，散热片165可以包括折叠成“手风琴式”以产生多个折叠部的材料片，所述多个折叠部可以是基本对称的，从而允许流体在散热片165的任一侧或两侧流动。在一些实施例中，散热片165包括第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧与各种切口开口一起成角度，由此允许冷却流体进入散热片165和/或在两侧接触散热片165。切口可允许流体进入散热片165并接触板170，然后切口可允许流体离开散热片165。在一些实施例中，散热片165可具有基本上为三角形、方形、圆形或一系列轮廓/形状的轮廓或截面。冷却流体
(未示出)可以在散热片165之间流动并且通过散热片165的“折叠部”下方和/或上方的切口开口。在一些实施例中，散热片165可以是“销”或“刺”并且可以是板170的基本上圆柱形的延伸部。散热片165是板170的传热表面增强件。散热片165可以组装、压配到板170和/或使用钎焊、铜焊、环氧树脂、和/或热界面材料结合到板170。散热片165增强从电力电子模块125到流体(未示出)的传导和对流热传递(即，提高其速度和效率)。在一些实施例中，散热片165可以由诸如铜和/或铝的基本上导电的材料制成。
79.图17图示了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的方法400。方法400可以包括定位405、引导410和撞击415。方法400可以使用本文描述的示例性装置100、200或300中的任一个或者使用本公开的其他实施例来执行。
80.方法400的第一步是将电力电子模块125定位405在壳体105内。在一些实施例中，定位405可以包括将电连接件110延伸穿过壳体105的厚度107以接触电力电子模块125的至少一部分。在一些实施例中，定位405可以包括将电连接件110延伸通过成型件120。在一些实施例中，定位405可以包括将成型件120延伸穿过壳体105的厚度107以接触电力电子模块125的至少一部分。成型件120和厚度107可以使用槽145互锁以形成垫圈或机械密封。
81.方法400的下一步是引导410流体进入歧管130和/或接触电力电子模块125。引导410可以包括使用歧管130来引导(或导向)流体路径以接触电力电子模块125。在一些实施例中，引导410可以导致流体接触电力电子模块125的第一侧和第二侧。在一些实施例中，引导410可以包括允许流体通过第一端口115a进入壳体105，使电力电子模块125与流体接触，并且允许流体通过第二端口115b离开壳体105。在一些实施例中，歧管130可以以显著增加流体速度的方式引导410流体。
82.方法400的下一步是将流体撞击415在电力电子模块125上。在一些实施例中，流体可以直接撞击415在电力电子模块125上(即，流体可以直接接触电力电子模块125)。在一些实施例中，流体可以撞击415在连接到电力电子模块125的板170上。板170可以与电力电子模块125热连通，使得通过撞击415板170导致电力电子模块125上的冷却效果。在一些实施例中，多个散热片165可以从板170延伸并且撞击415可以导致流体接触多个散热片165。
83.本公开描述了能够冷却电力电子模块125的装置，例如绝缘栅双极晶体管模块(igbt模块)、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管模块(mosfet模块)和/或其他电子部件。此处使用的流体(未示出)可以基于所使用装置的设计，以及基于冷却流体是直接接触电力电子模块125还是可以接触非电有源部件。在一些实施例中，例如对于车辆或汽车的电力电子模块，当流体将直接接触电力电子模块125时(例如对于图1﹣7中所示的第一示例性装置100)，流体可以是介电流体。以此方式，可能不需要将新流体引入车辆系统来冷却电力电子模块125。介电流体的示例包括合成烃，例如变压器流体、矿物油、和/或全氟烷烃。在一些实施例中，当流体将不直接接触电力电子模块125(但将接触板170)时，例如在示例性装置200和300中，流体可以是导电流体，例如水乙二醇或丙二醇。
84.图18示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第一示例性装置100与现有汽车解决方案相比改进的热性能(由较低的热阻所示)。如图18所示的图表是使用建模数据生成的，并使用小规模实验进行了验证。星号表示每个装置在大约10l/min的流体流量的性能。图18中所示的图表示出了第一示例性装置100如何具有比现有汽车解决方案显著更低的热阻。例如，第一示例性装置100的热阻比2015bmw i3 ev的冷却
装置低约81％(相比2015bmw i3 ev的大约49mm2k/w的热阻，装置100的热阻约为9mm2k/w)。
85.图19示出了根据本公开的一些方面的用于使用流体冷却电力电子模块125的第二示例性装置200与现有汽车解决方案相比改进的热性能(由较低的热阻所示)。图19所示的图表是使用建模数据生成的，并使用小规模实验进行了验证。星号表示每个装置在大约10l/min的流体流量的性能。图19所示的图表示出了第二示例性装置200如何具有比现有汽车解决方案显著更低的热阻。例如，第二示例性装置200的热阻比2015bmw i3 ev的冷却装置低大约70％。
86.示例
87.示例1.一种使用流体冷却电力电子模块的系统，该系统包括：
88.壳体，所述壳体包括厚度并且被构造为容纳电力电子模块；
89.成型件，所述成型件构造为延伸穿过所述厚度并接触所述电力电子模块的至少一部分；
90.电连接件，所述电连接件被构造为延伸穿过所述成型件并接触所述电力电子模块的至少一部分；和
91.歧管，所述歧管位于所述壳体内；其中：
92.该电力电子模块包括第一侧和第二侧，
93.该歧管被构造为引导流体接触第一侧和第二侧，并且
94.流体被配置为在壳体内部接触电力电子模块和电连接件。
95.示例2.根据示例1的系统，该系统还包括：
96.构造为延伸穿过厚度的第一端口；和
97.构造为延伸穿过厚度的第二端口；其中：
98.流体被配置为通过第一端口进入壳体，并且
99.流体被配置为通过第二端口离开壳体。
100.示例3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一端口被构造为与所述厚度形成密封件。
101.示例4.根据权利要求3所述的系统，其中所述密封件包括至少一个o形环或槽。
102.示例5.根据权利要求2﹣4中任一项所述的系统，其中所述第二端口被构造为与所述厚度形成密封件。
103.示例6.根据权利要求2﹣5中任一项所述的系统，其中所述密封件包括至少一个o形环或槽。
104.示例7.根据示例1﹣6中任一项所述的系统，其中所述流体包括介电流体。
105.示例8.根据示例7所述的系统，其中所述介电流体包括合成烃。
106.示例9.根据示例7或8所述的系统，其中所述介电流体包括矿物油、己烷、庚烷、硅油、水、苯、酯、变压器油、全氟烷烃或烷烃中的至少一种。
107.示例10.根据示例7﹣9中任一项所述的系统，其中所述介电流体包括汽车流体或传动流体。
108.示例11.根据示例1﹣10中任一项所述的系统，其中所述壳体包括塑料、陶瓷或玻璃纤维中的至少一种。
109.示例12.根据示例1﹣11中任一项所述的系统，其中：
110.所述成型件被构造为与所述厚度产生密封件，并且
111.所述密封件包括所述成型件和所述厚度的互锁槽。
112.示例13.根据句示例12所述的系统，其中：
113.密封件包括垫圈或o形环。
114.示例14.根据示例1﹣13中任一项所述的系统，其中成型件被构造为接触电力电子模块的第一侧和第二侧。
115.示例15.根据示例14中任一项所述的系统，其中：
116.电连接件包括延伸穿过成型件的平坦表面。
117.示例16.根据示例15所述的系统，其中电连接件包括至少一个散热片。
118.示例17.根据示例16所述的系统，其中所述至少一个散热片包括椭圆形截面。
119.示例18.根据示例16所述的系统，其中所述至少一个散热片包括折叠结构。
120.示例19.根据示例18所述的系统，其中折叠结构包括至少一个切口。
121.示例20.根据示例1﹣19中任意一项所述的系统，其中：
122.成型件包括至少一个狭槽，并且
123.电连接件延伸穿过狭槽。
124.示例21.根据示例20所述的系统，其中：
125.电连接件包括延伸穿过厚度的圆柱形延伸部。
126.示例22.根据示例21所述的系统，其中电连接件包括至少一个散热片。
127.示例23.根据示例22所述的系统，其中所述至少一个散热片包括椭圆形截面。
128.示例24.根据示例22所述的系统，其中所述至少一个散热片包括折叠结构。
129.示例25.根据示例24所述的系统，其中折叠结构包括至少一个切口。
130.示例26.根据示例1﹣25中任意一项所述的系统，其中：
131.圆柱形延伸部被构造为与厚度形成密封件，并且
132.密封件包括圆柱形延伸部和厚度的互锁槽。
133.示例27.根据示例1﹣26中任意一项所述的系统，其中：
134.歧管包括第一通道和第二通道，
135.第一通道被构造为将流体引导至电力电子模块的第一侧，并且
136.第二通道被构造为将流体引导至电力电子模块的第二侧。
137.示例28.根据示例1﹣27中的任意一项所述的系统，其中所述电连接件包括至少一个母线。
138.示例29.根据示例28所述的系统，其中母线包括铜、铝、银或金中的至少一种。
139.示例30.一种使用流体冷却电力电子模块的系统，该系统包括：
140.壳体，所述壳体被构造为接触电力电子模块；
141.电连接件，所述电连接件被构造为延伸穿过壳体并被构造为接触电力电子模块；
142.歧管，所述歧管容纳在壳体内且具有至少一个喷嘴；和
143.板，所述板连接到电力电子模块并基本上平行于歧管定向；其中：
144.流体被配置为进入歧管，离开喷嘴，并撞击在板上。
145.示例31.根据示例30所述的系统，所述系统进一步包括：
146.多个散热片，所述多个散热片从该板延伸；其中：
147.流体被构造为在离开狭槽之后接触多个散热片。
148.示例32.根据示例31所述的系统，其中所述多个散热片包括具有椭圆形截面的至少一个散热片。
149.示例33.根据示例31所述的系统，其中：
150.多个散热片包括至少一个折叠散热片，
151.折叠散热片包括以一角度连接的第一侧和第二侧，并且
152.第一侧与第二侧接触板。
153.示例34.根据示例31所述的系统，其中：
154.至少一个折叠散热片包括狭槽，并且
155.狭槽包括在成一定角度的第一侧和第二侧中的切口。
156.示例35.根据示例31﹣34中的任意一项所述的系统，其中所述多个散热片包括铜、铝、银或金中的至少一种。
157.示例36.根据示例31﹣35中的任意一项所述的系统，其中流体被配置为接触散热片。
158.示例37.根据示例30﹣36中的任意一项所述的系统，所述系统进一步包括：
159.第一端口，所述第一端口连接到壳体；和
160.第二端口，所述第二端口连接到壳体；其中：
161.流体被配置为通过第一端口进入壳体，并且
162.流体被配置为通过第二端口离开壳体。
163.示例38.根据示例30﹣37中的任意一项所述的系统，其中所述流体包括水乙二醇或水丙二醇。
164.示例39.根据示例30﹣38中的任意一项所述的系统，其中所述壳体包括塑料、陶瓷或玻璃纤维中的至少一种。
165.示例40.根据示例30﹣39中的任意一项所述的系统，其中所述板包括铜、铝、银或金中的至少一种。
166.示例41.根据示例30﹣40中的任意一项所述的系统，其中歧管包括至少一个通道。
167.示例42.根据示例41所述的系统，其中所述通道包括开口和末端，并且所述开口比所述末端宽。
168.示例43.一种使用流体冷却电力电子模块的方法，该方法包括：
169.将电力电子模块定位在壳体内；和
170.引导流体接触电力电子模块；其中：
171.电力电子模块包括第一侧和第二侧，以及
172.引导包括使用歧管引导流体接触电力电子模块的第一侧和第二侧。
173.示例44.根据示例43所述的方法，其中：
174.壳体包括厚度，并且
175.定位包括使得成型件延伸穿过厚度以接触电力电子模块的至少一部分。
176.示例45.根据示例43或44所述的方法，其中：
177.成型件和厚度生成了密封件，并且
178.密封件包括成型件和厚度的互锁槽。
179.示例46.根据示例43﹣45中的任意一项所述的方法，其中：
180.定位包括使得电连接件延伸通过成型件以接触电力电子模块的至少一部分。
181.示例47.根据示例43﹣46中的任意一项所述的方法，其中：
182.定位包括使得电连接件延伸通过厚度以接触电力电子模块的至少一部分。
183.示例48.根据示例43﹣47中的任意一项所述的方法，其中：
184.引导包括：
185.允许流体通过第一端口进入壳体，
186.使电力电子模块与流体接触，以及
187.允许流体通过第二端口离开壳体。
188.示例49.根据示例43﹣48中的任意一项所述的方法，其中所述流体包括介电流体。
189.示例50.根据示例49所述的方法，其中所述介电流体包括矿物油、己烷、庚烷、硅油、水、苯、酯、变压器油、全氟烷烃或烷烃中的至少一种。
190.示例51.根据示例43﹣50中的任意一项所述的方法，所述方法还包括将流体撞击在连接到电力电子模块的板上。
191.示例52.根据示例43﹣51中的任意一项所述的方法，其中：
192.多个散热片从板延伸，并且
193.撞击包括使多个散热片与流体接触。
194.示例53.根据示例52所述的方法，其中所述多个散热片包括具有椭圆形截面的至少一个散热片。
195.示例54.根据示例52所述的方法，其中：
196.多个散热片包括至少一个折叠散热片，
197.折叠散热片包括以一角度连接的第一侧和第二侧，并且
198.第一侧与第二侧接触板。
199.示例55.根据示例52所述的方法，其中：
200.至少一个折叠散热片包括狭槽，并且
201.狭槽包括在成所述角度的第一侧和第二侧中的切口。
202.示例56.根据示例55所述的方法，其中流体被配置为流过狭槽。
203.示例57.根据示例52﹣56中的任意一项所述的方法，其中所述多个散热片包括铜、铝、银或金中的至少一种。
204.示例58.根据示例43﹣57中的任意一项所述的方法，其中所述流体包括水乙二醇或水丙二醇。
205.示例59.根据示例43﹣58中的任意一项所述的方法，其中所述壳体包括塑料、陶瓷或玻璃纤维中的至少一种。
206.示例60.根据示例43﹣59中的任意一项所述的方法，其中所述板包含铜、铝、银或金中的至少一种。已经出于说明和描述的目的呈现了前述讨论和示例。前述内容并非旨在将方面、实施例或构造限制为本文公开的一种或多种形式。例如，在前述详细描述中，为了简化本公开，在一个或多个实施例、构造或方面中将方面、实施例或构造的各种特征组合在一起。这些方面、实施例或构造的特征可以在不同于以上讨论的那些方面、实施例或构造的替代方面、实施例或构造中组合。该公开方法不应被解释为反映这些方面、实施例或构造需要
比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如以下权利要求所反映的那样，创造性方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征、构造、或方面。虽然已经讨论了常规技术的某些方面以促进本发明的一些实施例的公开，但申请人决不否认这些技术方面，并且预期要求保护的发明可以包括这里讨论的常规技术方面中的一个或多个。因此，以下权利要求特此并入本详细说明中，其中每个权利要求作为单独的方面、实施例或构造独立存在。