本公開涉及用于汽車的電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的電力電子系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如電池電動(dòng)車輛(bev)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(phev)和全混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(fhev)的車輛包括牽引電池組件，以用作一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)的能量源。牽引電池包括用于協(xié)助管理車輛性能和操作的部件和系統(tǒng)。電力逆變器電連接在電池和電機(jī)之間，以將來自電池的直流電轉(zhuǎn)換為與電機(jī)兼容的交流電。電力逆變器還可用作整流器，以將來自電機(jī)的交流電轉(zhuǎn)換為與電池兼容的直流電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種電力電子組件包括：多個(gè)電力模塊，每個(gè)電力模塊具有主體、功率級(jí)以及冷卻劑通道，所述功率級(jí)設(shè)置在主體中并具有相對(duì)的主側(cè)，所述冷卻劑通道在鄰近于所述主側(cè)中的一個(gè)的位置處限定于主體中。所述多個(gè)電力模塊被布置成堆，使得冷卻劑通道與功率級(jí)交錯(cuò)。主體中的至少一個(gè)限定通路，所述通路在相鄰的冷卻劑通道之間延伸以按照流體連通的方式將相鄰的冷卻劑通道連接。

根據(jù)另一實(shí)施例，一種電力電子組件包括：多個(gè)電力模塊，每個(gè)電力模塊包括設(shè)置在主體中的功率級(jí)。所述主體具有后部和限定流體通道的前部，所述流體通道具有限定第一端口的底板，第一端口經(jīng)由在第一端口和限定于所述后部中的第二端口之間延伸的通路而流體地連接到第二端口。所述多個(gè)電力模塊被堆疊為使得從第二端口中的一個(gè)排出的流體立刻進(jìn)入到流體通道中的一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述主體中的每個(gè)還限定在前部和后部之間延伸的另一通路。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)所述多個(gè)電力模塊中的至少一個(gè)而言，第一端口和第二端口相對(duì)于彼此軸向地偏移，使得電力模塊的通路以相對(duì)于前部?jī)A斜的角度延伸穿過主體。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，功率級(jí)中的每個(gè)還包括主側(cè)，所述主側(cè)形成流體通道中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)流體通道的底板的至少一部分，使得冷卻劑直接跨越所述主側(cè)循環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電力電子組件還包括：電容器組，電連接到功率級(jí)中的每個(gè)；柵極驅(qū)動(dòng)板，電連接到所述功率級(jí)中的每個(gè)。

根據(jù)又一實(shí)施例，一種用于電力逆變器的電力模塊組件包括：第一電力模塊和第二電力模塊，每個(gè)電力模塊包括封裝于具有前側(cè)和后側(cè)的主體中的功率級(jí)。所述第一電力模塊和第二電力模塊被布置成堆，使得第一電力模塊的后側(cè)被設(shè)置為抵靠第二電力模塊的前側(cè)。冷卻劑腔凹入到主體中的至少一個(gè)中，被設(shè)置在功率級(jí)之間，并被布置為使流體循環(huán)以冷卻功率級(jí)。主體中的每個(gè)還限定在前側(cè)和后側(cè)之間延伸的通路并具有開口至所述冷卻劑腔中的端口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑腔凹入到第二電力模塊的前側(cè)中并包括底板和側(cè)壁，所述側(cè)壁在前側(cè)和底板之間延伸，第二電力模塊的通路包括由底板限定的第一端口和由第二電力模塊的后側(cè)限定的第二端口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一端口和第二端口相對(duì)于彼此軸向地偏移，使得第二電力模塊的通路以相對(duì)于前側(cè)傾斜的角度延伸穿過主體。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一電力模塊還包括在冷卻劑腔的周界之外的位置處在前側(cè)和后側(cè)之間延伸的另一通路。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一電力模塊和第二電力模塊基本相同。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一電力模塊和第二電力模塊不同。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一電力模塊的通路設(shè)置在功率級(jí)的頂部和第一電力模塊的頂部之間，第二電力模塊的通路設(shè)置在功率級(jí)的底部和第二電力模塊的底部之間。

附圖說明

圖1是示例性混合動(dòng)力車輛的示意圖。

圖2是可變電壓轉(zhuǎn)換器和電力逆變器的示意圖。

圖3是電力逆變器的透視圖。

圖4是電力逆變器的電力模塊組件的透視圖。

圖5是功率級(jí)的透視圖。

圖6a是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電力模塊的透視圖。

圖6b是圖6a的電力模塊的后視圖。

圖6c是圖6a的電力模塊的前視圖。

圖7是圖4的電力模塊組件的一部分的側(cè)視圖。

圖8是圖4的電力模塊組件的端蓋(endcap)的透視圖。

圖9是另一電力模塊組件的側(cè)視圖。

圖10a是圖9的電力模塊組件的第一組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的前視圖。

圖10b是所述第一組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的后視圖。

圖11a是圖9的電力模塊組件的第二組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的前視圖。

圖11b是所述第二組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的后視圖。

圖12是圖9的電力模塊組件的端板(endplate)中的一個(gè)的后視圖。

圖13是圖9的電力模塊組件的端板中的另一個(gè)的前視圖。

圖14是又一電力模塊組件的透視圖。

圖15是圖14的電力模塊組件的示例性冷卻劑回路的示意性示圖。

圖16a是圖14的電力模塊組件的第一組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的前視圖。

圖16b是所述第一組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的后視圖。

圖17a是圖14的電力模塊組件的第二組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的前視圖。

圖17b是所述第二組模塊中的電力模塊中的一個(gè)的后視圖。

圖18是圖14的電力模塊組件的側(cè)視圖。

圖19是圖14的電力模塊組件的端板的透視圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的實(shí)施例僅為示例，其它實(shí)施例可采取多種形式和替代形式。附圖無(wú)需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，參照任一附圖說明和描述的各個(gè)特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中說明的特征組合以產(chǎn)生未明確說明或描述的實(shí)施例。所說明的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

在圖1中示出了phev的示例，并且phev的示例在此總體上稱為車輛16。車輛16包括傳動(dòng)裝置12，并且車輛16在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)20的輔助下由至少一個(gè)電機(jī)18推進(jìn)。電機(jī)18可以是在圖1中被示出為“馬達(dá)”18的交流(ac)電動(dòng)馬達(dá)。電機(jī)18接收電力并提供用于車輛推進(jìn)的扭矩。電機(jī)18還可用作發(fā)電機(jī)，以通過再生制動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

傳動(dòng)裝置12可以是動(dòng)力分流式構(gòu)造(power-splitconfiguration)。傳動(dòng)裝置12包括第一電機(jī)18和第二電機(jī)24。第二電機(jī)24可以是在圖1中被示出為“發(fā)電機(jī)”24的ac電動(dòng)馬達(dá)。與第一電機(jī)18類似，第二電機(jī)24接收電力并提供輸出扭矩。第二電機(jī)24還用作發(fā)電機(jī)，以用于將機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電力并優(yōu)化通過傳動(dòng)裝置12的動(dòng)力流。在其它實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置不具有動(dòng)力分流式構(gòu)造。

傳動(dòng)裝置12可包括行星齒輪單元26，行星齒輪單元26包括中心齒輪28、行星齒輪架30和環(huán)形齒輪32。中心齒輪28連接到第二電機(jī)24的輸出軸，用于接收發(fā)電機(jī)扭矩。行星齒輪架30連接到發(fā)動(dòng)機(jī)20的輸出軸，用于接收發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。行星齒輪單元26將發(fā)電機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩組合，并提供環(huán)形齒輪32上的組合輸出轉(zhuǎn)矩。行星齒輪單元26用作不具有任何固定傳動(dòng)比或“階梯”傳動(dòng)比的無(wú)級(jí)變速器。

傳動(dòng)裝置12還可包括單向離合器(o.w.c.)和發(fā)電機(jī)制動(dòng)器33。o.w.c.連接到發(fā)動(dòng)機(jī)20的輸出軸，以僅允許輸出軸沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。o.w.c.防止傳動(dòng)裝置12反向驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20。發(fā)電機(jī)制動(dòng)器33連接到第二電機(jī)24的輸出軸。發(fā)電機(jī)制動(dòng)器33可被啟用以進(jìn)行“制動(dòng)”或者防止第二電機(jī)24的輸出軸和中心齒輪28的旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，o.w.c.和發(fā)電機(jī)制動(dòng)器33可被去除并由用于發(fā)動(dòng)機(jī)20和第二電機(jī)24的控制策略來代替。

傳動(dòng)裝置12還可包括具有中間齒輪的副軸，所述中間齒輪包括第一齒輪34、第二齒輪36和第三齒輪38。行星輸出齒輪40連接到環(huán)形齒輪32。行星輸出齒輪40與第一齒輪34嚙合，以在行星齒輪單元26和副軸之間傳輸扭矩。輸出齒輪42連接到第一電機(jī)18的輸出軸。輸出齒輪42與第二齒輪36嚙合，以在第一電機(jī)18和副軸之間傳輸扭矩。傳動(dòng)裝置輸出齒輪44連接到驅(qū)動(dòng)軸46。驅(qū)動(dòng)軸46通過差速器50連接到一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪48。傳動(dòng)裝置輸出齒輪44與第三齒輪38嚙合，以在傳動(dòng)裝置12和驅(qū)動(dòng)輪48之間傳輸扭矩。

車輛16包括能量?jī)?chǔ)存裝置，諸如，用于儲(chǔ)存電能的牽引電池52。電池52是能夠輸出電力以操作第一電機(jī)18和第二電機(jī)24的高電壓電池。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)18和第二電機(jī)24作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電池52還從第一電機(jī)18和第二電機(jī)24接收電力。電池52是由多個(gè)電池模塊(未示出)組成的電池組，其中，每個(gè)電池模塊包括多個(gè)電池單元(未示出)。車輛16的其它實(shí)施例考慮不同類型的能量?jī)?chǔ)存裝置，諸如，補(bǔ)充或取代電池52的電容器和燃料單元(未示出)。高電壓總線將電池52電連接到第一電機(jī)18和第二電機(jī)24。

車輛包括用于控制電池52的電池能量控制模塊(becm)54。becm54接收指示車輛狀況和電池狀況(諸如，電池溫度、電壓和電流)的輸入。becm54計(jì)算并估計(jì)電池參數(shù)，諸如電池荷電狀態(tài)和電池功率容量。becm54向其它車輛系統(tǒng)和控制器提供指示電池荷電狀態(tài)(bsoc)和電池功率容量(pcap)的輸出(bsoc,pcap)。

車輛16包括dc-dc轉(zhuǎn)換器或可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)10和逆變器56。vvc10和逆變器56電連接在牽引電池52與第一電機(jī)18之間以及電池52與第二電機(jī)24之間。vvc10“提升”或增大由電池52提供的電力的電勢(shì)。根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，vvc10還“拉低”或減小提供給電池52的電力的電勢(shì)。逆變器56將由主電池52(通過vvc10)供應(yīng)的dc電力轉(zhuǎn)換為用于操作電機(jī)18和電機(jī)24的ac電力。逆變器56還將由電機(jī)18和電機(jī)24提供的ac電力整流為用于對(duì)牽引電池52進(jìn)行充電的dc電力。傳動(dòng)裝置12的其它實(shí)施例包括多個(gè)逆變器(未示出)，諸如，一個(gè)逆變器與電機(jī)18和電機(jī)24中的每個(gè)電機(jī)相關(guān)聯(lián)。vvc10包括電感器組件14。

傳動(dòng)裝置12包括用于控制電機(jī)18和24、vvc10以及逆變器56的傳動(dòng)裝置控制模塊(tcm)58。除此之外，tcm58被配置為監(jiān)測(cè)電機(jī)18和電機(jī)24的位置、轉(zhuǎn)速和功耗。tcm58還監(jiān)測(cè)vvc10和逆變器56內(nèi)的多個(gè)位置處的電參數(shù)(例如，電壓和電流)。tcm58向其它車輛系統(tǒng)提供與這些信息對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。

車輛16包括車輛系統(tǒng)控制器(vsc)60，vsc60與其它車輛系統(tǒng)和控制器進(jìn)行通信，以協(xié)調(diào)它們的功能。盡管vsc60被示出為單個(gè)控制器，但是vsc60可包括多個(gè)控制器，所述多個(gè)控制器可被用于根據(jù)總體的車輛控制邏輯或軟件來控制多個(gè)車輛系統(tǒng)。

車輛控制器(包括vsc60和tcm58)通常包括任意數(shù)量的微處理器、asic、ic、存儲(chǔ)器(例如，閃存、rom、ram、eprom和/或eeprom)以及軟件代碼，以彼此協(xié)作執(zhí)行一系列操作?？刂破鬟€包括預(yù)定數(shù)據(jù)或“查找表”，所述預(yù)定數(shù)據(jù)或“查找表”是基于計(jì)算和測(cè)試數(shù)據(jù)的并且存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)。vsc60通過使用常見的總線協(xié)議(例如，can和lin)的一個(gè)或更多個(gè)有線或無(wú)線車輛連接來與其它車輛系統(tǒng)和控制器(例如，becm54和tcm58)進(jìn)行通信。vsc60接收表示傳動(dòng)裝置12的當(dāng)前位置(例如，駐車擋、倒車擋、空擋或行駛擋)的輸入(prnd)。vsc60還接收表示加速踏板位置的輸入(app)。vsc60向tcm58提供表示期望的車輪扭矩、期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)制動(dòng)器命令的輸出，并且向becm54提供接觸器控制。

車輛16包括用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)20的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ecm)64。vsc60向ecm64提供輸出(期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩)，所述輸出是基于包括app的若干個(gè)輸入信號(hào)的并且與駕駛員對(duì)車輛推進(jìn)的請(qǐng)求相對(duì)應(yīng)。

如果車輛16是phev，則電池52可經(jīng)由充電端口66周期性地從外部電源或電網(wǎng)接收ac電能。車輛16還包括從充電端口66接收ac電能的車載充電器68。車載充電器68是將接收到的ac電能轉(zhuǎn)換為適于對(duì)電池52充電的dc電能的ac/dc轉(zhuǎn)換器。進(jìn)而，充電器68在再充電期間向電池52供應(yīng)dc電能。盡管按照phev16的情境來示出和描述，但是應(yīng)該理解的是，逆變器56可在其它類型的電動(dòng)車輛(諸如，hev或bev)上實(shí)現(xiàn)。

參照?qǐng)D2，示出了vvc10和逆變器56的電路圖。vvc10可包括具有基于晶體管的開關(guān)布置(諸如半橋)的一個(gè)或更多個(gè)功率級(jí)。每個(gè)功率級(jí)包括用于提升輸入電壓(vbat)以提供輸出電壓(vdc)的第一開關(guān)單元70和第二開關(guān)單元72。第一開關(guān)單元70可包括第一晶體管74，第一晶體管74以極性對(duì)調(diào)(反并聯(lián))的方式并聯(lián)連接到第一二極管76。第二開關(guān)單元72可包括反并聯(lián)連接到第二二極管80的第二晶體管78。每個(gè)晶體管74、78都可以是任何類型的可控開關(guān)(例如，絕緣柵雙極型晶體管(igbt)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet))。另外，每個(gè)晶體管74、78都可由tcm58單獨(dú)控制。電感器組件14被示出為串聯(lián)連接在牽引電池52與開關(guān)單元70、72之間的輸入電感器。當(dāng)供應(yīng)電流時(shí)，電感器14產(chǎn)生磁通。當(dāng)流經(jīng)電感器14的電流變化時(shí)，產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)并感應(yīng)出電壓。vvc10的其它實(shí)施例包括替代的電路配置。

逆變器56可包括堆疊在組件中的具有基于晶體管的開關(guān)布置(諸如半橋)的多個(gè)功率級(jí)。半橋中的每個(gè)可包括連接至來自電池的正dc節(jié)點(diǎn)的正dc引線84以及連接至來自電池的負(fù)dc節(jié)點(diǎn)的負(fù)dc引線86。半橋82中的每個(gè)還可包括第一開關(guān)單元88和第二開關(guān)單元90。第一開關(guān)單元88可包括反并聯(lián)連接至第一二極管94的第一晶體管92。第二開關(guān)單元90可包括反并聯(lián)連接至第二二極管98的第二晶體管96。第一晶體管92和第二晶體管96可以是igbt或fet。半橋82中的每個(gè)的第一開關(guān)單元88和第二開關(guān)單元90將電池的dc電力轉(zhuǎn)換為在ac引線100處輸出的單相ac電力。ac引線100中的每個(gè)電連接至馬達(dá)18或發(fā)電機(jī)24。

在示出的實(shí)施例中，vvc10包括兩個(gè)功率級(jí)，逆變器包括9個(gè)功率級(jí)(三個(gè)用于發(fā)電機(jī)24，六個(gè)用于馬達(dá)18)。在其它實(shí)施例中，vvc10包括一個(gè)功率級(jí)，逆變器包括六個(gè)功率級(jí)(三個(gè)用于發(fā)電機(jī)24，三個(gè)用于馬達(dá)18)。vvc的功率級(jí)和逆變器的功率級(jí)可以是相同的部件，并且通常被稱作功率級(jí)82。vvc的功率級(jí)和逆變器的功率級(jí)均可被布置在共同的堆(stack)中。

參照?qǐng)D3，車輛電力逆變器56可安裝在車輛部件111(諸如車身結(jié)構(gòu)、車架構(gòu)件或動(dòng)力傳動(dòng)部件)上。電力逆變器56可包括電力模塊組件113，電力模塊組件113與柵極驅(qū)動(dòng)板114、電容器組116及控制板118電連接。電力模塊組件113可包括多個(gè)電力模塊，所述多個(gè)電力模塊按照陣列堆疊且各個(gè)均具有以功率級(jí)封裝的一個(gè)或更多個(gè)半橋。

圖4至圖19及相關(guān)論述描述示例性電力模塊組件及其各自的部件。電力模塊組件可以是電力電子系統(tǒng)(諸如電力逆變器)的一部分。參照?qǐng)D4，示例性的電力模塊組件120包括布置成堆的多個(gè)電力模塊122。電力模塊組件120包括限定所述堆的一端的第一電力模塊124和限定所述堆的另一端的最末電力模塊126。第一端板128抵靠第一電力模塊124設(shè)置，第二端板130抵靠最末電力模塊126設(shè)置。端板協(xié)作以?shī)A住所述堆并且可提供壓縮力以幫助所述堆結(jié)合在一起。電力模塊組件120可通過粘合劑、支架或延伸穿過電力模塊組件的緊固件而緊固在一起。電力模塊122可全部是相同的電力模塊，或者電力模塊組件120可包括不同的兩組或更多組電力模塊。

參照?qǐng)D5，電力模塊122中的每個(gè)包括功率級(jí)132，功率級(jí)132包含半導(dǎo)體器件。功率級(jí)132中的每個(gè)可包括相對(duì)的主側(cè)110、相對(duì)的副側(cè)112、頂部138和底部140。功率級(jí)132還包括正極dc電力端子142、負(fù)極dc電力端子144、ac電力端子146以及與功率級(jí)132的半導(dǎo)體器件電連接的信號(hào)引腳148。端子和信號(hào)引腳的位置可根據(jù)實(shí)施例而變化，并且不限于示出的配置。例如，信號(hào)引腳148可位于左副側(cè)上，端子142、144和146可位于右副側(cè)上。第一板150限定主側(cè)110中的一個(gè)的外表面，第二板152限定功率級(jí)132的主側(cè)110中的另一個(gè)。板150和板152可以是金屬的、塑料的、復(fù)合材料的或其組合的。功率級(jí)132的半導(dǎo)體器件可由環(huán)氧樹脂154或其它填料填充，以使半導(dǎo)體器件與板以及其它部件電隔離。

參照?qǐng)D4、圖6a至圖6c和圖7，電力模塊122中的每個(gè)可包括主體156，主體156具有沿著邊緣互相連接的前部158、后部160、右側(cè)162、左側(cè)164、頂部166和底部168。功率級(jí)132至少部分地設(shè)置在所述主體中。主體156可以是封裝功率級(jí)132的聚合物或環(huán)氧樹脂。功率級(jí)132的多個(gè)部分可通過主體156的一個(gè)或更多個(gè)側(cè)而暴露。例如，端子和信號(hào)引腳可延伸穿過右側(cè)162和左側(cè)164，主側(cè)110可通過前部158和后部160而暴露。

電力模塊122可以布置成堆，其中，一個(gè)電力模塊122的前部158抵靠相鄰的電力模塊的后部進(jìn)行設(shè)置且所述一個(gè)電力模塊122的后部160抵靠另一相鄰的電力模塊的前部進(jìn)行設(shè)置。可在鄰接的電力模塊之間設(shè)置墊片或其他密封裝置，以密封所述堆。

可在電力模塊122中限定冷卻劑回路，以使冷卻劑(諸如乙二醇混合物)跨穿功率級(jí)132進(jìn)行循環(huán)，從而冷卻半導(dǎo)體器件。端板128和端板130以及電力模塊122包括按照流體連通而相互連接的端口、通路(passageway)和通道(channel)，以形成冷卻劑回路。冷卻劑回路可以并聯(lián)設(shè)置、串聯(lián)設(shè)置或者以兩者的組合來設(shè)置。

圖6a至圖6c中示出的電力模塊122是針對(duì)串聯(lián)冷卻劑回路而設(shè)計(jì)的。在所示出的示例中，電力模塊122全部相同(即，被設(shè)計(jì)為完全相同)。每個(gè)電力模塊122可限定通過前部158界定的冷卻劑通道172。冷卻劑通道172包括底板(floor)178和側(cè)壁180，側(cè)壁180在前部158的外表面170和底板178之間延伸。功率級(jí)132可布置在主體156中，使得底板178的一部分通過第一板150而形成。這允許冷卻劑直接跨越第一板循環(huán)，以通過消除冷卻劑和功率級(jí)132之間的熱阻而提高冷卻效率。

冷卻劑通道172還可包括第一端174和第二端176。第一端174是冷卻劑接收區(qū)域并且是冷卻劑進(jìn)入到冷卻劑通道172中的位置。交叉通路182被限定在主體156中并在前部158和后部160之間延伸，以流體連通的方式將相鄰的冷卻劑通道相連接。注意：即使底板178是從前部的最外表面170向內(nèi)凹進(jìn)的，但是底板178也被認(rèn)為是前部158的一部分。交叉通路182包括進(jìn)入端口184和排出端口186，進(jìn)入端口184在冷卻劑通道的第二端176附近通過底板178限定，排出端口186通過后部160限定。交叉通路182對(duì)角地延伸穿過主體156(即，通路按照相對(duì)于前部或后部?jī)A斜的角度而延伸穿過所述主體)，從而使得進(jìn)入端口184和排出端口186相對(duì)于彼此軸向地偏移，以使端口處于主體156的縱向中心線188的相對(duì)側(cè)。在其他實(shí)施例中，交叉通路182可對(duì)角地延伸以使得端口位于主體156的橫向中心線190的相對(duì)側(cè)。對(duì)角地延伸的交叉通路182允許冷卻劑在中心線188的同一側(cè)進(jìn)入電力模塊122中的每個(gè)以及從電力模塊122中的每個(gè)排出。在所示出的實(shí)施例中，排出端口186與冷卻劑接收區(qū)域(第一端)174軸向地對(duì)準(zhǔn)。這允許所有的電力模塊122都相同，從而可降低成本。

排出端口186中的每個(gè)被設(shè)置為緊挨著相鄰的冷卻劑通道的第一端174。后部160可為基本平坦的或者可包括與冷卻劑通道172的溝道(channeling)相匹配的溝道。在組裝時(shí)，后部160與相鄰的電力模塊122的前部158相配合，以提供冷卻劑通道172的頂板。功率級(jí)132可設(shè)置在主體156中，使得第二板152形成后部160的外表面的一部分。在一些實(shí)施例中，第二板152可與后部的外表面192齊平。在此使用的“基本齊平”被解釋為意味著兩個(gè)表面偏移為小于或等于兩毫米。這使得第二板152與循環(huán)通過冷卻劑通道172的冷卻劑直接接觸。

冷卻劑通道172可以是u形的：第一端174和第二端176設(shè)置于功率級(jí)132的頂部138之上，并具有從第一端延伸跨過功率級(jí)132到達(dá)功率級(jí)132的底部140附近的拐角部的第一段以及從所述拐角部延伸到第二端176的第二段。在其他實(shí)施例中，例如，通道可以是直的、z形的或者w形的。

電力模塊122中的每個(gè)還可限定返回通路194，返回通路194以基本垂直于前部或后部的角度在前部158和后部160之間延伸。返回通路194中的每個(gè)彼此對(duì)準(zhǔn)，以產(chǎn)生軸向地延伸穿過所述堆的返回管路。返回通路194是可選的，并且只有在期望使電力模塊組件120在同一端板流體連通時(shí)才需要返回通路194。在所示出的實(shí)施例中，第一端板128包括入口端口200和出口端口202。端口200和端口202與熱管理系統(tǒng)的供應(yīng)和返回線路連接。入口端口200可與第一電力模塊124的冷卻劑接收區(qū)域174軸向地對(duì)準(zhǔn)，出口端口202可以與第一電力模塊124的返回通路194對(duì)準(zhǔn)。

參照?qǐng)D8，第二端板130可限定冷卻劑通道204，以將冷卻劑從最末電力模塊126的排出端口186引導(dǎo)到最末電力模塊126的返回通路194。在省去所述返回通路的實(shí)施例中，第二端板包括與排出端口對(duì)準(zhǔn)并連接到熱管理系統(tǒng)的返回線路的出口端口。冷卻劑通道204包括底板210和側(cè)壁212，底板210從第二端板130的外表面214凹入，側(cè)壁212在底板210和外表面214之間延伸。冷卻劑通道204還包括第一端206和第二端208，第一端206接收從最末電力模塊126的排出端口186流出的流體，第二端208被設(shè)置為與最末電力模塊126的返回通路194相鄰。

參照?qǐng)D9、圖10a至圖10b和圖11a至圖11b，另一電力模塊組件250包括多個(gè)電力模塊，所述多個(gè)電力模塊布置成堆且被夾持在一對(duì)端板256和258之間。電力模塊組件250可包括在所述堆中交替布置的第一組電力模塊(a模塊)252和第二組電力模塊(b模塊)254。a模塊252和b模塊254可具有相同的封裝和形狀，但可具有不同形狀的冷卻劑通道和/或不同的通路位置。沿著所述堆的長(zhǎng)度，所述堆的順序可以是a、b、a、b等等。所述堆可以根據(jù)模塊的數(shù)量而以a模塊或者b模塊結(jié)束。在本示例中，第一電力模塊259是a模塊，最末電力模塊261也是a模塊。模塊中的每個(gè)包括可與上述功率級(jí)132相似的功率級(jí)280。

a模塊252中的每個(gè)可包括主體260，主體260具有前部262、后部264、頂部266、底部268和側(cè)部269。b模塊254中的每個(gè)可包括主體270，主體270具有前部272、后部274、頂部276、底部278和側(cè)部279。主體可限定與相鄰的主體相互連接的特征，從而限定延伸穿過所述堆的冷卻劑回路。所示出的冷卻劑回路是串聯(lián)布置的。第一端板256可限定出口端口255和入口端口(不可見)，出口端口255和入口端口連接到熱管理系統(tǒng)的供應(yīng)和返回線路。

a模塊252中的每個(gè)還可包括限定于前部262中的前部冷卻劑通道286和限定于后部264中的后部冷卻劑通道298。前部冷卻劑通道286從前部262的外表面288凹入，并且包括底板290和側(cè)壁292，側(cè)壁292在底板290和外表面288之間延伸。后部冷卻劑通道298從后部264的外表面304凹入，并且包括底板300和側(cè)壁302，側(cè)壁302在底板300和外表面304之間延伸。在主體260中可布置功率級(jí)280，從而使得第一板282形成底板290的一部分，第二板284形成底板300的一部分，以允許冷卻劑直接跨越功率級(jí)280流動(dòng)。第一通路310是由主體260限定的并且在前部262和后部264之間延伸。第一通路310可處于頂部266和功率級(jí)280的頂部之間。通路310包括進(jìn)入端口312和排出端口314，進(jìn)入端口312在前部冷卻劑通道286的第二端296處限定在底板290中，排出端口314在后部冷卻劑通道298的第一端306處限定在底板300中。第一通路310穿過主體260直線地延伸，使得通路310的軸向中心線基本垂直于主體260的前部和/或后部。

b模塊254中的每個(gè)還可包括限定于前部272中的前部冷卻劑通道316和限定于后部274中的后部冷卻劑通道326。前部冷卻劑通道316從前部272的外表面336凹入，并且包括底板322和側(cè)壁324，側(cè)壁324在底板322和外表面336之間延伸。后部冷卻劑通道326從后部274的外表面338凹入，并且包括底板332和側(cè)壁334，側(cè)壁334在底板332和外表面338之間延伸。在主體270中可布置功率級(jí)280，從而使得第一板282形成底板322的一部分，第二板284形成底板332的一部分，以允許冷卻劑直接跨越功率級(jí)280流動(dòng)。第二通路340是通過主體270限定的并且在前部272和后部274之間延伸。第二通路340可處于底部278和功率級(jí)280的底部之間。第二通路340包括進(jìn)入端口342和排出端口344，進(jìn)入端口342在前部冷卻劑通道316的第二端320處限定在底板322中，排出端口344在后部冷卻劑通道326的第一端328處限定在底板332中。第二通路340可穿過主體270直線地延伸，使得第二通路340的軸向中心線基本垂直于主體270的前部和/或后部。在一些實(shí)施例中，例如，如圖6a中所示，a模塊252和b模塊254可僅在模塊的一側(cè)包括冷卻劑通道。

模塊可被堆疊為使得a模塊252中的一個(gè)的前部262設(shè)置為抵靠相鄰的b模塊254的后部274，a模塊的后部264設(shè)置為抵靠另一相鄰的b模塊的前部272。在堆疊時(shí)，相鄰的前部冷卻劑通道和后部冷卻劑通道配合以形成與模塊相互交錯(cuò)的冷卻劑腔346。前部冷卻劑通道和后部冷卻劑通道被形成為在堆疊時(shí)彼此對(duì)準(zhǔn)。例如，前部冷卻劑通道286是后部冷卻劑通道298的鏡像。

通路310和340通過提供延伸穿過模塊的流體管路而以流體連通的方式將冷卻劑腔346彼此連接。在操作期間，例如，冷卻劑從第一冷卻劑腔346a經(jīng)由冷卻劑通路310a排出。冷卻劑通路310a的排出端口314與前部冷卻劑通道316a的接收區(qū)域318相對(duì)。所述接收區(qū)域不包含端口，迫使冷卻劑跨越功率級(jí)280大體向下流動(dòng)至冷卻劑通路340a的進(jìn)入端口342。接著，冷卻劑經(jīng)過冷卻劑通路340a流動(dòng)至下一個(gè)冷卻劑腔，并沿著所述堆的長(zhǎng)度這樣流下去。

模塊的通道、端口和通路可被設(shè)置為使得冷卻劑沿著前部按照第一方向流動(dòng)并且沿著后部按照與第一方向大致相反的第二方向流動(dòng)。例如，對(duì)于a模塊252中的每個(gè)而言，冷卻劑沿著后部264從頂部大體流向底部，并且沿著前部262從底部大體流向頂部。b模塊254可是相反的，冷卻劑沿著前部272從頂部大體流向底部，并且沿著后部274從底部大體流向頂部。不同于流體的各個(gè)分子的瞬時(shí)流向，在此所使用的術(shù)語(yǔ)“大體流向”描述的是冷卻劑的整體流向。例如，盡管存在一些冷卻劑分子可能流向左部、右部或在從頂部入口端口流向底部出口端口的行程期間沿對(duì)角線流動(dòng)的事實(shí)，但是跨過后部264的冷卻劑流動(dòng)是大體向下的。

在一些實(shí)施例中，入口端口和出口端口可設(shè)置在同一端板(諸如第一端板256)中。當(dāng)端口位于同一端板中時(shí)，需要返回管路348以使冷卻劑從最末電力模塊261循環(huán)返回至設(shè)置在第一端板256上的出口端口。返回管路348可由多個(gè)返回通路350構(gòu)成。通路中的每一個(gè)是限定通過模塊的且在相對(duì)應(yīng)的前部和后部之間延伸。與其他通路310、340不同的是，返回通路350在a模塊和b模塊兩者上可處于相同的位置。

參照?qǐng)D12，第一端板256限定冷卻劑通道360，冷卻劑通道360與第一電力模塊259的前部冷卻劑通道286相互配合以限定第一冷卻劑腔346a。冷卻劑通道360可與其他冷卻劑通道類似地凹入到第一端板中。冷卻劑通道360包括與入口端口257對(duì)準(zhǔn)的第一端362以及與通路310a的進(jìn)入端口312對(duì)準(zhǔn)的第二端364。

參照?qǐng)D13，第二端板258限定冷卻劑通道366，冷卻劑通道366與最末電力模塊261的后部冷卻劑通道298相配合以限定最末冷卻劑腔346b。冷卻劑通道366可與其他冷卻器通道類似地凹入到第二端板258中。冷卻劑通道366包括與后部冷卻劑通道298的第一端306對(duì)準(zhǔn)的第一端368以及與返回管路348對(duì)準(zhǔn)的第二端370。

參照?qǐng)D14，另一電力模塊組件400包括沿著所述堆的長(zhǎng)度交替布置的第一組電力模塊(a模塊)402和第二組電力模塊(b模塊)404。第一端板406和第二端板408夾持住模塊的堆。端板中的一個(gè)或更多個(gè)可包括與熱管理系統(tǒng)連接的入口端口410和/或出口端口412。模塊中的每個(gè)包括特征，所述特征配合以限定延伸穿過電力模塊組件400的冷卻劑回路，從而冷卻功率級(jí)。

冷卻劑回路可布置成組合的并聯(lián)-串聯(lián)回路。并聯(lián)-串聯(lián)回路是包括彼此串聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)回路的流體回路。圖15示出了示例性的并聯(lián)-串聯(lián)電路414。圖15是穿過電力模塊組件400的冷卻劑流的示意性示圖。在圖15中示出的線路和腔室不是設(shè)置在電力模塊組件400中的實(shí)際部件。更確切地說，電力模塊組件400的模塊包括通路與通道，通路與通道配合以限定圖15中所示的冷卻劑回路414的歧管和腔室的邊界。

冷卻劑回路414可包括具有供應(yīng)歧管422和返回歧管424的第一并聯(lián)回路416。冷卻劑回路414還包括具有供應(yīng)歧管428和返回歧管430的第二并聯(lián)回路418。并聯(lián)回路416和418通過互連回路420以流體連通的方式連接?；ミB回路420連接在返回歧管424和供應(yīng)歧管428之間。如上所述，電力模塊組件400包括在相鄰的模塊之間相互交錯(cuò)以冷卻功率級(jí)的多個(gè)冷卻劑腔。第一回路416可包括將供應(yīng)歧管422和返回歧管424以流體連通的方式連接的第一腔426。第二回路418可包括將供應(yīng)歧管428和返回歧管430以流體連通的方式連接的第二腔432。

供應(yīng)歧管422可位于電力模塊組件400的左底部附近，返回歧管424可位于電力模塊組件400的右頂部附近。因此，冷卻劑大體沿底部至頂部方向流經(jīng)冷卻劑腔426。供應(yīng)歧管428可位于電力模塊組件400的左頂部附近，返回歧管430可位于電力模塊組件400的右底部附近。因此，冷卻劑大體沿頂部至底部方向流經(jīng)冷卻劑腔432。在該配置中，供應(yīng)歧管422和供應(yīng)歧管428沿相對(duì)于彼此相反的方向流動(dòng)，返回歧管424和返回歧管430也沿相對(duì)于彼此相反的方向流動(dòng)。冷卻劑腔426和432也沿相對(duì)于彼此大致相反的方向流動(dòng)?；ミB回路420可設(shè)置在電力模塊組件400的與入口端口412和出口端口410相對(duì)的端部。

并聯(lián)冷卻和串聯(lián)冷卻在相互比較之下具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。當(dāng)總壓降作為考慮因素時(shí)，并聯(lián)可能更好。將冷卻通道并聯(lián)會(huì)獲得較低的壓降。另外，通過仔細(xì)地設(shè)計(jì)冷卻路徑，可使所有的冷卻通道同時(shí)流過相同量的冷卻劑。這就允許更加均勻地冷卻各個(gè)半導(dǎo)體。并聯(lián)冷卻的缺點(diǎn)在于每個(gè)冷卻通道中相對(duì)低的流動(dòng)速率(flowrate)。另一方面，串聯(lián)冷卻具有流經(jīng)所有冷卻通道的均勻的流動(dòng)速率。然而，串聯(lián)冷卻回路典型地具有作為許多系統(tǒng)的限制因素的較高的總壓降?；旌系牟⒙?lián)-串聯(lián)冷卻策略利用并聯(lián)冷卻與串聯(lián)冷卻兩者的優(yōu)點(diǎn)并削弱了缺點(diǎn)。每個(gè)通道中的冷卻劑流動(dòng)速率比并聯(lián)冷卻設(shè)計(jì)的冷卻劑流動(dòng)速率高且總壓降比串聯(lián)冷卻設(shè)計(jì)的總壓降低。

參照?qǐng)D16a和圖16b，a模塊402中的每個(gè)可包括主體434，主體434具有前部436和后部438。前部436可限定前部冷卻劑通道440，冷卻劑通道440包括從前部的外表面凹入的底板。前部冷卻劑通道440可包括與供應(yīng)歧管422連接的入口端442以及與返回歧管424連接的出口端444。在操作期間，冷卻劑從入口端442流經(jīng)功率級(jí)403而后從出口端444流出。后部438可限定后部冷卻劑通道446，后部冷卻劑通道446包括從后部的外表面凹入的底板。后部冷卻劑通道446可包括與供應(yīng)歧管428連接的入口端448以及與返回歧管430連接的出口端450。

a模塊402中的每個(gè)可限定四個(gè)通路(452、454、456和458)，每個(gè)通路在前部436和后部438之間延伸。通路452形成供應(yīng)歧管428的一段，通路454形成返回歧管424的一段，通路456形成供應(yīng)歧管422的一段，通路458形成返回歧管430的一段。在前部436上，通路454和456與前部冷卻劑通道440流體連通，使得流體經(jīng)由通路進(jìn)入前部冷卻劑通道440以及從前部冷卻劑通道440排出。通路452和458不與前部冷卻劑通道440流體連通，并且冷卻劑不會(huì)從那些通路循環(huán)到前部冷卻劑通道440中。在后部438上，通路452和458與后部冷卻劑通道446流體連通，使得流體經(jīng)由通路進(jìn)入后部冷卻劑通道446以及從后部冷卻劑通道446排出。通路454和456不與后部冷卻劑通道446直接流體連通，并且冷卻劑不會(huì)從那些通路循環(huán)到后部冷卻劑通道446中。

參照?qǐng)D17a和圖17b，b模塊404中的每個(gè)可包括主體460，主體460具有前部462和后部464。前部462可限定前部冷卻劑通道466，前部冷卻劑通道466包括從前部的外表面凹入的底板。前部冷卻劑通道466可包括與供應(yīng)歧管428連接的入口端468以及與返回歧管430連接的出口端470。在操作期間，冷卻劑從入口端468流經(jīng)功率級(jí)403而后從出口端470流出。后部464可限定后部冷卻劑通道472，后部冷卻劑通道472包括從后部的外表面凹入的底板。后部冷卻劑通道472可包括與供應(yīng)歧管422連接的入口端474以及與返回歧管424連接的出口端476。

b模塊404中的每個(gè)可限定四個(gè)通路(478、480、482和484)，每個(gè)通路在前部462和后部464之間延伸。通路478形成供應(yīng)歧管428的一段，通路480形成返回歧管424的一段，通路482形成供應(yīng)歧管422的一段，通路484形成返回歧管430的一段。在前部462上，通路478和484與前部冷卻劑通道466流體連通，使得流體經(jīng)由通路進(jìn)入前部冷卻劑通道466以及從前部冷卻劑通道466排出。通路480和482不與前部冷卻劑通道466流體連通，并且冷卻劑不會(huì)從那些通路循環(huán)到前部冷卻劑通道466中。在后部464上，通路480和482與后部冷卻劑通道472流體連通，使得流體經(jīng)由通路進(jìn)入后部冷卻劑通道472以及從后部冷卻劑通道472排出。通路478和484不與后部冷卻劑通道472流體連通，并且冷卻劑不會(huì)從那些通路循環(huán)到后部冷卻劑通道472中。

參照?qǐng)D18，電力模塊這樣布置成堆：a模塊402的后部438抵靠b模塊的前部462設(shè)置，a模塊的前部436抵靠b模塊404的后部464。因此，前部冷卻劑通道440與后部冷卻劑通道472配合以形成第一并聯(lián)回路416的冷卻劑腔426，后部冷卻劑通道446與前部冷卻劑通道466配合以形成第二并聯(lián)回路418的冷卻劑腔432。在本示例性設(shè)計(jì)中，每個(gè)模塊的前部冷卻劑通道和后部冷卻劑通道是不同并聯(lián)回路的一部分。在示出的實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)a模塊而言，前部冷卻劑通道440是第一并聯(lián)回路416的一部分，后部冷卻劑通道446是第二并聯(lián)回路418的一部分；對(duì)于每個(gè)b模塊而言，前部冷卻劑通道466是第二并聯(lián)回路418的一部分，后部冷卻劑通道472是第一并聯(lián)回路416的一部分。

參照?qǐng)D19，第二端板408可限定淺型通道488，淺型通道488與所述堆的最末a模塊的相鄰的后部冷卻劑通道446配合以限定第二并聯(lián)回路418的第一冷卻劑腔432。淺型通道488可包括從端板的外表面492凹入的底板490。側(cè)壁494在外表面492和底板490之間延伸。端板408還可包括限定互連回路420的深型通道496。深型通道496比淺型通道488凹入端板中更深。深型通道496可包括底板498和側(cè)壁500。側(cè)壁500的一些部分在底板490和底板498之間延伸，其余部分在端板的外表面492和底板498之間延伸。第一端板406還可包括與第一模塊的前部冷卻劑通道440配合以限定第一并聯(lián)回路416的第一冷卻劑腔426的冷卻劑通道。

盡管在上面描述了示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例并不意在描述了權(quán)利要求所包含的所有可能的形式。在說明書中使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，應(yīng)該理解的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。如前所述，各個(gè)實(shí)施例的特征可被組合，以形成本發(fā)明的可能未被明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管各個(gè)實(shí)施例可能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或者在一個(gè)或更多個(gè)期望的特性方面優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，取決于具體的應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷，以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐久性、生命周期成本、可銷售性、外觀、包裝、尺寸、可維護(hù)性、重量、可制造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式合意的實(shí)施例并不在本公開的范圍之外，并且可被期望用于特定的應(yīng)用。