CN106231871A - 一种电动车辆控制器的散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆控制器的散热装置，包括散热顶板和安装在电动车辆控制器的顶部的密封盖板，散热顶板安装在密封盖板的顶面上；密封盖板顶面上散热顶板的一侧设有制冷剂室，另一侧设有扩散室，散热顶板上设有若干可连接制冷剂室与扩散室的毛细虹吸通道；制冷剂室包括位于散热顶板的顶面上方的第一腔室、位于散热顶板的顶面以外的第二腔室；第二腔室内装有液态制冷剂；第一腔室通过回流管与扩散室相连；第一腔室与第二腔室之间设有阻挡板，阻挡板上设有若干通气孔。本发明充分结合了电动车辆空间结构特点，在增大控制器散热效果的情况下没有占用控制器安装空间，最终提高了控制器性能，适合推广。

Description

一种电动车辆控制器的散热装置

技术领域

本发明涉及电动车辆控制器功率元件工艺设计技术领域，特别涉及车辆控制器散热结构，具体是一种电动车辆控制器的散热装置。

背景技术

当前，环境问题越来越突出，逐渐成为世界性的问题，尤其是近年来雾霾对气候的影响，给电动车辆的发展创造了前所未有的机遇，电动车辆行业风起云涌。另外，随着电动汽车行业的快速发展，电动车辆的轻量化逐渐被业界重视。电动车辆上工作条件的严酷性和复杂性给传统的电动车辆控制器技术带来了极大的挑战。电动车辆控制器的散热问题时保证控制器寿命和安全可控性的必须因素。特别是控制器作为电动车的核心部件，体积越来越小，散热要求越来越高，控制器的散热效率高低直接决定着电动车的控制安全、寿命、可靠性。

电动车辆控制器作为电动车辆的核心部件，直接影响电动汽车的性能和安全。当牵动汽车在不同的工况下运行，电动车辆控制器会以不同的倍率放电，以不同的速度产生大量的热量，随着时间和空间的造成热量累积。特别是在夏季高温天气，环境温度本身就高，如果不采用高效的散热结构，会造成控制器发挥失常。电动车辆控制器的散热装置常见的散热方法为隔热法，隔热法在夏季高温情况下效果不理想。也有采用电风扇降温、采用水降温的方法，但这些方法需要占用大量设计空间，容易出故障，造价也比较高，散热效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车辆控制器的散热装置，以解决现有技术中电动车辆控制器的散热装置散热效率低下的问题。

本发明采用的技术方案如下。

一种电动车辆控制器的散热装置，包括散热顶板和安装在电动车辆控制器的顶部的密封盖板，散热顶板安装在密封盖板的顶面上；密封盖板顶面上散热顶板的一侧设有制冷剂室，另一侧设有扩散室；散热顶板上设有若干可连接制冷剂室与扩散室的毛细虹吸通道；各毛细虹吸通道靠近制冷剂室端设有进口，靠近扩散室端设有出口；各毛细虹吸通道的进口距离散热顶板的底面的距离小于其出口距离散热顶板的底面的距离；液态制冷剂的液面高于毛细虹吸通道的位置最高的进口且低于毛细虹吸通道的位置最低的出口；制冷剂室(3)包括位于散热顶板的顶面上方的第一腔室、位于散热顶板的顶面以外的第二腔室；第二腔室内装有液态制冷剂；第一腔室通过回流管与扩散室相连；第一腔室与第二腔室之间设有阻挡板，阻挡板上设有若干通气孔。阻挡板上设有若干通气孔，是为了防止气流紊流导致散热效果降低的情况发生。

本发明的有益效果如下。

可实现制冷剂高效循环，制冷效果好。当电动车辆控制器工作产生热量时，可将毛细虹吸通道内的液态制冷剂加热气化，气化形成的气体再依次通过毛细虹吸通道的出口、扩散室、回流管进入制冷剂室进行冷却形成液态制冷剂进入毛细虹吸通道的进口，实现制冷循环。

有两种力量促使制冷剂进入毛细虹吸通道内。一是由于液态制冷剂的液面高于位置最高的进口且低于位置最低的出口，液态制冷剂的液面压力促使液态制冷剂进入毛细虹吸通道的进口。二是毛细作用力。当含有细微缝隙的物体与液体接触时，在浸润情况下液体沿缝隙上升或渗入，在不浸润情况下液体沿缝隙下降的现象叫毛细现象。在浸润情况下，缝隙越细，液体上升越高。就是指液体在细管状物体的内侧因为内聚力以及附着力的差异，克服地心引力而向上升。设有防紊流罩，可以防止气流紊流，提高散热效果。设有扩散室，既可以起到连通各毛细虹吸通道的出口，又可以为毛细虹吸通道内的制冷剂气化提供一释放空间，便于回流管回流，提高制冷剂的循环速度。本发明毛细虹吸通道类也似于热管。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验室(LosAlamos National Laboratory)并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。热管问世以来，使电力电子装置的散热系统有了新的发展。无论何种散热方式，其最终散热媒介是空气，其他都是中间环接。空气自然对流冷却是最直接和简便的方式，热管使自冷的应用范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维修、安全可靠，热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统，节约水资源和相关的辅助设备投资。此外，热管散热还能将发热件集中，甚至密封，而将散热部分移到外部或远处，能防尘、防潮、防爆，提高电器设备的安全可靠性和应用范围。

本发明设计材料很容易采购，系统本身的安全性高，结构相对简单，适合规模推广使用。体积小，占用空间小，减轻了电动车辆整车设计人员的设计难度，更容易将产品融入到整体设计中去。

进一步，毛细虹吸通道的中心线为直线。采用这种结构，毛细效应比较明显。

进一步，毛细虹吸通道的中心线与散热顶板的底面之间有一夹角，所述夹角小于10度。采用这种结构，液态制冷剂容易进入毛细虹吸通道。

进一步，散热顶板的顶面的位于第一腔室以下部分为一斜面，所述斜面与散热顶板的底面设有一定夹角；所述斜面的靠近制冷剂室端距离散热顶板的底面的距离小于其靠近扩散室段距离散热顶板的底面的距离。采用这种结构，制冷剂容易回流到第二腔室，有利于制冷剂循环。

进一步，制冷剂室的顶板的内侧面设有若干弧形气流导槽，弧形气流导槽相互交错，形成网状结构。设有弧形气流导槽，可以防止气流紊流，使气流贴着顶棚运动，提高散热效果。

进一步，制冷剂室的顶板的外周表面上至少设有一个散热耳。设有散热耳，可提高制冷剂室的顶板的散热能力。

进一步，散热顶板的制冷剂室以外部分的顶面上至少设有一个散热翅板；散热翅板的内部设有空腔，空腔内设有相变介质。设有散热翅板，可进一步提高散热顶板的散热能力。散热翅板的内部设有空腔，空腔内设有相变介质，可以提高散热顶板的散热能力。相变介质的存在，可以再极端的工况条件下，仍然保证装置不停。

相变介质为氟利昂(饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物)，共沸混合工质(由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳氢化合物(丙烷、乙烯等)、氨等的一种。相变介质也可以是固体相变介质，受热后变成液体。如R-11氟利昂或其它制冷剂，24℃以下是液态，超过24℃变成气态。

进一步，散热翅板顶部设有相变介质加入孔，相变介质加入孔上设有密封帽。设有相变介质加入孔，可以加入相变介质，提高产品的可维修性，延长了装置的使用时间。各散热翅板的相变介质加入孔相互独立，不互相干扰。

进一步，制冷剂室顶部、散热耳、密封盖板、散热顶板、散热翅板的材质为铝或铝合金；所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封垫，所述密封垫设置在电动车辆控制器和密封盖板之间；所述密封垫为导热硅胶垫片。

导热硅胶是高端的导热化合物，以及不会固体化，不会导电的特性可以避免诸如电路短路等风险；其高粘结性能和超强的导热效果是CPU、GPU和散热器接触时最佳的导热解决方案。导热硅胶具有高导热率，极佳的导热性，良好的电绝性，较宽的使用温度，很好的使用稳定性，较低的稠度和良好的施工性能。

进一步，所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封板，密封板设置在制冷剂室与散热顶板的结合处的顶面上、扩散室与散热顶板的结合处的顶面上。密封板采用导热硅胶制成。

所述制冷剂为氟利昂(饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物)，共沸混合工质(由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳氢化合物(丙烷、乙烯等)、氨等的一种。

本发明可以使电动车辆控制器本身体积最小化。可以实现功率器件和制冷剂通过制冷剂室、散热耳、密封盖板、散热顶板、散热翅板等铝或铝合金材质制成的导热良好的构件直接散热，散热效果好。制冷剂室、散热顶板、扩散室通过毛细虹吸通道和回流管连接，连接属于柔性连接，特别是在散热顶板内部开设毛细孔，既起到热管的作用，又解决了现有技术中热管连接技术要求高，密封难的问题。采用了密封板密封，稳定性受车况、路况影响小，制冷剂腔更易密封，不容易出现泄漏。本发明充分结合了电动车辆空间结构特点，在增大控制器散热效果的情况下没有占用控制器安装空间，最终提高了控制器性能，适合推广。

附图说明

图1是本发明电动车辆控制器的散热装置一较佳实施例的结构示意图。

图2是图1所示的电动车辆控制器的散热装置的正视图。

图3是图1沿A-A’的剖面图。

图4是图3的C部分的局部放大图。

图5是本发明电动车辆控制器的散热装置一较佳实施例的结构示意图。

图6是图5的D部分的局部放大图。

图7是本发明电动车辆控制器的散热装置一较佳实施例的结构示意图。

图8是图7沿B-B’的剖面图。

图9是图8的E部分的局部放大图。

其中：散热顶板-1；密封盖板-2；制冷剂室-3；第一腔室-31；第二腔室-32；扩散室-4；毛细虹吸通道-5；进口-51；出口-52；液态制冷剂-6；阻挡板-7；通气孔-8；回流管-9；斜面-10；弧形气流导槽-11；散热耳-12；散热翅板-13；空腔-14；相变介质-15；相变介质加入孔-16；密封帽-17；电动车辆控制器-18；密封垫-19；密封板-20；紧固螺栓-21；散热顶板的底面-22；制冷剂室的顶板23。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1。如图1到图3所示，一种电动车辆控制器的散热装置，包括散热顶板1和安装在电动车辆控制器18的顶部的密封盖板2，散热顶板1安装在密封盖板2的顶面上；密封盖板2顶面上散热顶板1的一侧设有制冷剂室3，另一侧设有扩散室4，散热顶板1上设有若干可连接制冷剂室3与扩散室4的毛细虹吸通道5；各毛细虹吸通道5靠近制冷剂室3端设有进口51，靠近扩散室4端设有出口52；各毛细虹吸通道5的进口51距离散热顶板的底面22的距离小于其出口52距离散热顶板的底面22的距离；液态制冷剂6的液面高于毛细虹吸通道的位置最高的进口51且低于毛细虹吸通道的位置最低的出口52；制冷剂室(3)包括位于散热顶板1的顶面上方的第一腔室31、位于散热顶板1的顶面以外的第二腔室32；第二腔室32内装有液态制冷剂6；第一腔室31通过回流管9与扩散室4相连；第一腔室31与第二腔室32之间设有阻挡板7，阻挡板7上设有若干通气孔8。阻挡板7上设有若干通气孔8，是为了防止气流紊流，导致散热效果降低的情况发生。

毛细虹吸通道5的中心线为直线。采用这种结构，毛细效应比较明显。

毛细虹吸通道5的中心线与散热顶板的底面22之间有一夹角，所述夹角小于10度。采用这种结构，液态制冷剂容易进入毛细虹吸通道。

散热顶板的顶面的位于第一腔室以下部分为一斜面，所述斜面10与散热顶板的底面22设有一定夹角；所述夹角不大于45度。所述斜面10的靠近制冷剂室3端距离散热顶板的底面22的距离小于其靠近扩散室4段距离散热顶板的底面22的距离。采用这种结构，制冷剂容易回流到第二腔室32，有利于制冷剂循环。

制冷剂室的顶板23的内侧面设有若干弧形气流导槽11，弧形气流导槽11相互交错，形成网状结构。设有弧形气流导槽，可以防止气流紊流，使气流贴着顶棚运动，提高散热效果。

制冷剂室的顶板23的外周表面上至少设有一个散热耳12。设有散热耳，可提高制冷剂室的顶板23的散热能力。

散热顶板1的制冷剂室3以外部分的顶面上至少设有一个散热翅板13。

制冷剂室3顶部、散热耳12、密封盖板2、散热顶板1、散热翅板13的材质为铝或铝合金；所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封垫19，所述密封垫19设置在电动车辆控制器18和密封盖板2之间；所述密封垫19为导热硅胶垫片。

导热硅胶是高端的导热化合物，以及不会固体化，不会导电的特性可以避免诸如电路短路等风险；其高粘结性能和超强的导热效果是目前CPU、GPU和散热器接触时最佳的导热解决方案。导热硅胶具有高导热率，极佳的导热性，良好的电绝性，较宽的使用温度，很好的使用稳定性，较低的稠度和良好的施工性能。

所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封板20，密封板20设置在制冷剂室3与散热顶板1的结合处的顶面上、扩散室4与散热顶板1的结合处的顶面上。密封板采用导热硅胶制成。

所述制冷剂为氟利昂饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，共沸混合工质由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液、碳氢化合物丙烷、乙烯等、氨等的一种。如R-11氟利昂或其它制冷剂，24℃以下是液态，超过24℃变成气态。

本实施例可实现制冷剂高效循环，制冷效果好。当电动车辆控制器工作产生热量时，可将毛细虹吸通道内的液态制冷剂加热气化，气化形成的气体再依次通过毛细虹吸通道的出口、扩散室、回流管进入制冷剂室进行冷却形成液态制冷剂进入毛细虹吸通道的进口，实现制冷循环。

有两种力量促使制冷剂进入毛细虹吸通道内。一是由于液态制冷剂的液面高于位置最高的进口且低于位置最低的出口，液态制冷剂的液面压力促使液态制冷剂进入毛细虹吸通道的进口。二是毛细作用力。当含有细微缝隙的物体与液体接触时，在浸润情况下液体沿缝隙上升或渗入，在不浸润情况下液体沿缝隙下降的现象叫毛细现象。在浸润情况下，缝隙越细，液体上升越高。就是指液体在细管状物体的内侧因为内聚力以及附着力的差异，克服地心引力而向上升。设有防紊流罩，可以防止气流紊流，提高散热效果。设有扩散室，既可以起到连通各毛细虹吸通道的出口，又可以为毛细虹吸通道内的制冷剂气化提供一释放空间，便于回流管回流，提高制冷剂的循环速度。

另外，本实施例毛细虹吸通道类似于热管。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验室Los Alamos National Laboratory并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。热管问世以来，使电力电子装置的散热系统有了新的发展。无论何种散热方式，其最终散热媒介是空气，其他都是中间环接。空气自然对流冷却是最直接和简便的方式，热管使自冷的应用范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维修、安全可靠，热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统，节约水资源和相关的辅助设备投资。此外，热管散热还能将发热件集中，甚至密封，而将散热部分移到外部或远处，能防尘、防潮、防爆，提高电器设备的安全可靠性和应用范围。

本实施例设计材料很容易采购，系统本身的安全性高，结构相对简单，适合规模推广使用。体积小，占用空间小，减轻了电动车辆整车设计人员的设计难度，更容易将产品融入到整体设计中去。

本实施例可以使控制器本身体积最小化。可以实现功率器件和制冷剂通过制冷剂室、散热耳、密封盖板、散热顶板、散热翅板等铝或铝合金材质制成的导热良好的构件直接散热，散热效果好。制冷剂室、散热顶板、扩散室通过毛细虹吸通道和回流管连接，连接属于柔性连接，特别是在散热顶板内部开设毛细孔，既起到热管的作用，又解决了现有技术中热管连接技术要求高，密封难的问题。采用了密封板密封，稳定性受车况、路况影响小，制冷剂腔更易密封，不容易出现泄漏。本实施例充分结合了电动车辆空间结构特点，在增大控制器散热效果的情况下没有占用控制器安装空间，最终提高了控制器性能，适合推广。

实施例2。如图5、图6所示，本实施例与实施例1的不同在于：散热翅板13的内部设有空腔14，空腔14内设有相变介质15。设有散热翅板，可进一步提高散热顶板的散热能力。散热翅板的内部设有空腔，空腔内设有相变介质，可以提高散热顶板的散热能力。相变介质的存在，可以再极端的工况条件下，仍然保证装置不停。

相变介质为氟利昂饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，共沸混合工质由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液、碳氢化合物丙烷、乙烯等、氨等的一种。相变介质也可以是固体相变介质，受热后变成液体。

实施例3。如图7-图9所示，本实施例与实施例2的不同在于：散热翅板13顶部设有相变介质加入孔16，相变介质加入孔16上设有密封帽17。设有相变介质加入孔，可以加入相变介质，提高产品的可维修性，延长了装置的使用时间。各散热翅板的相变介质加入孔相互独立，不互相干扰。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：包括散热顶板（1）和安装在电动车辆控制器（18）的顶部的密封盖板（2），散热顶板（1）安装在密封盖板（2）的顶面上；密封盖板（2）顶面上散热顶板（1）的一侧设有制冷剂室（3），另一侧设有扩散室（4）；散热顶板（1）上设有若干可连接制冷剂室（3）与扩散室（4）的毛细虹吸通道（5）；各毛细虹吸通道（5）靠近制冷剂室（3）端设有进口（51），靠近扩散室（4）端设有出口（52）；各毛细虹吸通道（5）的进口（51）距离散热顶板的底面（22）的距离小于其出口（52）距离散热顶板的底面（22）的距离；液态制冷剂（6）的液面高于毛细虹吸通道（5）的位置最高的进口（51）且低于毛细虹吸通道（5）的位置最低的出口（52）；制冷剂室（3）包括位于散热顶板（1）的顶面上方的第一腔室（31）、位于散热顶板（1）的顶面以外的第二腔室（32）；第二腔室（32）内装有液态制冷剂（6）；第一腔室（31）通过回流管（9）与扩散室（4）相连；第一腔室（31）与第二腔室（32）之间设有阻挡板（7），阻挡板（7）上设有若干通气孔（8）。

2.如权利要求1所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：毛细虹吸通道（5）的中心线为直线。

3.如权利要求2所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：毛细虹吸通道（5）的中心线与散热顶板的底面（22）之间有一夹角，所述夹角小于10度。

4.如权利要求3所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：散热顶板的顶面的位于第一腔室以下部分为一斜面（10），所述斜面（10）与散热顶板的底面（22）设有一定夹角；所述斜面（10）的靠近制冷剂室（3）端距离散热顶板的底面（22）的距离小于其靠近扩散室（4）段距离散热顶板的底面（22）的距离。

5.如权利要求4所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：制冷剂室的顶板（23）的内侧面设有若干弧形气流导槽（11），弧形气流导槽（11）相互交错，形成网状结构。

6.如权利要求5所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：制冷剂室的顶板（23）的外周表面上至少设有一个散热耳（12）。

7.如权利要求6所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：散热顶板（1）的制冷剂室（3）以外部分的顶面上至少设有一个散热翅板（13）；散热翅板（13）的内部设有空腔（14），空腔（14）内设有相变介质（15）。

8.如权利要求7所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：散热翅板（13）顶部设有相变介质加入孔（16），相变介质加入孔（16）上设有密封帽（17）。

9.如权利要求7所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：制冷剂室（3）顶部、散热耳（12）、密封盖板（2）、散热顶板（1）、散热翅板（13）的材质为铝或铝合金；所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封垫（19），所述密封垫（19）设置在电动车辆控制器（18）和密封盖板（2）之间；所述密封垫（19）为导热硅胶垫片。

10.如权利要求9所述的一种电动车辆控制器的散热装置，其特征在于：所述电动车辆控制器的散热装置还包括密封板（20），密封板（20）设置在制冷剂室（3）与散热顶板（1）的结合处的顶面上、扩散室（4）与散热顶板（1）的结合处的顶面上。