CN110113913B - 一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统，包括外壳及盖于所述外壳外表面的盖板，所述外壳外表面挖设有腔体，所述腔体内设置有多件隔板且由所述隔板分隔形成导流通道，所述导流通道两端部分别设置有进水口、出水口；所述盖板与所述外壳密封连接；设置在所述外壳内部的热源器件通过所述导流通道内的流动液体进行散热保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

Description

一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统

技术领域

本申请涉及驾驶辅助技术领域，特别涉及一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统。

背景技术

随着全球汽车行业全面向集成化电子电器架构转移，现在车辆搭载大约百件电子控制单元，而大部分的电子控制单元往往集成为一个或多个高度集成的中央车载电脑，电子高度集成化通常情况下，会给中央车载电脑带来功耗高、热密度高的问题，常用的降温散热做法是强迫风冷散热方案，通过风扇直吹控制器壳体，增加空气热交换对流，达到降温效果；而风冷方案能耗高，成本高，可靠性相对较低，且容易产生噪音。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统，旨在保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

本申请提供了一种车内热源器件的液冷结构，包括外壳及盖于所述外壳外表面的盖板，所述外壳外表面挖设有腔体，所述腔体内设置有多件隔板且由所述隔板分隔形成导流通道，所述导流通道两端部分别设置有进水口、出水口；所述外壳内表面向内凸起形成用于减小热源器件与外壳缝隙的多件凸台；所述盖板与所述外壳密封连接；设置在所述外壳内部的热源器件通过所述导流通道内的流动液体进行散热。

可选地，所述隔板包括第一隔板、第二隔板、“U”形隔板，所述“U”形隔板与所述腔体侧壁相邻设置，所述“U”形隔板还设置有连接板与位于所述“U”形隔板开放端一侧的所述腔体侧壁连接，所述第一隔板、第二隔板设置在所述“U”形隔板内部且设置在所述连接板两侧；所述导流通道由所述第一隔板、第二隔板、“U”形隔板分隔形成。

可选地，所述导流通道内还设置有至少一件翅片或翅片阵，多件所述翅片或翅片阵等距固定在所述导流通道底部。

可选地，所述翅片呈矩形或椭圆形或半椭圆形，所述翅片长边的方向与所述导流通道的水流方向一致。

可选地，所述导流通道内还设有与所述进水口相邻设置的凹槽，所述凹槽内还设置有至少一件翅片或翅片阵。

可选地，所述腔体侧壁顶部、所述隔板顶部均设置有筋条，所述盖板上设置有与所述筋条相对应的槽口，所述筋条通过摩擦搅拌焊焊接在所述槽口。

可选地，所述外壳、所述盖板均由铝材或铝合金材质制成。

此外，本申请还提供一种包括车内热源器件的液冷结构的液冷系统，其特征在于，所述系统包括控制单元、水泵、散热器、液冷结构，所述水泵通过流量阀与所述液冷结构的进水口连接且向所述液冷结构输出流动液体，所述散热器与所述液冷结构的出水口相连，在所述散热器、所述液冷结构的流动液体复用车辆内部的冷却液；所述液冷结构、所述散热器、所述流量阀均与所述控制单元通讯连接，所述控制单元通过获取设于所述液冷结构的温度传感器的温度，通过调节所述流量阀控制输出液体的流量，且通过控制所述散热器的风机转速控制器来控制散热器内的风机转速。

可选地，还包括膨胀壶，所述膨胀壶进水口分别与所述散热器的进水口、所述水泵的出水口连接，所述膨胀壶的出水口与散热器连接。

可选地，所述冷却液为车辆的电池包冷却液。

本申请的一种车内热源器件的液冷结构及液冷系统，通过温度传感器获取外壳内的热源器件的温度，并将温度传到控制单元，控制单元通过控制流量阀控制液体流量，同时通过风机转速控制器控制散热器对外散热风速，其有益效果在于：保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

附图说明

图1为本申请实施例的液冷结构示意图；

图2为本申请实施例的外壳外表面示意图；

图3为本申请实施例的外壳内表面示意图；

图4为本申请实施例的盖板实体图；

图5为本申请实施例的冷却结构截面图；

图6为本申请实施例的液冷系统示意图；

其中，1-液冷结构，2-膨胀壶，3-散热器，4-水泵，5-流量阀，6-液温传感器，7-控制单元，8-温度传感器，9-风机转速控制器，100-外壳，200-盖板，110-导流通道，120-隔板，130-进水口，140-出水口，150-翅片，160-凸台，170-凹槽，121-第一隔板，122-第二隔板，123-“U”形隔板，210-槽口。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

本申请旨在通过温度传感器获取外壳内的热源器件的温度，并将温度传到控制单元，控制单元通过控制流量阀控制液体流量，同时通过风机转速控制器控制散热器对外散热风速，其有益效果在于：保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

在如图1-5所示的实施例中，本申请提供了一种车内热源器件的液冷结构，包括外壳100及盖于外壳100外表面的盖板200，外壳100外表面挖设有腔体，腔体内设置有多件隔板120且由隔板120分隔形成导流通道110，导流通道110两端部分别设置有进水口130、出水口140；外壳100内表面向内凸起形成用于减小热源器件与外壳100缝隙的多件凸台160；在本实施例中，凸台160设置在热源器件与外壳100的缝隙中，以减小热阻，同时为热源器件传导热量；盖板200与外壳100密封连接；设置在外壳100内部的热源器件通过导流通道110内的流动液体进行散热；在本实施例中，液体从进水口130流入腔体内部，由导流通道110引流，在腔体内流动，最后由出水口140流出；使设置在外壳100内部的热源器件达到散热效果。

在一实施例中，隔板120包括第一隔板121、第二隔板122、“U”形隔板123，“U”形隔板123与腔体侧壁相邻设置，“U”形隔板123还设置有连接板与位于“U”形隔板123开放端一侧的腔体侧壁连接，第一隔板121、第二隔板122设置在“U”形隔板123内部且设置在连接板两侧；导流通道110由第一隔板121、第二隔板122、“U”形隔板123分隔形成；在本实施例中，进水口130设置在第一隔板121与连接板之间，出水口140设置在第二隔板122与连接板之间；导流通道110由第一隔板121、第二隔板122、“U”形隔板123、腔体侧壁相互隔断形成，增大了液体在腔体内部的流动路径，增强液冷散热效果。

在一实施例中，导流通道110内还设置有至少一件翅片150或翅片阵，多件翅片150或翅片阵等距固定在导流通道110底部；翅片150呈矩形或椭圆形或半椭圆形，翅片150长边的方向与导流通道的水流方向一致；翅片150或翅片阵连接设置在导流通道底部，在传导热源器件传来热量的同时，增加与流体的接触面积，有助于热量转移。同时通过翅片150呈矩形或椭圆形或半椭圆形设计，翅片150长边的方向与导流通道110的水流方向一致，以减少液体流动阻力。

在一实施例中，导流通道110内还设置有凹槽170，凹槽170与进水口130相邻设置；凹槽170内还设置有至少一件翅片150或翅片阵；在本实施例中，多件翅片150等距固定设置在凹槽内形成翅片阵，凹槽170设置在第一隔板121与连接板之间且与进水口130相邻设置，流动液体从进水口流入时，先流入凹槽170内，流动液体将凹槽170填满后沿导流通道110流向出水口；起到缓流作用，同时为导流通道注入更多的液体；其中，凹槽170可设置在外壳内部的热源芯片上方与热源芯片贴紧设置或相邻设置，先为发热量较大的热源芯片进行散热，因凹槽170与热源芯片紧贴或邻近，散热效果更快更佳；凹槽170可设置在壳体内部的其他热源器件的上方与热源芯片贴紧设置或相邻设置。

在一实施例中，腔体侧壁顶部、隔板120顶部均设置有筋条，盖板200上设置有与筋条相对应的槽口210，筋条通过摩擦搅拌焊焊接在槽口210；盖板200通过筋条通过摩擦搅拌焊焊接在槽口210与外壳100密封连接；其中，搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝；在本实施例中，盖板与外壳的摩擦搅拌焊具体工艺流程为：预热外壳盖板、摩擦搅拌焊、气密氦检、整型、机械加工、气密终检，最后完成焊接。此外，外壳100与盖板200的连接还可以采用其他连接方式，需达到外壳100与盖板200密封连接，不向外渗水即可。

在一实施例中，外壳100、盖板200均由铝材或铝合金材质制成；其中，铝材或铝合金材质包括但不限于压铸铝材，压铸是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具内腔对融化的金属施加高压。在本实施例中，金属为铝型材，模具通常是用强度更高的合金加工而成的，这个过程有些类似注塑成型。外壳100、盖板200均由压铸铝材质制成，可达到良好的导热散热效果。

在图6所示的实施例中，本申请还提供一种包括车内热源器件的液冷结构的液冷系统，系统包括控制单元7、水泵4、散热器3、液冷结构1，水泵4通过流量阀5与液冷结构1的进水口连接且向液冷结构1输出流动液体，散热器3与液冷结构1的出水口相连，液冷结构1、散热器3、流量阀5均与控制单元7通讯连接，控制单元7通过获取设于液冷结构1的温度传感器8的温度，通过调节流量阀5控制输出液体的流量，且通过控制散热器3的风机转速控制器9来控制散热器内的风机转速；在散热器3、液冷结构1的流动液体复用车辆内部的冷却液；冷却液由水、防冻剂、添加剂三部分组成，其中，冷却液包括酒精型、甘油型、乙二醇型等类型的任一种冷却液。本系统无需另外引入其他的液体，增加车内冷却液的利用率，避免另外引入其他液体造成的空间浪费；在本实施例中，流量阀5出口处还设置有液温传感器6，液温传感器6还与控制单元7连接，控制单元7通过液温传感器6获取流入液冷结构1的液温；通过温度传感器8获取外壳100内的热源器件的温度，并将温度传到控制单元7，控制单元7通过控制流量阀5控制液体流量，同时通过风机转速控制器9控制散热器3对外散热风速，保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

在上述实施例中，本液冷系统可实施或周期性地采集热源器件温度，通过所采集的热源器件进行分析热源器件工作负荷，提供准确的散热需求。控制单元7根据当前散热需求及液冷系统的工作状态，分析计算出适合本热源器件的最佳散热方案。在一实施例中，液冷系统实时监测到热源器件结温为65℃，温升速率20K/min，当前流量为2L/min，水温为40℃。控制单元7内置配置表，提供方案有：1、流量3L/min，水温40℃；2、流量2.5L/min，水温38℃；3、流量2L/min，水温30℃，比较当前系统状态，选择方案1，输出对应控制信号到水泵和散热器。在本实施例中，控制单元的内置配置表根据具体的热源器件及液冷结构进行设计，其具体数据只为列举本液冷系统的工作方法，且仅为其中本液冷系统的一个实施示例，并不对本液冷系统进行限制。

在一实施例中，还包括膨胀壶2，膨胀壶2进水口分别与散热器3的进水口、水泵4的出水口连接，膨胀壶2的出水口与散热器3连接；膨胀壶2用于补偿因温升而产生的流体热膨胀。

在一实施例中，冷却液可为车辆的电池包冷却液；电池包冷却液主要运用在电动汽车的电池充放电散热中，本液冷系统通过复用电池包的冷却液，增加电池包冷却液的利用率，避免另外引入其他液体造成的空间浪费。

在本实施例中，一种包括车内热源器件的液冷结构的液冷系统，通过温度传感器获取外壳内的热源器件的温度，并将温度传到控制单元，控制单元通过控制流量阀控制液体流量，同时通过风机转速控制器控制散热器对外散热风速，保证车内热源器件在全工况下正常运行，提高散热效率，降低能耗，且避免带来噪音。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，包括外壳（100）及盖于所述外壳（100）外表面的盖板（200），所述外壳（100）外表面挖设有腔体，隔板（120）包括第一隔板（121）、第二隔板（122）、“U”形隔板（123），所述“U”形隔板（123）与所述腔体侧壁相邻设置，所述“U”形隔板（123）还设置有连接板与位于所述“U”形隔板（123）开放端一侧的所述腔体侧壁连接，所述第一隔板（121）、第二隔板（122）设置在所述“U”形隔板（123）内部且设置在所述连接板两侧，所述第一隔板（121）、第二隔板（122）、“U”形隔板（123）分隔形成导流通道（110）；所述导流通道（110）两端部分别设置有进水口（130）、出水口（140）；所述外壳（100）内表面向内凸起形成用于减小热源器件与外壳（100）缝隙的多件凸台（160）；所述盖板（200）与所述外壳（100）密封连接；设置在所述外壳（100）内部的热源器件通过所述导流通道（110）内的流动液体进行散热。

2.根据权利要求1所述的一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，所述导流通道（110）内还设置有至少一件翅片（150）或翅片阵，多件所述翅片（150）或翅片阵等距固定在所述导流通道（110）底部。

3.根据权利要求2所述的一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，所述翅片（150）呈矩形或椭圆形或半椭圆形，所述翅片（150）长边的方向与所述导流通道（110）的水流方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，所述导流通道（110）内还设有与所述进水口（130）相邻设置的凹槽（170），所述凹槽（170）内还设置有至少一件翅片（150）或翅片阵。

5.根据权利要求1所述的一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，所述腔体侧壁顶部、所述隔板（120）顶部均设置有筋条，所述盖板（200）上设置有与所述筋条相对应的槽口（210），所述筋条通过摩擦搅拌焊焊接在所述槽口（210）。

6.根据权利要求1所述的一种车内热源器件的液冷结构，其特征在于，所述外壳（100）、所述盖板（200）均由铝材或铝合金材质制成。

7.一种包括权利要求1-6所述的液冷结构的液冷系统，其特征在于，所述系统包括控制单元（7）、水泵（4）、散热器（3）、液冷结构（1），所述水泵（4）通过流量阀（5）与所述液冷结构（1）的进水口连接且向所述液冷结构（1）输出流动液体，所述散热器（3）与所述液冷结构（1）的出水口相连；在所述散热器、所述液冷结构（1）的流动液体复用车辆内部的冷却液；所述液冷结构（1）、所述散热器（3）、所述流量阀（5）均与所述控制单元（7）通讯连接，所述控制单元（7）通过获取设于所述液冷结构（1）的温度传感器（8）的温度，通过调节所述流量阀（5）控制输出液体的流量，且通过控制所述散热器（3）的风机转速控制器（9）来控制散热器（3）内的风机转速。

8.根据权利要求7所述的液冷系统，其特征在于，还包括膨胀壶（2），所述膨胀壶（2）进水口分别与所述散热器（3）的进水口、所述水泵（4）的出水口连接，所述膨胀壶（2）的出水口与散热器（3）连接。

9.根据权利要求7所述的液冷系统，其特征在于，所述冷却液为车辆的电池包冷却液。

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