CN111326488A - 用于车辆的液冷散热器以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车辆的液冷散热器以及车辆，所述液冷散热器包括散热器本体，所述散热器本体上设置有冷却水道，所述冷却水道包括：第一散热水道和第二散热水道，所述第二散热水道内设置有多个间隔开的细分流道，每个所述细分流道均与所述第一散热水道相连。由此，不仅可以有效地提高冷却液的流动速度，从而使液冷散热器的换热效率更高、冷却效果更好，而且可以通过细分流道降低冷却液的压力损失，以使冷却液进口与冷却液出口之间的压力差更小，从而减少冷却液的压力损失，以缓解冷却液泵(水泵)所能提供的压力与被冷却部件的工作压力之间的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及车辆散热技术领域，尤其涉及一种用于车辆的液冷散热器以及车辆。
背景技术
相关技术中，随着电动车辆的发展，如今主流的车辆的散热冷却技术主要有强迫风冷技术、液体冷却技术。随着电驱系统功率的不断提升，电力电子器件高度集成，致使设备内部的热密度越来越高，强迫风冷散热显得越来越力不从心，而液冷散热的效率更高，于是液冷散热技术的发展迫在眉睫。
然而，现有的液冷散热器具有以下的不足：
1)、逆变器用的功率MOSFET(英文名称Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor中文名称：金属-氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(英文名称：Insulated GateBipolar Transistor中文名称：绝缘栅双极型晶体管)单个芯片面积很小，但峰值工况下发热较大且通常分布较为密集，这就对散热水道的设计提出了很高的要求。如何在短时间内使散热量更大并保持芯片散热均匀，难度较高；
2)、常规的U型、S型冷却水道只能应对较小功率的热耗，当单个芯片的功率损耗达到百瓦量级以后，普通U、S型冷却水道的散热能力常常无法满足要求，它们不能保证芯片结温的温升以及芯片间的温差控制在合理范围；
3)、散热水道对芯片的散热能力经常与冷却液进出口压差的控制相互制约。这是因为更好的散热往往要求水道宽度以及各条相邻水道的间距均较窄，这就会带来冷却液进出口压差的大幅增加，而汽车上所使用的水泵压力有限，不允许控制器压力损失过大，这就造成了矛盾；
4)、当冷却水道尺寸设计较细或十分复杂时，还会对制造工艺提出极高的要求，这样将导致产品难以实现量产。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于车辆的液冷散热器。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于车辆的液冷散热器，包括散热器本体，所述散热器本体上设置有冷却水道，所述冷却水道包括：第一散热水道和第二散热水道，所述第二散热水道内设置有多个间隔开的细分流道，每个所述细分流道均与所述第一散热水道相连。
进一步的，所述第二散热水道内设置有多个间隔开的第一止挡筋，相邻的两个所述第一止挡筋限定出所述细分流道；所述第一止挡筋相对于所述第二散热水道的延伸方向倾斜设置。
进一步的，所述第一止挡筋自邻近所述第一散热水道的一端逐渐向下倾斜，且倾斜角度为5°-10°。
进一步的，所述第一散热水道包括：靠近所述第二散热水道的多个第一折弯段，多个所述第一折弯段彼此相连以构造为蛇形，其中所述第一折弯段的延伸方向与所述细分流道的延伸方向不同。
进一步的，每个所述第一折弯段包括：进水端和排水端，所述进水端处设置有沿所述第一折弯段的长度方向延伸的第二止挡筋。
进一步的，所述第二止挡筋的至少部分伸出所述进水端。
进一步的，所述第二散热水道包括多个第二折弯段，至少部分相邻的两个所述第二折弯段中的第一止挡筋彼此相连以形成“U”形。
进一步的，所述第一散热水道中设置有第三止挡筋。
进一步的，所述第三止挡筋为多个，且多个所述第三止挡筋间隔设置。
相对于现有技术，本发明所述的用于车辆的液冷散热器具有以下优势：
(1)散热效果更好、散热更均匀，可以有效地减少MOSFET以及IGBT芯片的热量堆积，延长被冷却件的使用寿命；
(2)保证单个芯片的结温的温升更加合理、单个芯片的温度不会超过最大结温，并使相邻的芯片间的温差在合理范围内；
(3)减少冷却液流通过程中的压力损失，使冷却液进口与冷却液出口之间的压力差较小，避免控制器压力损失与水泵压力有限之间的矛盾；
(4)冷却水道结构简单、水道尺寸以及走向简洁、方便加工，便于量产。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，包括如上述实施例所述的用于车辆的液冷散热器。
所述车辆与上述的用于车辆的液冷散热器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明第一实施例所述的液冷散热器的示意图；
图2为本发明第二实施例所述的液冷散热器的示意图。
附图标记说明：
100-液冷散热器，200-芯片,300-二极管
10-散热器本体，11-冷却液进口，12-冷却液出口，
20-冷却水道，21-第一散热水道，211-第一折弯段，2111-进水端，2112-排水端，212-第二止挡筋，213-第三止挡筋，
22-第二散热水道，221-第一止挡筋，222-细分流道，223-第二折弯段。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例的用于车辆的液冷散热器100。
如图1和图2所示，根据本发明第一方面实施例的用于车辆的液冷散热器100，包括散热器本体10，散热器本体10上设置有冷却水道20，冷却水道20包括：第一散热水道21和第二散热水道22，第二散热水道22内设置有多个间隔开的细分流道222，每个细分流道222均与第一散热水道21相连。
具体而言，散热器本体10上形成有冷却液进口11以及冷却液出口12，冷却水道20嵌设或者与散热器本体10一体成型，冷却液进口11以及冷却液出口12均与冷却水道20相连通，以使冷却液由冷却液进口11进入冷却水道20，并依次流经第一散热水道21、第二散热水道22或者依次流经第二散热水道22、第一散热水道21后经由冷却液出口12流出液冷散热器100。
进而，当冷却液流经第二散热水道22时，被设置在第二散热水道22内的多个间隔开的细分流道222分流、加速、稳压，以使冷却液的流动速度更快、压力损失更小。
根据本发明实施例的用于车辆的液冷散热器100，通过设置第一散热水道21以及第二散热水道22，使冷却液的流动速度更快、压力损失更小，并使与第二散热水道22或者与第一散热水道21相对的被散热部件与相应的散热水道的接触面积更大。这样，不仅可以有效地提高冷却液的流动速度，从而使液冷散热器100的换热效率更高、冷却效果更好，而且可以通过细分流道222降低冷却液的压力损失，以使冷却液进口11与冷却液出口12之间的压力差更小，从而减少冷却液的压力损失，以缓解冷却液泵(水泵)所能提供的压力与被冷却部件的工作压力之间的矛盾。
可以理解的是，被冷却部件可以是常规车辆上的发动机、也可以是新能源车辆上的驱动系统的控制器等。
需要说明的是，被冷却部件的工作压力是指当被冷却部件为控制器时，控制器的工作压力需要维持在一个稳定的阈值范围内，进而通过控制冷却液进口11与冷却液出口12之间的压力差、减少冷却液的压力损失，可以使控制器的工作压力保持稳定，并使该工作压力与冷却液泵所能提供的有限的压力之间不会出现矛盾(即在冷却液泵提供较小的压力的前提下，控制器仍能在压力阈值内稳定低工作)。
下面，以液冷散热器100所进行冷却的部件为控制器的实施例，通过图1和图2两个具体的实施例对本发明的液冷散热器100进行详细的说明。
首先，可以理解的是，在被液冷散热器100冷区的部件为控制器时，实际上，液冷散热器100是对控制器内的电子元件(如：MOSFET、IGBT芯片、二极管300、电容器等)进行冷却。
进而，当被冷却部件为控制器时，MOSFET以及IGBT芯片等电子元件与第一散热水道21或者第二散热水道22相对设置。这样，一方面可以使芯片200的结温分布更加均匀、有限地控制芯片200结温的最大温升；另一方面，可以有效地减小冷却液的压力损失。
第一实施例：
如图1所示，第二散热水道22内设置有多个间隔开的第一止挡件221，相邻的两个第一止挡件221限定出细分流道222；第一止挡件221相对于第二散热水道22的延伸方向倾斜设置。
具体而言，第二散热水道22内形成有多个第一止挡件221，相邻的两个止挡筋之间限定出细分流道222，且第一止挡件221的延伸方向相对第二散热水道22的延伸方向倾斜设置，第一止挡件221相对第二散热水道22的延伸方向略向上或向下倾斜以朝向第一散热水道21与第二散热水道22连通的区域倾斜。
这样，通过倾斜设置的细分流道222对冷却液进行引流，使相邻的芯片200件的结温分布相对均匀，降低相邻芯片200之间的温差，以提高控制器的工作稳定性。
在图1所示的具体的实施例中，第一止挡件221自邻近第一散热水道21的一端逐渐向下倾斜，且倾斜角度为5°-10°。由此，使第一止挡件221的倾斜角度更加合理，从而使细分流道222的倾斜角度更加合理，从而避免冷却液压力增大，导致散热效果降低，也就是在防止芯片200之间的温差变大的同时，有效地减少冷却液的压力损失，又不至于使冷却液的压力过大。
需要说明的是，当倾斜角度小于5°或者当倾斜角度大于10°时，均会使冷却液的压力增大，降低散热效果。
进一步地，第一散热水道21包括：靠近第二散热水道22的多个第一折弯段211，多个第一折弯段211彼此相连以构造为蛇形，其中第一折弯段211的延伸方向与细分流道222的延伸方向不同。由此，使冷却液在第二散热水道22内汇流后，流入第一折弯段211，并在与细分流道222延伸方向不同的、蛇形的第一折弯段211内多次改变流动方向，使冷却液的流动速度更快、流动更加均匀，从而降低与第一散热水道21相对的芯片200的芯片200结温温升，缩小连接在相邻的两个第一折弯段211上的芯片200之间的温差。
也就是说，本实施例的第一散热水道21相较传统的冷却水道20与芯片200相对的区域的面积更大、换热更加充分。
在图1所示的具体的实施例中，每个第一折弯段211包括：进水端2111和排水端2112，进水端2111处设置有沿第一折弯段211的长度方向延伸的第二止挡筋212。
其中，多个第一折弯段211彼此相连，且相邻的两个第一折弯段211中，一个第一折弯段211的进水端2111与另一个第一折弯段211的排水端2112连接。这样，通过第二止挡筋212对流入到第一散热水道21的冷却液进行分流，使位于第一止挡件221两侧的冷却液的流量大致相当，以进一步地提高第二散热水道22的换热效率，并进一步地提高冷却液的流动速度。
进一步的，第二止挡筋212的至少部分伸出进水端2111。由此，通过第二止挡筋212伸出进水端2111的至少部分对冷却液进行缓冲，使冷却液转弯更加平缓，从而避免进入第一折弯段211的过程中，冷却液出现小漩涡或者少量回流而降低流动速度。
第二实施例：
如图2所示，第二散热水道22包括多个第二折弯段223，至少部分相邻的两个第二折弯段223中的第一止挡件221彼此相连以形成“U”形。
具体而言，多个第二折弯段223彼此相连，且相连的两个第二折弯段223中的第一止挡件221相连以形成为“U”形，从而使多个第一止挡件221限定出的多个细分流道222形成为U型水道，且每一个第二折弯段223内至少设置三个第一止挡件221，位于中间的第一止挡件221贯通第二散热水道22。
这样，在第二实施例中，多个第一止挡件221形成为与第一实施例中效果一致的细分流道222，位于中间的第一止挡件221与第一实施例中的第二止挡筋212的效果一致。在这里不在赘述。
在图2所示的具体的实施例中，第一散热水道21中设置有第三止挡筋213。由此，通过第三止挡筋213对第二散热水道22流入到第一散热水道21中的冷却液或者有第一散热水道21流入到第二散热水道22中的冷却液进行分流、缓冲，以提高冷却液的换热效果以及流动速度。
当然，本发明的液冷散热器100的冷却水道20的结构形式不限于此，在另一些实施例中，冷却水道20还包括第三散热水道，第三散热水道用于对电容器进行散热，其与第一散热水道21或者与第二散热水道22连通，也设置多个第三止挡筋213，且多个第三止挡筋213间隔设置。
可以理解的是，形成在第三散热水道内的多个第三止挡筋213与形成在第一散热水道21内的第三止挡筋213的效果相一致，不在赘述。
需要说明的是，形成在第一散热水道21内的第三止挡筋213的个数也不限于一个。
第二实施例与第一实施例的区别在于，第一实施例的第二散热水道22为平直管道、第一散热水道21为蛇形管道；第二实施例的第二散热水道22为蛇形管道、第一散热水道21为平直管道。
根据本发明第二方面实施例的车辆，包括如上述实施例中的用于车辆的液冷散热器100。
根据本发明实施例的车辆，通过设置上述液冷散热器100，使电动驱动系统的控制器的工作稳定性更高，从而可以有效地提高车辆的工作稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，包括：散热器本体(10)，所述散热器本体(10)上设置有冷却水道(20)，所述冷却水道(20)包括：
第一散热水道(21)；
第二散热水道(22)，所述第二散热水道(22)内设置有多个间隔开的细分流道(222)，每个所述细分流道(222)均与所述第一散热水道(21)相连。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第二散热水道(22)内设置有多个间隔开的第一止挡筋(221)，相邻的两个所述第一止挡筋(221)限定出所述细分流道(222)；
所述第一止挡筋(221)相对于所述第二散热水道(22)的延伸方向倾斜设置。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第一止挡筋(221)自邻近所述第一散热水道(21)的一端逐渐向下倾斜，且倾斜角度为5°-10°。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第一散热水道(21)包括：靠近所述第二散热水道(22)的多个第一折弯段(211)，多个所述第一折弯段(211)彼此相连以构造为蛇形，其中所述第一折弯段(211)的延伸方向与所述细分流道(222)的延伸方向不同。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，每个所述第一折弯段(211)包括：进水端(2111)和排水端(2112)，所述进水端(2111)处设置有沿所述第一折弯段(211)的长度方向延伸的第二止挡筋(212)。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第二止挡筋(212)的至少部分伸出所述进水端(2111)。
7.根据权利要求2所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第二散热水道(22)包括多个第二折弯段(223)，至少部分相邻的两个所述第二折弯段(223)中的第一止挡筋(221)彼此相连以形成“U”形。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第一散热水道(21)中设置有第三止挡筋(213)。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的液冷散热器(100)，其特征在于，所述第三止挡筋(213)为多个，且多个所述第三止挡筋(213)间隔设置。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的用于车辆的液冷散热器(100)。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20210624 Address after: 071000 in No.75 Dongsheng Road, Lianchi District, Baoding City, Hebei Province Applicant after: Baoding R & D branch of honeycomb transmission system (Jiangsu) Co.,Ltd. Address before: 071000 No.75 Dongsheng Road, Lianchi District, Baoding City, Hebei Province Applicant before: Beehive electric drive technology Hebei Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200623 |