CN114655047A - 基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，包括脉动热管和冷水环路，其中冷水环路包括一级冷却环路和二级冷却环路，一级冷却环路包括水冷板、水槽和循环水泵，水冷板与水槽连接，其间设置有循环水泵，二级冷却环路包括位于水槽内的换热器和温度传感器‑天线，换热器内部的冷却液来自于车载用热泵。本专利中，脉动热管的蒸发段、冷凝段和绝热段分别由硬塑料管、金属管和软管制作而成，并且其内部抽完真空后注入了一定量的工质。该脉动热管的蒸发段与副边线圈‑磁芯通过固定板连接；冷凝段与水冷板相连。冷水环路中水槽由电动汽车车载热泵进行冷却。本发明结构简单，所占体积小，可靠性高，有利于维护和更换。

Description

基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电车载设备的冷却技术领域，具体涉及基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置。

背景技术

电动汽车作为保护环境的一种重要手段，其前景被广泛看好。但是因为现在电动车的无线快充发热量较多，所以需要考虑整体的散热效果，避免车载电池和其余车载设备温度过高导致事故的发生。所以需要结构上简单且可靠性高的散热技术。

因此针对这一现状，迫切需要设计和生产一种电动汽车无线充电车载设备冷却装置，以满足实际使用的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，以解决迫切需要设计和生产一种电动汽车无线充电车载设备冷却装置，以满足实际使用的需要的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，包括脉动热管和冷水环路，其中冷水环路包括一级冷却环路和二级冷却环路，其中一级冷却环路包括水冷板、水槽和循环水泵，所述水冷板与水槽连接，其间设置有循环水泵，所述二级冷却环路包括位于水槽内的换热器和温度传感器-天线，换热器内部的冷却液来自于车载用热泵，

所述脉动热管一般由一根毛细管内部抽完真空后注入工质制作而成，所述脉动热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述水冷板与水冷板用固定板之间固定有冷凝段，所述脉动热管的蒸发段的上方依次设置磁芯和线圈，下方设置固定板，所述固定板与磁芯固定。

更进一步的，所述脉动热管的蒸发段材质为硬塑料，冷凝段材质为铜管，绝热段为软管。

更进一步的，所述脉动热管内工质采用非导电液体。

更进一步的，所述脉动热管的蒸发段和冷凝段均设置有导热片，以减少热阻。

更进一步的，所述固定板所用材料为非金属材质，以减少感应电流导致的热量的发生。

更进一步的，为了避免接触热阻，脉动热管的蒸发段和冷凝段贴上导热垫片或涂导热膏来提高传热效率。

更进一步的，所述水槽内部设置有温度传感器-天线，所述温度传感器用于监控冷却水温，所述天线用于监测冷却水位。

更进一步的，水槽内部冷水设置有温度范围，高于该温度范围的上限时温度传感器-天线将信号传递至车载主机，由车载主机下令启动二级冷水环路。当低于该温度范围的下限时，温度传感器-天线将信号传递至车载主机并由车载主机下令停止二级冷水环路的运行。

更进一步的，当水槽内的冷水水位低于设定值时，温度传感器-天线将信号传递至主机，并启动警示灯。

一种应用所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的电动汽车无线充电车载设备，包括基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置和耦合机构；所述基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置对耦合机构进行冷却，所述耦合机构包括绕组线圈和磁芯，脉动热管蒸发段侧的部件位置从上至下依次为线圈、磁芯、脉动热管蒸发段和固定板。

更进一步的，为了线圈和磁芯中包括天线、指示灯和温度探头；所述天线和指示灯分别与充电主机机芯电连接，分别位于主机和仪表盘；所述充电主机机芯通过天线进行无线通信；所述指示灯位于仪表盘，用于对充电主机机芯的工作状态进行指示。

与现有技术相比，本发明所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的有益效果是：

(1)该电动汽车无线充电冷却装置，主要由脉动热管、水槽、循环泵和管道附件等构成，运动部件仅为水泵且间歇性地运行。该系统结构简单且所占体积小，并且整个系统与外界隔离，不存在水垢和灰垢的生成，最大限度的消除了外界的影响。所以该系统进行有效的散热的同时还能减少故障率，提高可靠性，且无其他高费用的设备。

(2)本发明的脉动热管作为一种特殊的热管，能够保证有效散热的同时，还能保证线圈和磁芯温度的一致性。与传统的热管相比，脉动热管结构上还具有简单和可小型化且无吸液芯的优点，并且具有极高的传热极限和远距离传热等优点。

(3)本发明的热量最终通过热泵传递到周围环境中，在冬季可用于电动汽车的锂电池和电动汽车内部的升温，来提高能源的利用率。

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为本发明所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的结构示意图；

图2为本发明中的脉动热管示意图，其蒸发段材质为硬塑料管，绝热段为软管，冷凝段为铜管；

图3为本发明所述的硬质塑料固定板的结构示意图；

图4为本发明所述的一级冷水环路的水冷板及其固定板的结构示意图；

图5为本发明的一级冷却环路的水槽的结构示意图，其内部为换热器和温度传感器-天线；

图6为磁芯的结构示意图；

图7为线圈的结构示意图；

图8为脉动热管的侧视图。

图中：1-线圈，2-磁芯，3-脉动热管，4-固定板，5-水冷板，6-水冷板用固定板，7a-水冷板的进口，7b-水冷板的出口，8a-水槽出口，8b-水槽进口，9-水槽，10-循环泵，11-水槽内换热器，12-温度传感器-天线，13-温度探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一、具体实施例一，参见图1-8说明本实施方式，一种基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，包括脉动热管3和冷水环路，其中冷水环路包括一级冷却环路和二级冷却环路，其中一级冷却环路包括水冷板5、水槽9和循环水泵10，所述水冷板5与水槽9连接，其间设置有循环水泵10，所述二级冷却环路包括位于水槽9内的换热器11，换热器11内部的冷却液来自于车载用热泵，在该换热器11的作用下水槽的热量传递到车载热泵。

所述脉动热管3内部抽完真空后注入一定量的工质，所述脉动热管3包括蒸发段、绝热段和冷凝段：蒸发段和冷凝段分别为工质吸收和释放热量的区域，而绝热段为蒸发段、绝热段的连接通道。所述水冷板5与水冷板用固定板6之间固定有冷凝段，所述脉动热管3的蒸发段的上方依次设置磁芯2和线圈1，下方设置固定板4，所述固定板4与磁芯2固定。

所述脉动热管3的蒸发段材质为硬塑料，冷凝段材质为铜管，绝热段为软管。所述脉动热管3内工质采用非导电液体。

为了避免磁场中脉动热管3上的涡流损耗，脉动热管3的蒸发段和固定板4材质均采用塑料，冷凝段则采用铜管来提高传热效率。

脉动热管3的蒸发段与副边线圈-磁芯相连，通过硬质塑料材质的固定板4固定，其位置依次为线圈1、磁芯2、脉动热管蒸发段和固定板4。

所述脉动热管3的蒸发段和冷凝段均设置有导热片，以减少热阻。

如图8所示，将脉动热管3的绝热段予一定的弧度α，使得冷凝段朝上，利于冷凝段中的工质回流到蒸发段。

本发明的脉动热管3(Oscillating Heat Pipe，OHP)是一种新型的热管，它是由一根毛细管弯曲制后除去内部空气并注入一定量的工质制作而成。脉动热管内部在表面张力的作用下形成多个汽塞和液塞，当对脉动热管3的蒸发段和冷凝段进行加热和冷却时，温度的不均匀分布导致汽塞间的蒸汽压差，并在该压差的作用下工质在蒸发段和冷凝段之间进行往返运动，通过相变和对流传热来实现热量的传递。脉动热管与传统的热管相比，脉动热管3的结构上具有简单和可小型化且无吸液芯的优点，并且具有极高的传热极限和远距离传热等优点。

作为一种特殊的热管，其内部工质以气态和液态形式存在，且并以高速流动，并通过相变传热和对流传热来传递热量。所以与金属相比具有数倍乃至数十倍的高热系数，能够保证有效散热的同时，还能保证线圈1和磁芯2温度的一致性。所述固定板4所用材料为非金属材质，如硬质塑料，以减少感应电流导致的热量的发生。

为了避免接触热阻，脉动热管3的蒸发段和冷凝段贴上导热垫片或涂导热膏来提高传热效率。

所述水槽9内部设置有温度传感器-天线12，其中温度传感器用于监控冷却水温，天线用于监测冷却水位。

水槽9内部冷水设置有温度范围，当水槽内冷水温度高于该温度范围的上限时，温度传感器-天线12将信号传递至车载主机，由车载主机启动二级冷水环路。当冷水温度低于该温度范围的下限时，温度传感器-天线12把信号传递至车载主机并下令二级冷水环路停止运行。

水槽9不但提供冷却水的同时，还起到蓄热的作用，如遇到寒冷气节可作为热泵的热源提供热量，起到节约能源的作用。

脉动热管的冷凝段与水冷板5相连由固定板6来固定，水冷板内部的工质在循环水泵10的推动下从水槽流向水冷板5，又从水冷板5流回水槽9。

一种应用基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的电动汽车无线充电车载设备，包括基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置和耦合机构；所述基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置对耦合机构进行冷却，所述耦合机构包括绕组线圈1和磁芯2。

线圈1和磁芯2中包括温度探头13、天线、指示灯；所述天线和指示灯分别与充电主机机芯电连接，分别位于主机和仪表盘；所述充电主机机芯通过天线进行无线通信；所述指示灯用于对充电主机机芯的工作状态进行指示，指示灯位于仪表盘。

当副边线圈1-磁芯2温度突然升高，而热泵启动需要一定的时间，此时水槽9通过循环泵10可及时的将冷水提供到水冷板5。并且水槽9还能起蓄热的作用，在冬季作为热泵的热源。水槽9内部冷水的不能充满，以避免热胀冷缩导致的管道破裂。

所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的工作原理为：

脉动热管3的蒸发段与副边线圈1-磁芯2相连，冷凝段与一级冷水环路的水冷板5相连。充电过程中线圈1-磁芯2的温度升高时，天线和指示灯将信号传递至充电主机机芯，并启动一级冷水循环的循环泵10驱动水槽9内的冷却液流向水冷板5。在水冷板和线圈1-磁芯2的温差下，脉动热管3内的工质开始运动，将热量从线圈1-磁芯2传递到水冷板5乃至水槽9。当水槽内的温度升高到一定程度之后，水槽9内的天线和温度传感器将信号传递至主机机芯，并启动二级冷水循环，通过水槽9内的换热器11将热量传递至热泵。当水槽9内的温度降低至设定温度之后，停止运行二级冷水循环。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：包括脉动热管(3)和冷水环路，其中冷水环路包括一级冷却环路和二级冷却环路，其中一级冷却环路包括水冷板(5)、水槽(9)和循环水泵(10)，所述水冷板(5)与水槽(9)连接，其间设置有循环水泵(10)，水冷板(5)内部的工质在循环水泵(10)的推动下从水槽(9)流向水冷板(5)，又从水冷板(5)流回水槽(9)，所述二级冷却环路包括位于水槽(9)内的换热器(11)，换热器(11)内部的冷却液来自于车载用热泵，

所述脉动热管(3)包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述水冷板(5)与水冷板用固定板(6)之间固定有冷凝段，所述脉动热管(3)的蒸发段的上方依次设置磁芯(2)和线圈(1)，下方设置固定板(4)，所述固定板(4)与磁芯(2)固定。

2.根据权利要求1所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：所述脉动热管(3)由一根毛细管内部抽完真空后注入工质制作而成，所述脉动热管(3)内工质采用非导电液体。

3.根据权利要求1或2所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：所述脉动热管(3)的蒸发段材质为硬塑料，冷凝段材质为铜管，绝热段为软管。

4.根据权利要求1所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：所述脉动热管(3)的蒸发段和冷凝段均设置有导热片，以减少热阻。

5.根据权利要求1所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：所述固定板(4)所用材料为非金属材质，以减少感应电流导致的热量的发生。

6.根据权利要求1所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：为了避免接触热阻，脉动热管(3)的蒸发段和冷凝段贴上导热垫片或涂导热膏来提高传热效率。

7.根据权利要求1所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：所述水槽(9)内部设置有温度传感器-天线(12)，其中温度传感器用于监控冷却水温，天线用于监测冷却水位。

8.根据权利要求7所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置，其特征在于：水槽9内部冷水设置有温度范围，高于该温度范围的上限时温度传感器-天线12将信号传递至车载主机，由车载主机下令启动二级冷水环路。当低于该温度范围的下限时，温度传感器-天线12将信号传递至车载主机并由车载主机下令停止二级冷水环路的运行。

9.一种应用如权利要求1-8任一项所述的基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的电动汽车无线充电车载设备，其特征在于：包括基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置和耦合机构；所述基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置对耦合机构进行冷却，所述耦合机构包括线圈(1)和磁芯(2)。

10.根据权利要求9所述的应用基于脉动热管的电动汽车无线充电车载设备冷却装置的电动汽车无线充电车载设备，其特征在于：线圈(1)和磁芯(2)中包括天线、指示灯和温度探头(13)；所述天线和指示灯分别与充电主机机芯电连接；所述充电主机机芯通过天线进行无线通信；所述指示灯用于对充电主机机芯的工作状态进行指示。

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