CN116568008A - 液冷散热器、电机控制器及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种液冷散热器、电机控制器及车辆，本液冷散热器包括基座，所述基座设置有进液流道，所述进液流道用于导入冷却液，所述基座上设置有多个换热流道，每个所述换热流道均设置有第一导液口，每个所述第一导液口均与所述进液流道连通，以使多个所述换热流道并联，多个所述换热流道中的所述第一导液口的导液面积沿所述进液流道的冷却液的流动方向减小。本液冷散热器通过将每个换热流道的冷却液的流量大致均分，可以提高对每个待散热模块的冷却散热效果，从而保证每个待散热模块的性能。
Description
技术领域
本公开涉及液冷散热技术领域，具体地，涉及一种液冷散热器、电机控制器及车辆。
背景技术
功率模块的工作性能取决于散热效果，因此对功率模块的冷却散热尤为重要。
相关技术中的液冷散热器具有多个冷却流路以分别对功率模块进行冷却散热，但是多个冷却流路的流量分配不均匀，导致对于功率模块的散热均匀性较低，影响功率模块的工作性能。
发明内容
本公开的目的是提供一种液冷散热器、电机控制器及车辆，以解决上述相关技术中的问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种液冷散热器，包括基座，所述基座设置有进液流道，所述进液流道用于导入冷却液，所述基座上设置有多个换热流道，每个所述换热流道均设置有第一导液口，每个所述第一导液口均与所述进液流道连通，以使多个所述换热流道并联，多个所述换热流道中的所述第一导液口的导液面积沿所述进液流道的冷却液的流动方向减小。
可选地，在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个或多个，所述第一导液口构造为长条形结构、圆形结构或方形结构；
其中，当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个时，所述第一导液口构造为长条形结构，所述第一导液口沿所述进液流道的冷却液的流动方向延伸设置；
当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为多个时，所述第一导液口构造为长条形结构、圆形结构或方形结构，多个所述第一导液口沿所述进液流道的冷却液的流动方向间隔设置。
可选地，当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个时，所述第一导液口的宽度在沿所述进液流道的冷却液的流动方向上相等或者逐渐减小；或者，
当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为多个时，每个所述第一导液口的口径相等或者沿所述进液流道的冷却液的流动方向逐渐减小。
可选地，所述换热流道的数量为三个，三个所述第一导液口的导液面积在沿所述进液流道的冷却液的流动方向上的比值为20:7:5。
可选地，三个所述第一导液口的导液面积分别为180mm2-200mm2、60mm2-80mm2和40mm2-60mm2。
可选地，所述基座上开设有多个安装槽，所述安装槽设置为所述换热流道，所述安装槽用于安装待散热模块，所述第一导液口开设于对应的所述安装槽的槽底。
可选地，所述基座还设置有出液流道，所述出液流道用于导出冷却液，每个所述换热流道均设置有第二导液口，所述第一导液口和所述第二导液口分别位于对应的所述换热流道的两端，每个所述第二导液口均与所述出液流道连通，多个所述换热流道中的所述第二导液口的导液面积沿所述出液流道的冷却液的流动方向减小。
可选地，每个所述换热流道的所述第一导液口和所述第二导液口的导液面积、数量和形状均相同。
可选地，所述基座上开设有进液口和出液口，所述进液流道和所述出液流道均位于所述基座内，所述进液口与所述进液流道的一端连通，所述出液口与所述出液流道的一端连通。
本公开的第二方面还提供一种电机控制器，包括功率模块和上述的液冷散热器，所述功率模块连接于所述基座，所述功率模块与所述换热流道导热连接。
本公开的第三方面还提供一种车辆，包括上述的液冷散热器，或者上述的电机控制器。
上述技术方案，由于流量等于流速乘以导液面积，而随着冷却液在流动过程中局部涡流阻力存在损耗，导致冷却液的流速随着冷却液在进液流道中的流动逐渐增加，故而通过将多个所述第一导液口的导液面积沿所述进液流道的冷却液的流动方向减小，使得流速与导液面积的乘积得到中和，从而调整分别流入到换热流道中冷却液的流量，使得每个换热流道中冷却液的流量得到大致均分，从而保证每个换热流道的换热冷却性能。本液冷散热器通过将每个换热流道的冷却液的流量大致均分，可以提高对每个待散热模块的冷却散热效果，从而保证每个待散热模块的性能。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开的一种实施方式的液冷散热器的立体示意图；
图2是本公开的一种实施方式的液冷散热器的冷却液流向示意图(图中箭头方向指代冷却液流动方向)；
图3是本公开的一种实施方式的液冷散热器的三个换热流道的流量的仿真示意图(图中箭头方向指代冷却液流动方向)；
图4是本公开的一种实施方式的电机控制器的立体示意图。
附图标记说明
1、基座，2、进液流道，3、换热流道，31、安装槽，4、第一导液口，5、第二导液口，6、出液流道，7、进液口，8、出液口，9、功率模块，10、散热翅片。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是附图的图面的方向定义的，“内、外”是指相关零部件的内、外。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
随着新能源汽车的电驱总成的功率逐渐增加，电机控制器的输出电流也随之增加，电机控制器的功率模块9的电流输出能量取决于散热作用，因此对功率模块9的冷却散热尤为重要，而功率模块9一般为UVW三相的三颗功率模块9，故而需要对三颗功率模块9分别进行冷却散热。
相关技术中的液冷散热器具有多个冷却流路以分别对功率模块9进行冷却散热，但是多个冷却流路的流量分配不均匀，导致对于功率模块9的散热均匀性较低，影响功率模块9的电流输出能力。
相关技术中的液冷散热器的多个冷却流路的流量分配不均匀的原因时，多个冷却流路的导入冷却液的导液口的导液面积是相同的，而由于冷却液的流量是由导液面积与流速相乘得到的，冷却液在进入液冷散热器时，由于局部涡流阻力的存在，刚进入到液冷散热器的冷却液的流速较低，随着冷却液的流动，局部涡流阻力逐渐减小，冷却液的流速逐渐增加，而多个冷却流路的导入冷却液的导液口的导液面积相同，就会导致冷却液的流速与导液面积的乘积增加，进而导致流量出现明显增加，使得多个冷却流路的流量不均匀。
为此，如图1所示，本公开的一方面提供一种液冷散热器，包括基座1，基座1设置有进液流道2，进液流道2用于导入冷却液，基座1上设置有多个换热流道3，每个换热流道3均设置有第一导液口4，每个第一导液口4均与进液流道2连通，以使多个换热流道3并联，多个换热流道3中的第一导液口4的导液面积沿进液流道2的冷却液的流动方向减小。
其中，冷却液可在进液流道2中流动，进液流道2中的冷却液能够通过第一导液口4流入到对应的换热流道3中，冷却液在换热流道3中流动能够实现换热，从而可以实现对待散热模块的冷却散热，而多个换热流道3能够分别对多个待散热模块进行冷却散热。
在一些示例中，待散热模块可为电机控制器的功率模块9。当然需要说明的是，待散热模块也可以是其他器件中的功率模块9，比如光伏逆变器、大功率变频器等产品中使用的功率模块9。
其中，靠近进液流道2的进液端的第一导液口4的导液面积大，而远离进液流道2的进液端的第一导液口4的导液面积小。
需要说明的是，冷却液的流量是由导液面积与流速相乘得到的，冷却液在刚进入到进液流道2中时，由于局部涡流阻力的存在，冷却液在靠近进液流道2的进液端处的流速小，因此将靠近进液流道2的进液端处的第一导液口4的导液面积设置较大。而随着冷却液在进液流道2中的流动，局部涡流阻力损耗，冷却液在远离进液流道2的进液端处的流速逐渐增大，因此通过将多个第一导液口4的导液面积沿进液流道2的冷却液的流动方向减小，使得导液面积与流速的乘积得到中和，从而将每个第一导液口4的冷却液的流量控制在基本相同的状态，从而提高多个换热流道3中冷却液的流量的均匀性。
上述技术方案中，由于流量等于流速乘以导液面积，而随着冷却液在流动过程中局部涡流阻力存在损耗，导致冷却液的流速随着冷却液在进液流道中的流动逐渐增加，故而通过将多个第一导液口的导液面积沿进液流道的冷却液的流动方向减小，使得流速与导液面积的乘积得到中和，从而调整分别流入到换热流道中冷却液的流量，使得每个换热流道中冷却液的流量得到大致均分，从而保证每个换热流道的换热冷却性能。本液冷散热器通过将每个换热流道的冷却液的流量大致均分，可以提高对每个待散热模块的冷却散热效果，从而保证每个待散热模块的性能。
可选地，本公开的一种实施方式中，在一个换热流道3中的第一导液口4的数量为一个，第一导液口4构造为长条形结构，第一导液口4沿进液流道2的冷却液的流动方向延伸设置。
其中，可一个换热流道3中的第一导液口4的数量设置为一个，也可以将每个换热流道3中的第一导液口4的数量均设置为一个，也可以将部分换热流道3中的第一导液口4的数量设置为一个。通过将换热流道3中的第一导液口4的数量设置为一个，可以方便进行生产制造，降低制造成本。
而通过将第一导液口4设置为沿进液流道2的冷却液的流动方向延伸设置，能够利于将冷却液从进液流道2中导向换热流道3中，另外导入到换热流道3中的冷却液能够在换热流道3中均匀散开流动，保证冷却散热效果。
可选地，本公开的另一种实施方式中，在一个换热流道3中的第一导液口4的数量为多个，第一导液口4构造为长条形结构、圆形结构或方形结构，多个第一导液口4沿进液流道2的冷却液的流动方向间隔设置。
其中，可一个换热流道3中的第一导液口4的数量设置为多个，也可以将每个换热流道3中的第一导液口4的数量均设置为多个，也可以将部分换热流道3中的第一导液口4的数量设置为多个。通过将换热流道3中的第一导液口4的数量设置为多个，可以方便控制第一导液口4的导液面积，可以实现较小的导液面积。
而通过将多个第一导液口4设置为沿进液流道2的冷却液的流动方向间隔设置，能够利于将冷却液从进液流道2中导向换热流道3中，另外导入到换热流道3中的冷却液能够在换热流道3中均匀散开流动，保证冷却散热效果。
可选地，本公开的一种实施方式中，当在一个换热流道3中的第一导液口4的数量为一个时，第一导液口4的宽度在沿进液流道2的冷却液的流动方向上相等或者逐渐减小。
在一些示例中，第一导液口4的宽度可在沿进液流道2的冷却液的流动方向上相等。可以理解的是，一个换热流道3中的第一导液口4的宽度在沿进液流道2的冷却液的流动方向上是不变的，而不同的换热流道3中的第一导液口4的宽度是不同的。通过如此设置依然可以调整不同的换热流道3中的冷却液的流量。
在另一些示例中，第一导液口4的宽度可在沿进液流道2的冷却液的流动方向上逐渐减小。可以理解的是，一个换热流道3中的第一导液口4的宽度在沿进液流道2的冷却液的流动方向上是逐渐减小的，同时不同的换热流道3中的第一导液口4的宽度也是在沿进液流道2的冷却液的流动方向上减小的。通过如此设置可以更好的调整不同的换热流道3中的冷却液的流量，提高不同的换热流道3中的冷却液的均分性。
可选地，本公开的另一种实施方式中，当在一个换热流道3中的第一导液口4的数量为多个时，每个第一导液口4的口径相等或者沿进液流道2的冷却液的流动方向逐渐减小。
在一些示例中，在一个换热流道3中的第一导液口4构造为长条形结构，多个第一导液口4均沿进液流道2的冷却液的流动方向延伸设置，每个第一导液口4的宽度相等或者沿进液流道2的冷却液的流动方向逐渐减小。
其中，在另一些示例中，在一个换热流道3中的多个第一导液口4均构造为圆形结构或方形结构，每个第一导液口4的口径相等或者沿进液流道2的冷却液的流动方向逐渐减小。
可以理解的是，每个第一导液口4的宽度或口径在沿进液流道2的冷却液的流动方向上相等，是指代，一个换热流道3中的多个第一导液口4的宽度或口径在沿进液流道2的冷却液的流动方向上是不变的，而不同的换热流道3中的多个第一导液口4的宽度或口径是不同的。
而每个第一导液口4的宽度或口径在沿进液流道2的冷却液的流动方向上逐渐减小，是指代，一个换热流道3中的多个第一导液口4的宽度或口径在沿进液流道2的冷却液的流动方向上是逐渐减小的，同时不同的换热流道3中的多个第一导液口4的宽度或口径也是在沿进液流道2的冷却液的流动方向上减小的。通过如此设置可以更好的调整不同的换热流道3中的冷却液的流量，提高不同的换热流道3中的冷却液的均分性。
需要说明的是，关于第一导液口4是长条形结构还是圆形结构或者方形结构，具体可根据实际需要进行设置，当然也可以为其他的结构形状，在此不过多限制。
如图1所示，可选地，本公开的一种实施方式中，靠近进液流道2的进液端的换热流道3中的第一导液口4的数量为一个并构造为长条形结构，且该第一导液口4的宽度沿进液流道2的冷却液的流动方向逐渐减小，远离进液流道2的进液端的换热流道3中的第一导液口4的数量为多个并构造为圆形结构，且该同一个换热流道3中的第一导液口4的口径相等。通过如此设置，可以尽可能的保证靠近进液流道2的进液端的换热流道3中的第一导液口4的导液面积较大，而远离进液流道2的进液端的换热流道3中的第一导液口4的导液面积较小，同时又能够保证冷却液均匀导入到对应的换热流道3中。
可选地，本公开的一种实施方式中，换热流道3的宽度方向沿进液流道2的冷却液的流动方向设置，换热流道3的长度方向与进液流道2垂直设置，从而第一导液口4导入的冷却液在换热流道3的宽度方向上展开流动，进入换热流道3的冷却液沿换热流道3的长度方向流道，能够尽可能与待散热模块进行换热，提高冷却散热效果。
如图1所示，可选地，本公开的一种实施方式中，换热流道3的数量为三个，三个第一导液口4的导液面积在沿进液流道2的冷却液的流动方向上的比值为20:7:5。通过设置的三个换热流道3能够分别对应电机控制器的三相功率模块9，能够分别对三颗功率模块9进行冷却散热，而通过将三个第一导液口4的导液面积如此设置可以使得三个换热流道3中冷却液的流量更加均匀的分配，从而提高对三颗功率模块9的冷却散热效果。
如图1所示，可选地，本公开的一种实施方式中，三个第一导液口4的导液面积分别为180mm2-200mm2、60mm2-80mm2和40mm2-60mm2。通过如此设置，可以更好的将三个换热流道3中的冷却液均分。
在一些示例中，三个第一导液口4的导液面积分别为195mm2、70mm2和49mm2。具体仿真结果如图3所示。
需要说明的是，在如图3所示的效果中，进液流道2中冷却液的流量为15L/min，进液流道2的管径为10mm。通过该图可以看出，三个换热流道3的冷却液的流量稳定在接近5L/min。
为了便于安装待散热模块，提高散热效果，如图1所示，本公开的一种实施方式中，基座1上开设有多个安装槽31，安装槽31设置为换热流道3，安装槽31用于安装待散热模块，第一导液口4开设于对应的安装槽31的槽底。
通过设置的安装槽31能够直接将待散热模块安装到安装槽31内，而冷却液在安装槽31内流动，直接与待散热模块接触，实现冷却散热，提高冷却散热的效果。可以理解的是，进液流道2中的冷却液通过第一导液口4导入安装槽31后，在安装槽31内进行流动。
需要说明的是，待散热模块安装到安装槽31内后，待散热模块能够将安装槽31的槽口封闭，从而可以避免冷却液出现外溢或者泄漏的情况。
在一些示例中，多个安装槽31沿进液流道2的冷却液的流动方向间隔并列设置。
如图2所示，可选地，本公开的一种实施方式中，基座1还设置有出液流道6，出液流道6用于导出冷却液，每个换热流道3均设置有第二导液口5，第一导液口4和第二导液口5分别位于对应的换热流道3的两端，每个第二导液口5均与出液流道6连通，多个换热流道3中的第二导液口5的导液面积沿出液流道6的冷却液的流动方向减小。
其中，换热流道3中的冷却液能够通过第二导液口5导流到出液流道6中，通过出液流道6能够将冷却液排出，从而可以实现循环利用冷却液。
通过将第一导液口4和第二导液口5分别位于对应的换热流道3的两端，使得冷却液能够沿着换热流道3的延伸方向进行流动，能够充分对待散热模块进行冷却散热。
通过将多个换热流道3中的第二导液口5的导液面积沿出液流道6的冷却液的流动方向减小，使得换热流道3中的冷却液导流至出液流道6的流量与冷却液导流至换热流道3中的流量保持一致，可以提高换热流道3中冷却液流动的稳定性，从而更好与待散热模块进行热量交换。
在一些示例中，第二导液口5开设于安装槽31的槽口。
为了更好的保证换热流道3中冷却液的流速以及流量稳定，如图1所示，可选地，本公开的一种实施方式中，每个换热流道3的第一导液口4和第二导液口5的导液面积、数量和形状均相同。
可以理解的是，三个第二导液口5的导液面积在沿出液流道6的冷却液的流动方向上的比值为20:7:5。第二导液口5也可以为长条形结构、圆形结构或方形结构。
如图2所示，可选地，本公开的一种实施方式中，基座1上开设有进液口7和出液口8，进液流道2和出液流道6均位于基座1内，进液口7与进液流道2的一端连通，出液口8与出液流道6的一端连通。
其中，进液口7用于与冷却液供给端连通，可以导入冷却液，出液口8用于与冷却液回收端连通，可以导出冷却液，以便冷却液循环利用。
在一些示例中，进液流道2和出液流道6为开设在基座1内的圆形管道，进液流道2远离进液口7的一端为封闭端，出液流道6远离出液口8的一端为封闭端。
如图4所示，本公开的第二方面还提供一种电机控制器，包括功率模块9和上述的液冷散热器，功率模块9连接于基座1，功率模块9与换热流道3导热连接。
其中，在一些示例中，功率模块9为半桥式封装的单面直接液冷功率模块9，功率模块9上设置有散热翅片10，散热翅片10插入到上述实施方式的安装槽31中，冷却液在散热翅片10之间流过，带走热量。
在一些示例中，散热翅片10的截面形状可为椭圆形或者长条形。
本公开的第三方面还提供一种车辆，包括上述的液冷散热器，或者上述的电机控制器。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (11)
1.一种液冷散热器，其特征在于，包括基座，所述基座设置有进液流道，所述进液流道用于导入冷却液，所述基座上设置有多个换热流道，每个所述换热流道均设置有第一导液口，每个所述第一导液口均与所述进液流道连通，以使多个所述换热流道并联，多个所述换热流道中的所述第一导液口的导液面积沿所述进液流道的冷却液的流动方向减小。
2.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个或多个，所述第一导液口构造为长条形结构、圆形结构或方形结构；
其中，当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个时，所述第一导液口构造为长条形结构，所述第一导液口沿所述进液流道的冷却液的流动方向延伸设置；
当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为多个时，所述第一导液口构造为长条形结构、圆形结构或方形结构，多个所述第一导液口沿所述进液流道的冷却液的流动方向间隔设置。
3.根据权利要求2所述的液冷散热器，其特征在于，当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为一个时，所述第一导液口的宽度在沿所述进液流道的冷却液的流动方向上相等或者逐渐减小；或者，
当在一个所述换热流道中的所述第一导液口的数量为多个时，每个所述第一导液口的口径相等或者沿所述进液流道的冷却液的流动方向逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述换热流道的数量为三个，三个所述第一导液口的导液面积在沿所述进液流道的冷却液的流动方向上的比值为20:7:5。
5.根据权利要求4所述的液冷散热器，其特征在于，三个所述第一导液口的导液面积分别为180mm2-200mm2、60mm2-80mm2和40mm2-60mm2。
6.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述基座上开设有多个安装槽，所述安装槽设置为所述换热流道，所述安装槽用于安装待散热模块，所述第一导液口开设于对应的所述安装槽的槽底。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的液冷散热器，其特征在于，所述基座还设置有出液流道，所述出液流道用于导出冷却液，每个所述换热流道均设置有第二导液口，所述第一导液口和所述第二导液口分别位于对应的所述换热流道的两端，每个所述第二导液口均与所述出液流道连通，多个所述换热流道中的所述第二导液口的导液面积沿所述出液流道的冷却液的流动方向减小。
8.根据权利要求7所述的液冷散热器，其特征在于，每个所述换热流道的所述第一导液口和所述第二导液口的导液面积、数量和形状均相同。
9.根据权利要求7所述的液冷散热器，其特征在于，所述基座上开设有进液口和出液口，所述进液流道和所述出液流道均位于所述基座内，所述进液口与所述进液流道的一端连通，所述出液口与所述出液流道的一端连通。
10.一种电机控制器，其特征在于，包括功率模块和如权利要求1-9中任一项所述的液冷散热器，所述功率模块连接于所述基座，所述功率模块与所述换热流道导热连接。
11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的液冷散热器，或者如权利要求10所述的电机控制器。
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