CN201000884Y - 车用dc/dc、dc/ac及其集成系统低阻水冷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车用DC/DC、DC/AC及其集成系统低阻水冷装置，包括水冷基板、橡胶垫、盖板三大部分。基板上表面紧贴电气系统发热元件，基板侧面设有冷却液进口和冷却液出口，基板内部设有冷却液流道，橡胶垫位于基板和盖板之间，并与基板和盖板耐压密封固定；基板内部的冷却液流道由柱形束通道、矩形通道、管形通道组成，并根据散热要求进行组合，用于散热和减少阻力；基板的柱形截面为圆形或椭圆形或圆形带导流板或椭圆带导流板结构。本实用新型具有高效的散热效果、低阻力、耐压、抗震、使用安全等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车用电子设备及其集成系统的水冷却装置，具体地说，它涉及的是一种电子设备耗热元器件的水冷却装置。
背景技术
自从硅集成电路问世以来，电路的集成度几何级增长，相应地，每个芯片产生的热量也大幅度增加。功率增加，体积缩小，热密度急剧上升，电子设备的温度迅速增高，从而电子设备的故障越来越多，集成电路的散热问题已经成为电力驱动汽车动力控制单元(PCU，包括DC/DC、DC/AC、DCL等)小型化的关键，控制单元的进步直接影响和制约着电力驱动汽车的发展。随着控制单元功率扩大、体积减小，其电流电压随之增大，其中如二极管、IGBT等各种元器件的发热量越来越高，其工作环境要求比较高，传统的对流冷却越发不能满足日益增长的散热要求，其巨大的结构、重量严重阻碍了电气系统的集成化发展进程。采用水冷却能够极大地提高散热效果，大大减小电气集成系统体积、重量，节约能源。
随着汽车工业的发展，能源短缺成为现今最为关注的问题，使用代替能源的各类汽车应运而生，其中尤以电动汽车风头最劲，车辆电气系统要求更高的集成度、更高的功率供应、更轻量、小型的设计，高效低阻水冷装置的作用在此得到了最佳的体现。
发明内容
本实用是要克服现有技术的不足，全面替代风冷系统，弥补现有水冷系统应用单一、效率不高的缺点，提供一种高效率、低水阻、安装使用方便、不影响电子设备内部结构的低阻水冷却装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种车用DC/DC、DC/AC及其集成系统低阻水冷装置，包括水冷基板、橡胶垫、盖板三大部分。基板上表面紧贴电气系统发热元件，基板侧面设有冷却液进口和冷却液出口，基板内部设有冷却液流道，橡胶垫位于基板和盖板之间，并与基板和盖板耐压密封固定；基板内部的冷却液流道由柱形束通道、矩形通道、管形通道组成，并根据散热要求进行组合，用于散热和减少阻力；基板的柱形截面为圆形或椭圆形或圆形带导流板或椭圆带导流板结构。
基板、橡胶垫、盖板之间通过螺栓或者焊接固定连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型具有高效的散热效果、低阻力、耐压、抗震、使用安全。
橡胶垫形状结构完全根据不同的基板结构进行设计，能够在耐压密封的主要功能上起到局部缓冲的作用，满足不同的工况需求，将发热器件直接贴于基板，热量通过导热硅脂和接触面导入基板内部，再由冷却液(水)完全带出。基板内部的组合式结构有效地减小热阻和水阻，能够快速、高效地将热量传递给冷却液(水)并带出。其附件冷却液进出口安装和管路连接都非常方便。
附图说明
图1是本实用新型结构立体分解示意图；
图2是图1中A处基板内部柱形束横截面结构放大图；
图3是水冷基板内部结构示意图；
图4是水冷基板内部矩形通道结构示意图；
图5是水冷基板柱形多种截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，本实用新型它包括基板3、橡胶垫4、盖板5、冷却液进口6、冷却液出口7，其中橡胶垫4在基板3和盖板5之间，冷却液出口6和进口7在基板3上，为通用标准接口。其中基板3作为直接和发热元件接触的部分，是本实用新型的最重要部分，其内部冷却液流道包括了柱形束通道、矩形通道8、管形通道等多种形式的流道。
本实用新型的结构特点：
由于车辆实用的工况比较特殊，所以不仅要求水冷装置能有效地、节能地调节PCU的工作温度，而且对水冷装置的重量、体积、强度、寿命等也有比较高的要求。考虑到以上因素，本实用新型的主体——基板3在采用了高效的圆形截面柱束结构(图2所示)的基础上，在某些散热要求相对较低的区域采用直接水冲刷的扁平状矩形通道8，是高热流、低阻力、高强度的优化配合，其背面贴元件的部位要求高平整度和光洁度；采用高温橡胶垫4的形状完全根据基板3的结构进行一体化设计，与基板3紧密贴合能有效地在规定的压力范围内(-5bar-5bar)防止水道渗漏，在车辆运行过程中能起到一定的缓冲作用，保护PCU和水冷装置本身；盖板5为结构简单的薄板，用螺栓将其与橡胶垫4和基板3压紧，或者采用焊接方式与基板连接。
本实用新型的工作原理：
如图3，4所示，将不同形状结构的发热元件1、2固定在基板3上(固定方式可采用胶接、焊接或螺栓连接等多种方式，将发热量大的元件固定在柱形束通道背面光滑平整处，发热量较小的元件固定在矩形通道8背面光滑平整处)，热量从结合处通过热传导带到基板3内部的强化传热结构上；一定流量的冷却水经由外部供水系统进入到冷却液进口6，在柱形束通道处达到湍流状态，能够高效地将热由传导带进的热通过强制对流换热吸收；柱形束通道与矩形通道8之间的过渡面采用低流阻渐扩渐缩结构，冷却水在矩形通道8内流过时吸收通道上部的热，其效率相比柱形束通道要低，但能满足一部分发热较低的元件的散热要求，这种矩形通道8结构的优点在于，热元件与冷却水道之间的基板厚度较厚，使流道内流体达到湍流流速，加强换热能力，同时，比较厚的基板背面可以进行打孔、焊接、打磨等操作，对PCU元器件的安装极为有利，更能加强水冷装置的强度和耐压能力；冷却水经过了对所有热源的吸收后，可由冷却液出口7连接到外部的散热器将其冷却。
橡胶垫4采用弹性的高温橡胶材料，其形状要求贴合基板3内部的流道，有效防止各流道的串流(流体不按照规定的程序流动，经由缝隙流到其他区域)，使各处受力均匀分布，有效减少应力，增加缓冲。
盖板5的作用主要是密封，其薄板结构可以减少水冷装置自身的重量、体积，也能将冷却水的一部分热量散入环境。
本实用新型的基板3内部结构包括附图5所示的圆形截面、椭圆形截面、圆形带导流板截面和椭圆带导流板截面等多种柱束结构。
Claims (2)
1.一种车用DC/DC、DC/AC及其集成系统低阻水冷装置，包括水冷基板(3)、橡胶垫(4)、盖板(5)三大部分，基板(3)上表面紧贴电气系统发热元件(1，2)，基板(3)侧面设有冷却液进口(6)和冷却液出口(7)，基板(3)内部设有冷却液流道，所述橡胶垫(4)位于基板(3)和盖板(5)之间，并与基板(3)和盖板(5)耐压密封固定，其特征在于，所述基板(3)内部的冷却液流道由柱形束通道、矩形通道、管形通道组成，并根据散热要求进行组合，用于散热和减少阻力；所述基板(3)的柱形截面为圆形或椭圆形或圆形带导流板或椭圆带导流板结构。
2.根据权利要求1所述的车用DC/DC、DC/AC及其集成系统低阻水冷装置，其特征在于，所述基板(3)、橡胶垫(4)、盖板(5)之间通过螺栓或者焊接固定连接。
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2006
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