CN204259347U - 一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，包括液态金属、流道基底、磁力泵、永磁体、水箱和半导体温差发电片和电路板，所述流道基底分为第一流道基底和第二流道基底，流道基底内部设有液态金属流道，所述液态金属流道内腔设有液态金属，所述磁力泵与液态金属流道连接在一起，所述磁力泵外表面安装有永磁体。该车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，采用液态金属作为流动工质，相比于常规采用的液态水或其他功能流体提升了其换热性能。装置结构简单，散热能力显著优于现有的水冷方法，体积小，有利于产品集成化，减轻了电动汽车负载，减少电动汽车运行时的能量损耗。

Description

一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体为一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置。

背景技术

能源短缺，环境污染是制约国民经济快速发展的瓶颈。发展以电动汽车为代表的节能与新能源汽车是应对能源短缺、环境污染、气候变化等问题的重要举措，同时也有利于提升我国汽车产业的国际竞争力。电动汽车的充电方式主要包括非车载充电机充电和车载充电机充电两种，其中车载充电机充电是应对电动汽车电能补给的常规手段。一般来说，在电动汽车的整车组配过程中，充电机的好坏直接决定了整车性能的高低。因此，提高车载充电机的性能尤为重要。

由于电动汽车车载充电机采用了大量高功率、发热量大的电子元器件(如变压器、MOS管等)，而且车载充电机自身内部电路以及外部安装都有严格的密封要求，在整车上的空间尺寸以及安装位置也都有一定的局限性，因此使用车载充电机给电动汽车动力电池组充电时，将不可避免地会产生大量的热量并会堆积在充电机周围。从目前应用来看，可选散热方式有自冷和风冷。由于单纯采用风扇强制风冷难以达到汽车零部件可靠性要求，在日常运行过程中会造成一定的机械磨损，不便于护理和维修，因此强制风冷在车载充电器上一般不采用或者只是起次要的辅助散热功能。而对于自然冷却而言，由于需要加设大面积的金属散热片增大热端和导热金属的接触面积，整个充电机的重量及体积增加过大，不仅不利于电路散热，还加重了电动汽车的负载、增大了电能的损耗。因此，设计一种既满足整车空间尺寸和轻质要求，又能满足散热性能要求的车载充电机散热装置就显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，包括液态金属、流道基底、磁力泵、永磁体、水箱和半导体温差发电片和电路板，所述流道基底分为第一流道基底和第二流道基底，流道基底内部设有液态金属流道，所述液态金属流道内腔设有液态金属，所述磁力泵与液态金属流道连接在一起，所述磁力泵外表面安装有永磁体，所述水箱固定安装在流道基底的顶部，水箱分为第一水箱和第二水箱，所述第一水箱底部安装有半导体温差发电片和电路板，所述半导体温差发电片和电路板通过半导体温差发电器电极与磁力泵相连接。

优选的，所述磁力泵内表面设有绝缘层，磁力泵泵腔与电极之间安装有绝缘套。

优选的，所述永磁体分为第一永磁体和第二永磁体，并分别安装在磁力泵的顶部和底部，永磁体表面镀有绝缘层。

优选的，所述液态金属流道为循环密封流道。

优选的，所述永磁体磁极磁场方向与液态金属流动方向相互垂直。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，采用液态金属作为流动工质，相比于常规采用的液态水或其他功能流体提升了其换热性能。装置结构简单，散热能力显著优于现有的水冷方法，体积小，有利于产品集成化，减轻了电动汽车负载，减少电动汽车运行时的能量损耗，利用温差发电装置，将充电机产生的热量转化为电能供给驱动液态金属的电磁泵，在具备一定温差的情况下能够产生一定电能并足够维持电磁泵的运作需要，充电机无须对散热装置进行再度供电，节省了强制风冷散热时的电能消耗，并提高了充电机的能量转换效率，无运动部件，由于液态金属具有良好的导电性能，采用电磁驱动后散热系统内部无运动机构，在充电机封装运行后无需因机械损耗进行后期维修处理，因而在性能上更加稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电磁泵工作原理图；

图3为本实用新型外形图。

图中：1液态金属、2流道基底、21、第一流道基底、22第二流道基底、3磁力泵、4永磁体、41、第一永磁体、42第二永磁体、5第一水箱、6第二水箱、7半导体温差发电片和电路板、8半导体温差发电器电极、9液态金属流道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，包括液态金属1、流道基底2、磁力泵3、永磁体4、水箱和半导体温差发电片和电路板7，流道基底2分为第一流道基底21和第二流道基底22，流道基底2内部设有液态金属流道9，液态金属流道9为循环密封流道，液态金属流道9内腔设有液态金属1，磁力泵3与液态金属流道9连接在一起，泵体采用防漏磁功能好的材料2Cr13，泵体设计要在体积大小和防漏磁效果之间权衡，一般而言，泵体越厚，防漏磁效果越，磁力泵3内表面设有绝缘层，微型电磁泵是利用磁场和电流相互作用，电流通过电磁绕组，形成交变固定磁场，推动柱塞往覆运动，产生压力，推动流体输出，磁力泵3泵腔与电极之间安装有绝缘套，磁力泵3外表面安装有永磁体4，永磁体4分为第一永磁体41和第二永磁体42，并分别安装在磁力泵3的顶部和底部，永磁体4表面镀有绝缘层，永磁体4磁极磁场方向与液态金属1流动方向相互垂直，水箱固定安装在流道基底2的顶部，水箱分为第一水箱5和第二水箱6，第一水箱5底部安装有半导体温差发电片和电路板7，半导体温差发电片和电路板7通过半导体温差发电器电极8与磁力泵3相连接，要得到优良的散热效果，需要提高液态金属1流速，这可以通过减小流道的传输阻力，即通过优化流道的几何结构，或减小液态金属1的粘滞阻力，温差发电部分采用市场上常见的温差发电片实现。经查阅，车载充电机的工作温度为-30℃～75℃，因此发热温度不高，可用普通的温差发电片(热端最高温度不能超过100℃)，为了安全起见，防止器件损坏，也可采用耐高温200℃的温差发电片。温差发电是一种新型的发电方式，利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能。以半导体温差发电模块制造的半导体发电机，只要有温差存在即能发电。工作时无噪音、无污染，使用寿命超过十年，免维护，因而是一种应用广泛的便携电源。本设计采用车载充电机的金属外壳作为热端，水箱的水作为冷端，为温差发电片提供必须的温差。温差发电组件的两面与金属散热片之间，涂上一层导热硅脂，以利于散热，减小热阻。另外，为保证受热要均匀，温差发电组件平稳贴在车载充电机金属表面体表面。其冷面必须加装金属散热片，并用水箱里面的水进行冷却，确保能够把热面传过来的热量即时带走，以保持发电组件两面的温差，提高发电效率。

工作原理：采用温差发电片7将车载充电机发热端产生的热能部分转化为磁力泵3工作所需电流，继而通过磁力泵3驱动流道内的液体金属1流动，从而持续不断地将充电机发热端产生的热量迅速传输走。这种散热器的电能来源于充电机本身产生的废热，因而无需或很少需要电能，能耗较低。由于工作流体是金属，因而易于采用电磁驱动，这种方法驱动流体流动时对供电的要求是采用小电压、大电流，而这恰恰为温差发电器提供了一个极好的用武之地，它也成为一个极有价值的地方。由于温差发电器、磁力泵3等的体积可作得很小，由此设计成的液体金属1型车载充电机散热装置的结构相当紧凑。根据Seebeck效应，温差发电器7热面和冷面存在温差时，闭合回路中将产生电流。每个温差发电器中包含许多热电单元，每个热电单元包括一对PN结。车载充电机充电时散发巨大的热量，使充电机金属外壳表面温度升高，从而与环境之间也存在温差。因此，可以利用温差发电技术把充电机散发的部分热量转化为电，从而驱动磁力泵3。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，包括液态金属、流道基底、磁力泵、永磁体、水箱和半导体温差发电片和电路板，其特征在于：所述流道基底分为第一流道基底和第二流道基底，流道基底内部设有液态金属流道，所述液态金属流道内腔设有液态金属，所述磁力泵与液态金属流道连接在一起，所述磁力泵外表面安装有永磁体，所述水箱固定安装在流道基底的顶部，水箱分为第一水箱和第二水箱，所述第一水箱底部安装有半导体温差发电片和电路板，所述半导体温差发电片和电路板通过半导体温差发电器电极与磁力泵相连接。

2.根据权利要求1所述的一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，其特征在于：所述磁力泵内表面设有绝缘层，磁力泵泵腔与电极之间安装有绝缘套。

3.根据权利要求1所述的一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，其特征在于：所述永磁体分为第一永磁体和第二永磁体，并分别安装在磁力泵的顶部和底部，永磁体表面镀有绝缘层。

4.根据权利要求1所述的一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，其特征在于：所述液态金属流道为循环密封流道。

5.根据权利要求1所述的一种车载充电机液态金属自适应热驱动散热装置，其特征在于：所述永磁体磁极磁场方向与液态金属流动方向相互垂直。