CN214102162U - 一种散热装置、半导体温差发电装置和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热装置和、半导体温差发电装置和汽车，其中，散热装置包括：水冷组件，其用于对热电组件的冷端进行散热，所述水冷组件包括冷却液通道，所述冷却液通道具有用于与所述热电组件的冷端抵接的导热面；风冷组件，其包括多个间隔设置的散热片，多个所述散热片固定设于所述冷却液通道的外壁面。本实用新型实施例提供的散热装置增强散热效果，降低功耗，适用的工况场景广泛。

Description

一种散热装置、半导体温差发电装置和汽车

技术领域

本实用新型涉及温差发电技术领域，特别涉及一种散热装置和、半导体温差发电装置和汽车。

背景技术

随着全球汽车保有量的逐渐增加，对不可再生能源石油和天然气的需求也在持续提升，对能源的节约也逐渐受到大众的重视，目前节能减排已成为全球关注的重心，其中，由于汽车尾气余热可以用来发电，因此利用温差发电技术实现汽车尾气余热的回收利用越来越受到大家的关注。

半导体温差发电技术可以直接将热能转化为电能，具有无污染、无噪声、结构紧凑、无旋转部件和免维修等优点，因此近年来，随着半导体温差发电技术的发展，半导体温差发电技术回收汽车尾气余热被越来越多的人关注，也是我国汽车工业发展的大势所趋。

半导体温差发电技术利用温差发电，热端与冷端之间的温差越大，发电效率越好，因此，在冷端安装降温散热装置成为有效降低冷端温度的一种方式，目前的散热装置采用持续水冷的方式实现对冷端温度的降低，然而，散热装置一般通过汽车蓄电池实现持续水冷，这提高了汽车的功耗和负担，在无须过多降温的情况下造成了能耗浪费。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种散热装置和、半导体温差发电装置和汽车，通过设置无需功耗的风冷组件，在避免增大汽车功耗的情况下实现散热装置最大程度的散热，提高散热程度和散热效率。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例一方面提供了一种散热装置，包括：水冷组件，其用于对热电组件的冷端进行散热，水冷组件包括冷却液通道，冷却液通道具有用于与热电组件的冷端抵接的导热面；风冷组件，其包括多个间隔设置的散热片，多个散热片固定设于冷却液通道的外壁面。

进一步地，水冷组件为多个，多个水冷组件依次串联连接；至少一个水冷组件外表面固定设有多个散热片。

进一步地，水冷组件还包括：多个导流板，多个导流板相间分布于冷却液通道内部，导流板用于调节冷却液管道内冷却液的流速和流向。

进一步地，散热装置还包括：第一温度传感器，设于冷却液通道的冷却液出口，第一温度传感器用于检测冷却液出口的温度；第二温度传感器，设于冷却液通道的冷却液入口，第二温度传感器用于检测冷却液入口的温度。

进一步地，散热装置还包括：温感开关，其设于冷却液入口，温感开关与第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于基于检测到的温度控制冷却液的流速。

进一步地，散热装置还包括：温差获取模块，分别与温感开关、第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于基于检测到的两个温度获取冷却液出口和冷却液入口的温度差。

进一步地，多个散热片相互平行设置，散热片横截面呈三角形设置。

进一步地，风冷组件还包括：导热片，导热片设于冷却液通道内部，且导热片一端与散热片固定连接或一体成型。

进一步地，导热片背离散热片的一端穿过导热面设置，导热片用于将散热片的温度直接传递至热电组件的冷端。

本实用新型实施例另一方面提供了一种半导体温差发电装置，包括：前述任意实施例记载的散热装置；热电组件，热电组件的冷端与散热装置的导热面抵接。

本实用新型实施例再一方面提供了一种汽车，包括：前述任意实施例记载的半导体温差发电装置和排气管；半导体温差发电装置设置于排气管，且半导体温差发电装置中的散热片沿着汽车前进方向设置。

本实用新型实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过设置无需功耗的风冷组件，在避免增大汽车功耗的情况下实现散热装置最大程度的散热，提高散热程度和散热效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的半导体温差发电装置的局部结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的散热装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的导流板的分布图。

附图标记：

1-水冷组件；11-导流板；12-冷却液入口；13-冷却液出口；2-散热片；3-集热器；4-固定部；5-热电组件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

显然，所描述的实施例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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例通过温差发电技术实现对汽车尾气余热的利用，具体地，通过热电组件5实现发电，热电组件5一侧面为冷端，另一侧面为热端，热端和冷端之间的温差越大，热电组件5的发电效率越高。

在具体实施方式中，热电组件5的热端设置有集热器3，汽车尾气管与集热器3连通，将汽车尾气通入集热器3，以便收集汽车尾气中的余热，热电组件5的冷端设置有散热装置，以便降低热电组件5冷端的温度，从而加大热电组件5热端与冷端之间的温差，实现热电组件5高效率的发电。

请参照图1、图2和图3，本实用新型实施例一方面提供了一种散热装置，包括：水冷组件1，其用于对热电组件5的冷端进行散热，水冷组件1包括冷却液通道，冷却液通道具有用于与热电组件5的冷端抵接的导热面；风冷组件，其包括多个间隔设置的散热片2，多个散热片2固定设于冷却液通道的外壁面。

本实施例中，当热电组件5的冷端温度较低，无需对其进行大幅度的降温时，不启动水冷组件1，仅通过风冷组件进行降温，具体地，在汽车行进过程中，流速较高的空气流经风冷组件的散热片2，将热量带走，从而对冷端实现降温，具体地，散热片2与冷却通道外壁面换热，降低冷却通道的温度，再通过冷却通道与冷端进行换热完成降温操作；在很多场景中，冷端温度都不会太高，此时使用水冷降温会损耗汽车蓄电池的电量以及寿命，通过本实用新型实施例提供的散热装置，能够仅通过无能耗的风冷组件实现部分场景下冷端的降温，很大程度上节约了能源，延长汽车蓄电池使用寿命。

在一些实施方式中，散热装置通过水冷组件1实现水冷模式的散热，同时，在水冷组件1的外表面设置有散热片2，增加了风冷模式的散热，在同样的散热需求下，本实用新型提供的散热装置通过风冷组件增强散热，减少了水冷组件1的散热功耗，从而节约了散热成本，提高了散热效率。

在可选地实施方式中，风冷组件还包括风冷壁，多个散热片2背离水冷组件1的一端与风冷壁固定连接，相邻两个散热片2与风冷壁形成风冷通道，一定程度上增加空气通过时的流速，增强散热程度；多个散热片2与风冷壁形成多条散热通道。

在可选地实施方式中，风冷壁设有漏斗状的敞口设计，使得空气进入风冷通道后被压缩，从而使流速急速提升，增强散热效果。

在具体地实施方式中，水冷组件1呈扁平状，扁平状水冷组件1的一侧侧面作为导热面与热电组件5的冷端直接抵接，从而使冷却液与冷端实现换热。

在具体地实施方式中，水冷组件1呈扁平状，扁平状水冷组件1背离半导体温差发电装置冷端的一侧侧面上排布设置有散热片2。

在具体地实施方式中，除了导热面外，水冷组件1的其他外表面均设置有散热片2。

在具体地实施方式中，散热片2沿着汽车前进方向设置，在汽车加速或正常行驶过程中，空气气流流经散热片2实现散热。

在一些实施方式中，多个散热片2相互平行设置，散热片2横截面呈三角形设置。三角形设置的散热片2在不阻碍气流流动的情况下增大了与空气的接触面积，从而增强散热效果。

在具体实施方式中，风冷组件还包括：导热片，导热片设于冷却液通道内部，且导热片一端与散热片2固定连接或一体成型。具体地，导热片与散热片2一体成型，导热片与冷却液接触，将散热片2处的低温传导至导热片再传导至冷却液，最后传导至冷端，实现风冷组件对冷端的散热。

在优选实施方式中，导热片呈曲面设置，增大与冷却液的接触面积，增强换热能力和散热效果，例如，导热片呈波浪设计。

在一些实施方式中，导热片背离散热片的一端穿过导热面设置，导热片用于将散热片2的温度直接传递至热电组件5的冷端。具体地，导热片一端与散热片2连接或一体设置，另一端穿过水冷组件1的导热面，从而使导热片与冷端直接抵接，实现风冷组件对冷端的直接换热。

在一些实施方式中，水冷组件1还包括：多个导流板11，多个导流板11相间分布于冷却液通道内部壁面；沿着冷却液流动方向，导流板11分布数量逐渐增多，分布逐渐密集。导流板11设于冷却通道内，用于引导冷却液的流向并影响冷却液局部的流速，从而实现区域化针对性的散热。

在其他具体实施方式中，根据冷端不同位置的温度情况决定导流板11的数量和密集程度，例如，冷端从一端开始温度逐渐降低，则沿着冷端温度逐渐降低的方向，导流板11的数量逐渐减少，密集程度逐渐降低，导流板11数量越多，排布越密集，冷却液流经该区域时停留的时间越久，对该区域的散热效果越好。

在一些实施方式中，水冷组件1为多个，多个水冷组件1依次串联连接；具体的，前一个水冷组件1的冷却液出口13与下一个水冷组件1的冷却液入口12联通，冷却液依次经过各个水冷组件1，直至从最后一个水冷组件1的冷却液出口13排出。优选地，4-8个水冷组件1串联连接。

在一些实施方式中，至少一个水冷组件1外表面固定设有多个散热片2，优选地，每个水冷组件1的外表面均设置有散热片2。

在优选地实施方式中，水冷组件1为多个，多个水冷组件1并联连接；具体的，冷却液通过联管同时排入每个水冷组件1的冷却液入口12，最后从各自的冷却液出口13排出并汇合；该实施方式用于保证每个水冷组件1均排入初始温度的冷却液，从而保证每个水冷组件1所处冷端的位置的温度均匀冷却。

在一些实施方式中，散热装置还包括：固定部4，用于与半导体温差发电装置的冷端实现固定，并保证水冷组件1的导热面与冷端抵接。

在一些实施方式中，散热装置还包括：第一温度传感器，设于冷却液通道的冷却液出口13，第一温度传感器用于检测冷却液出口13的温度；第二温度传感器，设于冷却液通道的冷却液入口12，第二温度传感器用于检测冷却液入口12的温度。

在一些实施方式中，散热装置还包括：温感开关，其设于冷却液入口12，温感开关与第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于基于检测到的温度控制冷却液的流速。

在一些实施方式中，基于第一温度传感器检测到的温度大于第一预设值，温感开关打开，冷却液流入冷却液通道；基于第一温度传感器检测到的温度小于第二预设值，温感开关关闭。其中，当温度大于第一预设值，表明冷端温度过高，仅仅靠无功耗的风冷模式无法达到足够的散热需求，因此，温感开关打开，启动水冷模式，增强散热程度；当温度小于第一预设值，表明冷端温度较低，无须水冷模式进行散热，仅仅靠无功耗的风冷模式便能达到足够的散热需求，因此，温感开关关闭，不启动水冷模式，在实现目标散热的同时，没有任何功耗，降低了散热装置整体的能耗。

在具体实施方式中，当温感开关关闭，水冷组件1内部流通的是循环液。

在一些实例性实施方式中，仅仅采用风冷模式实现散热的情况很多，可以节约很大一部分蓄电池的能量，例如，在汽车下坡过程中，空气流速很快，通过无功耗的散热片2可以很快实现冷端的降温，无须进行水冷散热，更无需持续水冷，极大程度上降低能耗。

在一些实施方式中，散热装置还包括：温差获取模块，分别与温感开关、第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于基于检测到的两个温度获取冷却液出口13和冷却液入口12的温度差；基于温差获取模块获取到的温度差(也即温差)小于第三预设值，温感开关降低冷却液流速，反之增加流速。冷却液出口13和冷却液入口12的温度差越低，说明冷却液带走的热量越少，因此可以在一定程度上降低流速，以便冷却液换热充分，实现换热效率最大化，从另一层面减少功耗。

本实施例中，通过温度传感器和温控开关实现对水冷组件1中流速的控制，在无须过多降温时降低流速，减少蓄电池的功耗。

在另一些实施方式中，可同时在冷却液入口12处设计流量监控器，用于监控冷却液的流速。

本实用新型实施例另一方面提供了一种半导体温差发电装置，包括：前述任意实施例记载的散热装置；热电组件5，热电组件5的冷端与散热装置的导热面抵接。通过散热装置，实现对热电组件5冷端的降温操作，从而使热电组件5热端和冷端的温差加大，增强半导体温差发电装置的发电效率。

本实用新型实施例再一方面提供了一种汽车，包括：前述任意实施例记载的半导体温差发电装置和排气管；半导体温差发电装置设置于排气管，且半导体温差发电装置中的散热片沿着汽车前进方向设置。

汽车尾气进入集热器3后，汽车尾气温度较高，通过集热器3传导到半导体温差发电装置的热电组件5的热端，由于热端和冷端的表面温差越大，其发电效率越高，因此通过在冷端设置散热装置，通过散热装置将热量带走，从而保持较高的温差。

本实用新型实施例旨在保护一种散热装置和、半导体温差发电装置和汽车，具备如下效果：

通过设置无需功耗的风冷组件，在避免增大汽车功耗的情况下实现散热装置最大程度的散热，提高散热程度和散热效率。

通过设置简单的温控装置，实现在不同工况下不同散热模式的切换，避免在无须过多冷却的情况下，水冷模式对汽车蓄电池的功耗，降低散热装置的能耗，延长蓄电池和散热装置的使用寿命。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (11)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：

水冷组件(1)，其用于对热电组件(5)的冷端进行散热，所述水冷组件(1)包括冷却液通道，所述冷却液通道具有用于与所述热电组件(5)的冷端抵接的导热面；

风冷组件，其包括多个间隔设置的散热片(2)，多个所述散热片(2)固定设于所述冷却液通道的外壁面。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

所述水冷组件(1)为多个，多个所述水冷组件(1)依次串联连接；

至少一个所述水冷组件(1)外表面固定设有多个所述散热片(2)。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述水冷组件(1)还包括：

多个导流板(11)，多个所述导流板(11)相间分布于所述冷却液通道内部，所述导流板(11)用于调节所述冷却液管道内冷却液的流速和流向。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，还包括：

第一温度传感器，设于所述冷却液通道的冷却液出口(13)，所述第一温度传感器用于检测所述冷却液出口(13)的温度；

第二温度传感器，设于所述冷却液通道的冷却液入口(12)，所述第二温度传感器用于检测所述冷却液入口(12)的温度。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，还包括：

温感开关，其设于所述冷却液入口(12)，所述温感开关与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器连接，用于基于检测到的温度控制冷却液的流速。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，还包括：

温差获取模块，分别与所述温感开关、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器连接，用于基于检测到的两个温度获取所述冷却液出口(13)和所述冷却液入口(12)的温度差。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

多个所述散热片(2)相互平行设置，所述散热片(2)横截面呈三角形设置。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述风冷组件还包括：

导热片，所述导热片设于所述冷却液通道内部，且所述导热片一端与所述散热片(2)固定连接或一体成型。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，

所述导热片背离所述散热片(2)的一端穿过所述导热面设置，所述导热片用于将所述散热片的温度直接传递至所述热电组件(5)的冷端。

10.一种半导体温差发电装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的散热装置；

热电组件(5)，所述热电组件(5)的冷端与所述散热装置的导热面抵接。

11.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求10所述的半导体温差发电装置和排气管；

所述半导体温差发电装置设置于所述排气管，且所述半导体温差发电装置中的散热片(2)沿着汽车前进方向设置。

Images