CN215183923U - 散热模组以及控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热模组以及控制器，该散热模组包括散热中框，所述散热中框包括散热底板以及多个散热鳍片；散热底板的正面用于安装发热元件，散热底板的背面包括功能区和预留区，散热鳍片的底端连接在功能区上，预留区与散热底板的正面的距离散热鳍片的顶端与所述散热底板的正面的距离，以在预留区的背离散热底板的正面的一侧形成预留安装空间，预留安装空间可用于容置散热模块。这样对控制器的功能等级进行提升后，只需在预留安装空间内安装相应的功能模块即可满足散热需求。此外，预留区所在区域相比于其他区域而言相当于是一凹坑，散热模块可以完全安装在该凹坑内，不会增大控制器的体积，可以使控制器能够更好地适应后期的改装需求。

Description

散热模组以及控制器

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，尤其涉及一种散热模组以及控制器。

背景技术

在软件定义汽车的大背景下，智能驾驶，智能座舱等控制器(ECU)正在且持续不断地提供各类计算密集型的功能服务，如智能驾驶的从L2辅助驾驶到L5全自动驾驶。智能驾驶或智能座舱的不同功能等级，所对应ECU的运算芯片的算力和性能参数差异较大。低算力版本运算芯片峰值功耗通常不足10W，高算力运算芯片峰值功耗可达30W到100W。从半导体器件可靠性角度看，半导体运算芯片结温温度每升高10℃,失效概率提高一倍，为确保ECU在车辆法规规定的恶劣工作环境下的可靠性，应采用有效措施避免运算芯片因过温导致的降频降额、数据出错，甚至安全事故等问题的出现。

另外，在即将普及的“软件定义汽车”时代，ECU可以通过升级或降级软件来决定所提供的功能等级，而各等级服务所需的运算芯片算力及相应的散热要求跨度大。这就要求ECU散热能力应有效地适配其功能等级变化，而且这类适配方面的问题可以发生在整车前、维修服务点或用户后装期间。因此，如何使ECU能够很好地适应不同等级的散热需求，成为一个需要攻克的难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对在现有控制器不能很好地适配各种服务等级需求的问题，提供一种散热模组以及控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种散热模组，该散热模组包括散热中框，所述散热中框包括散热底板以及多个散热鳍片；所述散热底板的正面用于安装发热元件，所述散热底板的背面包括功能区和预留区，多个所述散热鳍片的底端连接在所述功能区上，所述预留区与所述散热底板的正面的距离小于所述散热鳍片的顶端与所述散热底板的正面的距离，以在所述预留区的背离所述散热底板的正面的一侧形成预留安装空间，所述预留安装空间可用于容置散热模块。

可选的，所述预留区相对所述功能区更为靠近所述散热底板的正面。

可选的，所述散热模组还包括散热模块，所述散热模块包括散热块，所述散热块可拆卸地安装在所述预留安装空间内，所述散热块靠近所述散热底板的一侧与预留区导热连接。

可选的，所述散热模组还包括风扇，所述风扇可拆卸地安装在所述散热块远离所述散热底板的一侧。

可选的，所述散热模组还包括半导体制冷器，所述半导体制冷器可拆卸地安装在所述预留区与散热块之间，所述半导体制冷器的冷面与所述散热底板导热连接，所述半导体制冷器的热面与所述散热块导热连接。

可选的，所述散热模组还包括隔热垫块，所述隔热垫块设置在所述散热块和所述散热底板之间。

可选的，所述散热模组还包括用于将所述散热块锁紧在所述散热底板上的隔热螺栓。

可选的，所述散热模组还包括控制模块、第一温度传感器以及第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述半导体制冷器的冷面的温度，所述第二温度传感器用于检测所述半导体制冷器的热面的温度，所述控制模块用于根据所述半导体制冷器的冷面的温度和所述半导体制冷器的热面的温度控制所述半导体制冷器工作。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供一种控制器，该控制器包括发热元件以及如上任意一项所述散热模组，所述发热元件安装在所述散热底板的正面。

可选的，所述控制器还包括上顶盖、下底盖及线路板，所述上顶盖设置在所述散热中框的上部，所述下底盖设置在所述散热中框的下部，所述线路板设置在所述底板的正面与所述下底盖之间所形成的空间内，所述散热模块设置在所述底板的背面和所述上顶盖之间所形成的空间内，所述发热元件为设置在所述线路板上的运算芯片。

本实用新型实施例提供的控制器应用于汽车后，如果用户在使用过程中对控制器的功能等级进行提升后，只需在散热中框的预留区安装相应的功能模块即可满足散热需求。另外，在散热中框中，预留区所在区域相比于其他区域而言相当于是一凹坑，当对散热模块的体积进行适当限制时，可以使散热模块完全安装在该凹坑内，这样安装散热模块后，不会增大散热中框的体积，从而可以使控制器能够更好地适应后期的改装需求。此外，控制器采用上述设置后还可以免除各配置等级产品的散热结构重新定制开发的工作量以及相关的开模修模费用。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的控制器的局部示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的控制器的散热中框的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的控制器的散热模组的一种组装结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的控制器的散热模组的另一种组装结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的控制器的散热模组的另一种组装结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的控制器的半导体制冷器的闭环控制模块示意图。

说明书中的附图标记如下：

100、控制器；10、运算芯片；20、散热模组；201、散热模块；1、散热中框；11、散热底板；111、背面；112、正面；113、功能区；114、预留区；12、散热鳍片；121、第一鳍片组；122、第二鳍片组；123、第三鳍片组；124、第四鳍片组；2、散热块；21、支撑板；22、散热柱；3、螺栓；4、热界面材料；5、风扇；6、半导体制冷器；7、隔热垫。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，在一实施例中，控制器100包括运算芯片10和散热模组20，运算芯片10安装在散热模组20上，以便通过散热模组20降低运算芯片10的温度，进而提高运算芯片10的工作性能。其中，控制器10可以是车载控制器(ECU)等处理器，为了方便理解，以下以车载控制器为例对本方案进行描述。

如图1至图3所示，在一实施例中，散热模组20包括散热中框1，散热中框1包括散热底板11以及多个散热鳍片12，这些散热鳍片12均设置在散热底板11的背面111，组装时，运算芯片10可安装在散热底板11的正面112，这样运算芯片10产生的热量便可以依次传递至散热底板11和散热鳍片12，并最终扩散到周围环境中。

其中，散热底板11的背面111具有功能区113和预留区114，功能区113环绕在预留区114的外侧，各散热鳍片12的底端均连接在功能区113上。另外，在本实施例中，功能区113环绕在预留区114的外侧，这些散热鳍片12也环绕在预留区114的外侧。预留区114与散热底板11的正面112的距离小于散热鳍片12的顶端与散热底板11的正面112的距离，以在预留区114的背离散热底板11的正面112的一侧形成预留安装空间，该预留安装空间内可以安装其他的散热模块201，以增强散热模组20的散热效果。

即预留安装空间内不安装其他散热模块201时，散热模组20的散热效果处于一个散热等级，当预留安装空间内安装散热模块201后，散热模组20的散热效果可以处于另一个散热等级。当ECU为低功能等级要求时，运算芯片10的功率相对较低，此时可以只采用散热中框1对运算芯片10进行散热；当ECU为高功能等级要求时，运算芯片10的功率相对较高，此时可以在散热中框1上安装其他的散热模块201以提高对运算芯片10的散热效果。另外，在预留安装空间内安装不同的散热模块201也可以时整个散热模组20具有不同的散热效果，从而可以使ECU能够适应于更多等级的散热需求。在实际产品中，运算芯片10可以是安装在散热底板11的正面112与预留区114相对的区域，这样更利于通过散热模块201将运算芯片10产生的热量转移走。

该ECU应用于汽车后，如果用户在使用过程中对ECU的功能等级进行提升后，只需在散热中框1的预留安装空间内安装相应的功能模块即可满足散热需求。此外，ECU采用上述设置后还可以免除各配置等级产品的散热结构重新定制开发的工作量以及相关的开模修模费用。

在实际产品中，无论何种等级，ECU在特定系列车型内的安装空间基本相同，不会随服务等级变化而变化。而在本实施例提供的散热中框1中，预留区114所在区域相比于其他区域而言相当于是一凹坑，当对散热模块201的体积进行适当限制时，可以使散热模块201完全安装在该凹坑内，这样安装散热模块201后，不会增大散热中框1的体积，从而可以使ECU能够更好地适应后期的改装需求。

如图2所示，多个散热鳍片12可以分为第一鳍片组121、第二鳍片组122、第三鳍片组123以及第四鳍片组124，第一鳍片组121和第二鳍片组122分别设置预留区114的左右两侧，第三鳍片组123和第四鳍片组124分别设置在预留区114的前后两侧。其中第一鳍片组121中的各散热鳍片12沿着前后方向间隔设置，以形成多个在左右方向延伸的第一散热通道；第二鳍片组122中的各散热鳍片12沿着前后方向间隔设置，以形成多个在左右方向延伸的第二散热通道；第三鳍片组123中的各散热鳍片12沿着左右方向间隔设置，以形成多个在前后方向的延伸的第三散热通道；第四鳍片组124中的各散热鳍片12沿着左右方向间隔设置，以形成多个在前后方向的延伸的第四散热通道。预留安装空间的四周分别与相应的第一散热通道、第二散热通道、第三散热通道以及第四散热通道相对，使得预留区114的热量可以从这四种散热通道向外扩散。

如图3所示，在一实施例中，散热模块201包括散热块2，散热块2可拆卸地安装在预留安装空间内4，使用户可以根据实际需求对散热块2进行拆装。实际产品中，散热块2可通过螺栓等锁紧在预留区114。同时，可以将散热块2的高度设置的小于或等于散热鳍片12的高度，以免散热块2安装在预留区114后凸出散热鳍片12。

如图3所示，预留区114相对功能区113更靠近底板11的正面12，即预留区114相对散热底板11的正面112的高度小于功能区相对散热底板11的正面112的高度，即预留区114为凹陷区，这样更利于是运算芯片10的热量传递至散热块2。同时，这么设置还可以为散热块2的高度尺寸预留更大的余量，更方便散热块2的生产设计。

具体的，如图3所示，散热块2包括支撑板21以及多个散热柱22，各散热柱22间隔设置支撑板21的一侧，其中，各散热柱22可以是阵列排布在支撑板21上。支撑板21上设有避让孔，预留区114设置有相应的螺纹孔，螺栓3穿过支撑板21上的避让孔后与预留区114的螺纹孔配合，便可以将散热块2固定在预留安装空间内。另外，为了提高热传递效果，组装时还可以在支撑板21和散热底板11之间设置相应的热界面材料4。此外，螺栓3也可以采用导热螺栓，以提高热传递效果。

可以理解的，如果散热模组20只采用散热中框1进行散热时的散热等级为第一种散热等级，那此时添加散热块2后的散热等级便可以看作是第二种散热等级。

如图4所示，在一实施例中，散热模块201除了包括散热块2之外还包括风扇5，风扇5可拆卸地安装在散热块2远离散热底板11的一侧。当在散热块2上安装风扇5以后，散热模组20的散热效果可以进一步提升，此时，散热模块201的散热等级可以看作是第三散热等级。另外，风扇5也可以是通过螺栓3连接的方式安装在散热块2上。此时，散热块2的若干散热柱22上设有螺纹孔，风扇5上对应设有相应的避让孔。

如图5所示，在一实施例中，散热模块201除了包散热块2之外，还包括半导体制冷器6(TEC)，半导体制冷器6可拆卸地安装在预留区114，其中，半导体制冷器6的冷面与散热底板11的相接，半导体制冷器6的热面与散热块2相接，通过半导体制冷器6可以快速地将运算芯片10产生的热量传送至散热模块201。此时，散热模块201的散热等级可以看作是第四散热等级。为了提高热传递效果，散热底板11和半导体制冷器6之间以及半导体制冷器6和散热模块201之间都设有相应的热界面材料4。

在一实施例中，散热底板11的材料和支撑板21的材质相同，比如都采用铝合金材料，这样可以避免二者因为热膨胀系数不同而形成并积累热形变应力，从而可以对半导体制冷器6提供保护。另外，在实际生产时，散热底板11和散热鳍片12二者的材料也相同，二者通常采用铸造一体成型的方式制备，支撑板21和散热柱22的材料也相同，二者也采用铸造一体成型的方式制备。

如图5所示，在实际产品中，半导体制冷器6可以是叠置在预留区114和散热块2之间，通过散热块2的挤压使半导体制冷器6固定在预留区114上。同时，为了避免散热块2压坏半导体制冷器6，散热模组20还设置了隔热垫7，隔热垫7设置在散热块2和散热底板11之间，通过隔热垫7的支撑作用可以避免散热块2对半导体制冷器6施加过大的压力。其中，隔热垫7为环形结构，半导体制冷器6位于隔热垫7的中空部位内。

另外，实际工作时，半导体制冷器6具有较高的热转移速度，会导致散热块2上的温度大于散热底板11的温度，故本实施例中，采用隔热垫还可以避免散热模块201上热量通过隔热垫7再次传递回散热底板11。其中，隔热垫的材料可以是石棉、岩棉、硅酸盐、玻璃纤维等。此外，此种情况下用于将散热块2固定在预留区114的螺栓3也可以采用隔热螺栓。

如图6所示，散热模组20还包括控制模块、第一温度传感器以及第二温度传感器，第一温度传感器用于检测半导体制冷器6的冷面的温度，第二温度传感器用于检测半导体制冷器6的热面的温度，控制模块可以根据所述半导体制冷器6的冷面的温度和热面的温度控制半导体制冷器6的工作。其中，实际使用时，控制模块可以控制半导体制冷器6的启停、工作点和传热效率等工作。比如，当冷面的温度过高时，可以增大输入半导体制冷器6的电流，以提高半导体制冷器6转移热量的能力，当热面的温度较大时，可以适当减小输入半导体制冷器6的电流。另外，工作点主要是指半导体制冷器6的能耗与转移能量的比值K。工作时，控制模块可以根据冷面和热面的温度，采用相应的PID闭环算法控制半导体制冷器6将数倍于自身功耗的热能从冷面转移到热面。其中，K一般设置的大于3。

如图5所示，在实际产品中，散热模块201也可以是同时包括散热块2、半导体制冷器6以及风扇5，此时，散热模块201的散热等级可以看作是第五散热等级。另外，此种组合模式下，散热模组20的散热能力可以是控制模块还可以控制风扇5的工作，比如，当热面的温度过高时，控制风扇5以更大的转速进行工作，进而提高散热模块201的散热效率。

另外，当散热模组20中使用半导体制冷器6时，还可以使半导体制冷器6具有自检功能。比如控制器100可以定期检测半导体制冷器6的阻抗以及制冷参数等，检测结果可以通过指示灯颜色变化、蜂鸣器声音提示或者通过无线通信方式直接发送至用户的手机等终端设备的方式对用户进行提示，从而可以使用户及时对散热模组20进行维护，保证运算芯片10的散热效果。

另外，在实际产品中，控制器100除了具有运算芯片10和散热模组20之外，还包括上顶盖、下底盖以及线路板，其中，上顶盖设置在散热中框11的上部，下底盖设置在散热中框11的下部，也即上顶盖设置在散热底板11的背面111一侧，下底盖设置在散热底板11的正面112一侧。另外，线路板设置在散热底板11的正面112和下底盖之间所形成的空间内，散热模块设置在散热底板11的背面111和上顶盖之间所形成的空间内，运算芯片10设置在线路板上。

可以理解的，在其他实施例中，预留区114和功能区113也可以是左右设置、前后设置等，或者是预留区114环绕在功能区113的外侧。

在其他实施例中，运算芯片10也可以是其他发热元件，比如一些功率开关器件等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热模组，其特征在于，包括散热中框，所述散热中框包括散热底板以及多个散热鳍片；

所述散热底板的正面用于安装发热元件，所述散热底板的背面包括功能区和预留区，多个所述散热鳍片的底端连接在所述功能区上，所述预留区与所述散热底板的正面的距离小于所述散热鳍片的顶端与所述散热底板的正面的距离，以在所述预留区的背离所述散热底板的正面的一侧形成预留安装空间，所述预留安装空间可用于容置散热模块。

2.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述预留区相对所述功能区更为靠近所述散热底板的正面。

3.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括散热模块，所述散热模块包括散热块，所述散热块可拆卸地安装在所述预留安装空间内，所述散热块靠近所述散热底板的一侧与预留区导热连接。

4.根据权利要求3所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括风扇，所述风扇可拆卸地安装在所述散热块远离所述散热底板的一侧。

5.根据权利要求3或4所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括半导体制冷器，所述半导体制冷器可拆卸地安装在所述预留区与散热块之间，所述半导体制冷器的冷面与所述散热底板导热连接，所述半导体制冷器的热面与所述散热块导热连接。

6.根据权利要求5所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括隔热垫块，所述隔热垫块设置在所述散热块和所述散热底板之间。

7.根据权利要求6所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括用于将所述散热块锁紧在所述散热底板上的隔热螺栓。

8.根据权利要求5所述的散热模组，其特征在于，所述散热模组还包括控制模块、第一温度传感器以及第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述半导体制冷器的冷面的温度，所述第二温度传感器用于检测所述半导体制冷器的热面的温度，所述控制模块用于根据所述半导体制冷器的冷面的温度和所述半导体制冷器的热面的温度控制所述半导体制冷器工作。

9.一种控制器，其特征在于，包括发热元件以及如权利要求1-8任意一项所述散热模组，所述发热元件安装在所述散热底板的正面。

10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括上顶盖、下底盖及线路板，所述上顶盖设置在所述散热中框的上部，所述下底盖设置在所述散热中框的下部，所述线路板设置在所述底板的正面与所述下底盖之间所形成的空间内，所述散热模块设置在所述底板的背面和所述上顶盖之间所形成的空间内，所述发热元件为设置在所述线路板上的运算芯片。

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