專利名稱：車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車用電子設(shè)備及其集成系統(tǒng)的水冷卻裝置， 具體地說(shuō)，它涉及的是一種電子設(shè)備耗熱元器件的水冷卻裝置。
背景技術(shù)：
自從硅集成電路問(wèn)世以來(lái)，電路的集成度幾何級(jí)增長(zhǎng)，相應(yīng)地， 每個(gè)芯片產(chǎn)生的熱量也大幅度增加。功率增加，體積縮小，熱密度急 劇上升，電子設(shè)備的溫度迅速增高，從而電子設(shè)備的故障越來(lái)越多，
集成電路的散熱問(wèn)題已經(jīng)成為電力驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力控制單元(PCU，包括 DC/DC、 DC/AC、 DCL等)小型化的關(guān)鍵，控制單元的進(jìn)步直接影響和 制約著電力驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)展。隨著控制單元功率擴(kuò)大、體積減小， 其電流電壓隨之增大，其中如二極管、IGBT等各種元器件的發(fā)熱量 越來(lái)越高，其工作環(huán)境要求比較高，傳統(tǒng)的對(duì)流冷卻越發(fā)不能滿足日 益增長(zhǎng)的散熱要求，其巨大的結(jié)構(gòu)、重量嚴(yán)重阻礙了電氣系統(tǒng)的集成 化發(fā)展進(jìn)程。采用水冷卻能夠極大地提高散熱效果，大大減小電氣集 成系統(tǒng)體積、重量，節(jié)約能源。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，能源短缺成為現(xiàn)今最為關(guān)注的問(wèn)題，使用 代替能源的各類汽車應(yīng)運(yùn)而生，其中尤以電動(dòng)汽車風(fēng)頭最勁，車輛電 氣系統(tǒng)要求更高的集成度、更高的功率供應(yīng)、更輕量、小型的設(shè)計(jì)， 高效低阻水冷裝置的作用在此得到了最佳的體現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車用電子控制單元及 其集成系統(tǒng)的低阻水冷裝置，全面替代風(fēng)冷系統(tǒng)，彌補(bǔ)現(xiàn)有水冷系統(tǒng) 應(yīng)用單一、效率不高的缺點(diǎn)，該水冷裝置效率高、水阻低、安裝使用 方便、不影響電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
一種車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水冷裝置，包括水冷 基板、橡膠墊、蓋板三大部分?；迳媳砻婢o貼電氣系統(tǒng)發(fā)熱元件， 基板側(cè)面設(shè)有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口 ，基板內(nèi)部設(shè)有冷卻液流道， 橡膠墊位于基板和蓋板之間，并與基板和蓋板耐壓密封固定。
基板內(nèi)部的冷卻液流道由柱形束通道、矩形通道、管形通道組成， 并根據(jù)散熱要求進(jìn)行組合，用于散熱和減少阻力。 基板的柱形截面采用菱形或正方形結(jié)構(gòu)。 基板、橡膠墊、蓋板之間通過(guò)螺栓或者焊接固定連接。 電氣系統(tǒng)發(fā)熱元件通過(guò)螺栓和導(dǎo)熱硅脂緊密地貼合在基板表面。 本實(shí)用新型的有益效果是
本實(shí)用新型具有高效的散熱效果、低阻力、耐壓、抗震、使用安全。
橡膠墊形狀結(jié)構(gòu)完全根據(jù)不同的基板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠在耐壓 密封的主要功能上起到局部緩沖的作用，滿足不同的工況需求，將發(fā) 熱器件直接貼于基板，熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅脂和接觸面導(dǎo)入基板內(nèi)部，再 由冷卻液(水)完全帶出?；鍍?nèi)部的組合式結(jié)構(gòu)有效地減小熱阻和
水阻，能夠快速、高效地將熱量傳遞給冷卻液(水)并帶出。其附件 冷卻液進(jìn)出口安裝和管路連接都非常方便。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)立體分解示意圖2是圖1中A處基板內(nèi)部柱形束橫截面結(jié)構(gòu)放大圖3是水冷基板內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型它包括基板3、橡膠墊4、蓋板5、冷 卻液進(jìn)口6、冷卻液出口7，其中橡膠墊4在基板3和蓋板5之間， 冷卻液出口 6和進(jìn)口 7在基板3上，為通用標(biāo)準(zhǔn)接口。其中基板3作 為直接和發(fā)熱元件接觸的部分，是本實(shí)用新型的最重要部分，其內(nèi)部 冷卻液流道包括了柱形束通道、矩形通道、管形通道等多種形式的流 道(圖3所示)。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)-
由于車輛實(shí)用的工況比較特殊，所以不僅要求水冷裝置能有效 地、節(jié)能地調(diào)節(jié)PCU的工作溫度，而且對(duì)水冷裝置的重量、體積、強(qiáng) 度、壽命等也有比較高的要求?？紤]到以上因素，本實(shí)用新型的主體 ——基板3在采用了高效的菱形截面柱束結(jié)構(gòu)(圖2所示)的基礎(chǔ)上， 在某些散熱要求相對(duì)較低的區(qū)域采用直接水沖刷的扁平狀矩形通道， 是高熱流、低阻力、高強(qiáng)度的優(yōu)化配合，其背面貼發(fā)熱元件l， 2的 部位要求高平整度和光潔度；采用高溫橡膠墊4的形狀完全根據(jù)基板
3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，與基板3緊密貼合能有效地在規(guī)定的壓力 范圍內(nèi)(-5bar—5bar)防止水道滲漏，在車輛運(yùn)行過(guò)程中能起到一 定的緩沖作用，保護(hù)PCU和水冷裝置本身；蓋板5為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的薄板， 用螺栓將其與橡膠墊4和基板3壓緊，或者采用焊接方式與基板連接。 本實(shí)用新型的工作原理
將不同形狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱元件1、 2固定在基板3上(固定方式可 采用膠接、焊接或螺栓連接等多種方式，將發(fā)熱量大的元件固定在柱 形束通道背面光滑平整處，發(fā)熱量較小的元件固定在矩形通道背面光 滑平整處)，熱量從結(jié)合處通過(guò)熱傳導(dǎo)帶到基板3內(nèi)部的強(qiáng)化傳熱結(jié) 構(gòu)上； 一定流量的冷卻水經(jīng)由外部供水系統(tǒng)進(jìn)入到冷卻液進(jìn)口6，在 柱形束通道處達(dá)到湍流狀態(tài)，能夠高效地將熱由傳導(dǎo)帶進(jìn)的熱通過(guò)強(qiáng) 制對(duì)流換熱吸收；柱形束通道與矩形通道之間的過(guò)渡面采用低流阻漸 擴(kuò)漸縮結(jié)構(gòu)，冷卻水在矩形通道內(nèi)流過(guò)時(shí)吸收通道上部的熱，其效率 相比柱形束通道要低，但能滿足一部分發(fā)熱較低的元件的散熱要求， 這種矩形通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，熱元件與冷卻水道之間的基板厚度較 厚，使流道內(nèi)流體達(dá)到湍流流速，加強(qiáng)換熱能力，同時(shí)，比較厚的基 板背面可以進(jìn)行打孔、焊接、打磨等操作，對(duì)PCU元器件的安裝極為 有利，更能加強(qiáng)水冷裝置的強(qiáng)度和耐壓能力；冷卻水經(jīng)過(guò)了對(duì)所有熱 源的吸收后，可由冷卻液出口 7連接到外部的散熱器將其冷卻。
橡膠墊4采用彈性的高溫橡膠材料，其形狀要求貼合基板3內(nèi)部 的流道，有效防止各流道的串流(流體不按照規(guī)定的程序流動(dòng)，經(jīng)由 縫隙流到其他區(qū)域)，使各處受力均勻分布，有效減少應(yīng)力，增加緩
沖。
蓋板5的作用主要是密封，其薄板結(jié)構(gòu)可以減少水冷裝置自身的 重量、體積，也能將冷卻水的一部分熱量散入環(huán)境。
為了配合PCU在車輛上的安裝，本實(shí)用新型的基板3和蓋板5適 當(dāng)增加凸出的安裝孔，蓋板5呈倒凹形，螺栓置于凹槽內(nèi)，凸出部分 與車架平穩(wěn)連接。
權(quán)利要求1.一種車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水冷裝置，包括水冷基板(3)、橡膠墊(4)、蓋板(5)三大部分，基板(3)上表面緊貼電氣系統(tǒng)發(fā)熱元件(1，2)，其特征在于，所述基板(3)側(cè)面設(shè)有冷卻液進(jìn)口(6)和冷卻液出口(7)，基板(3)內(nèi)部設(shè)有冷卻液流道，所述橡膠墊(4)位于基板(3)和蓋板(5)之間，并與基板(3)和蓋板(5)耐壓密封固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水 冷裝置，其特征在于，所述基板(3)內(nèi)部的冷卻液流道由柱形束通 道、矩形通道、管形通道組成，并根據(jù)散熱要求進(jìn)行組合，用于散熱 和減少阻力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低 阻水冷裝置，其特征在于，所述基板(3)的柱形截面采用菱形或正 方形結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水 冷裝置，其特征在于，所述基板(3)、橡膠墊(4)、蓋板(5)之間 通過(guò)螺栓或者焊接固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水 冷裝置，其特征在于，電氣系統(tǒng)發(fā)熱元件(1， 2)通過(guò)螺栓和導(dǎo)熱硅 脂緊密地貼合在所述基板(3)表面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種車用電子控制單元及其集成系統(tǒng)的低阻水冷裝置，包括水冷基板、橡膠墊、蓋板三大部分?；迳媳砻婢o貼電氣系統(tǒng)發(fā)熱元件，基板側(cè)面設(shè)有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，基板內(nèi)部設(shè)有冷卻液流道，橡膠墊位于基板和蓋板之間，并與基板和蓋板耐壓密封固定。本實(shí)用新型具有高效的散熱效果、低阻力、耐壓、抗震、使用安全等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK201000883SQ20062004937
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者鋼 萬(wàn), 偉 樂(lè), 倪淮生, 許思傳, 陳建利 申請(qǐng)人:上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司