電子控制器的散熱設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于電子控制器的散熱設(shè)備，其包含具有中空部的殼體，用來(lái)傳熱和散熱的工作流體填充入中空部。電子控制器的殼體使用包含導(dǎo)熱填料的材料形成為具有中空部，并且傳熱工作流體填充在中空部中，以改善冷卻效率并實(shí)現(xiàn)減重。通過(guò)在相對(duì)于填充在殼體中空部中的工作流體的上端部形成使汽化工作流體冷凝的冷凝單元，工作流體的熱交換效果可以最大化。
【專利說(shuō)明】電子控制器的散熱設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于電子控制器的散熱設(shè)備，更具體地，涉及用于電子控制器的散熱設(shè)備，其中電子控制器的殼體具有中空部并且用來(lái)傳熱和散熱的工作流體填充入中空部。

【背景技術(shù)】
[0002]最近，安裝在車輛內(nèi)部的不同電氣和電子部件(在下文中，稱為電子控制器)的數(shù)量已不斷增大，并且電子控制器已一體化。因此，用于冷卻電子控制器的冷卻系統(tǒng)的減重和安全，特別是散熱，已經(jīng)成為重要的問(wèn)題。用于冷卻安裝在車輛內(nèi)的多種電子控制器的常規(guī)冷卻系統(tǒng)將做簡(jiǎn)要描述。
[0003]常規(guī)冷卻系統(tǒng)通常是水冷式，因?yàn)榭諝饫鋮s式比水冷式具有更低的冷卻效率，因此不適用于高產(chǎn)熱部件例如電池、逆變器以及任何其他相似和/或適當(dāng)?shù)牟考?。常?guī)冷卻系統(tǒng)，例如，冷卻燃料電池車的馬達(dá)控制器的冷卻系統(tǒng)具有水冷結(jié)構(gòu)，該水冷結(jié)構(gòu)使用具有閉環(huán)的熱交換器，并且環(huán)保車輛的逆變器系統(tǒng)使用直接的流體冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻絕緣柵雙極型晶體管(IGBT )功率模塊。
[0004]如圖1A和IB示出，水冷式的常規(guī)冷卻系統(tǒng)具有一體化地附著于各個(gè)控制器的功率設(shè)備的散熱用散熱器，其中循環(huán)有工作流體的冷卻管布置成鄰近于散熱器。
[0005]然而，在水冷式的常規(guī)冷卻系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)的各個(gè)組件的重量增加，難以使冷卻管進(jìn)行成型以形成冷卻水流通通道，并且金屬材料例如散熱器的防腐蝕性能存在限制，可能發(fā)生冷卻水的泄露。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供用于電子控制器的散熱設(shè)備，其中電子控制器的殼體可以使用包含傳熱填料的材料而形成為具有中空部，并且傳熱工作流體可以填充入中空部，從而與車輛電子控制器的空氣冷卻式和水冷式的冷卻系統(tǒng)相比，改善冷卻效率，并且與水冷式的冷卻系統(tǒng)相比，減輕冷卻系統(tǒng)的重量。
[0007]本發(fā)明的多個(gè)方面還提供用于電子控制器的散熱設(shè)備，其中散熱銷形狀的冷卻單元或包含高效冷凝用熱電元件的冷卻單元可以附著至相對(duì)于填充入殼體中空部的工作流體的上部，也就是說(shuō)，附著至中空部的上端部，作為使汽化的工作流體冷凝的冷凝單元，從而使工作流體的熱交換效果最大化。
[0008]根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面中的一個(gè)方面，提供用于電子控制器的散熱設(shè)備，其中電子控制器的殼體可以使用導(dǎo)熱材料形成為具有中空部，并且傳熱工作流體可以填充入中空部。
[0009]殼體可以由包含導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱工程塑料材料形成。相對(duì)于導(dǎo)熱工程塑料材料的總重，導(dǎo)熱填料可以以約30wt%至60wt%的范圍包含其中。此外，導(dǎo)熱填料可以包含由板狀顆粒形成的石墨或氮化硼。使汽化的工作流體冷凝的熱電元件可以布置在中空部的上端部。工作流體可以包含選自丙酮、氨、甲醇、水、和汞的一種，以及選自丙酮、氨、甲醇、水和汞的兩種以上的組合，其中丙酮、氨、甲醇、水、和汞在吸熱時(shí)汽化。加強(qiáng)中空部的剛度的多個(gè)肋可以一體化形成在中空部的底面并向上延伸。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]本發(fā)明的以上和其他特征將參考在附圖中示出的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，這些示例性實(shí)施方式在以下僅以示例說(shuō)明的方式給出，因此不限制本發(fā)明，其中:
[0011]圖1A和IB是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于電子控制器的散熱構(gòu)件的示意圖
[0012]圖2是示出本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于電子控制器的散熱設(shè)備的示意圖；
[0013]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式的用于電子控制器的散熱設(shè)備的示意圖；以及
[0014]圖4是用于描述應(yīng)用于本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電子控制器用散熱設(shè)備的傳熱填料的作用的示意圖。
[0015]〈附圖標(biāo)記的說(shuō)明〉
[0016]10:殼體12:中空部
[0017]14:工作流體 16:導(dǎo)熱填料
[0018]18:熱電元件 20:蓋殼體
[0019]22:肋

【具體實(shí)施方式】
[0020]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、插入式混合電動(dòng)車、氫動(dòng)力車和其它代用燃料車(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力車是具有兩種或多種動(dòng)力源的車輛，例如，具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車輛。
[0021]此外，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)控制器/控制單元是指，包含存儲(chǔ)器和處理器的硬件裝置。存儲(chǔ)器配置成存儲(chǔ)模塊，處理器具體配置成執(zhí)行該模塊以進(jìn)行將在以下進(jìn)一步描述的一個(gè)以上進(jìn)程。
[0022]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以具體表現(xiàn)為，在含有由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括但不限于ROM、RAM、光盤(⑶)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)器、智能卡和光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可以在連接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中分布，從而計(jì)算機(jī)可讀媒體可以通過(guò)例如遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)以分布方式存儲(chǔ)并執(zhí)行。
[0023]本文使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了說(shuō)明【具體實(shí)施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)、一種、該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何和所有組合。
[0024]除非特別指出或從上下文清晰得到，術(shù)語(yǔ)“約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域正常容忍范圍內(nèi)，例如在均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)?！凹s”可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%內(nèi)。除非另外從上下文清晰得出，本文中提供的所有數(shù)值都被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。
[0025]在下文中，本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠輕松地實(shí)施本發(fā)明。
[0026]在圖2中，附圖標(biāo)記10表示電子控制器的殼體。殼體10圍住電子控制器(例如，燃料電池車的馬達(dá)控制器、混合動(dòng)力車的電池、逆變器、IGBT功率模塊，以及任何其他相似和/或適當(dāng)?shù)膯卧?以進(jìn)行保護(hù)。為具有比傳統(tǒng)金屬材料更輕重量的材料，殼體10可以用導(dǎo)熱塑料材料制造。更具體地，為使電子控制器中產(chǎn)生的熱傳到外部以進(jìn)行發(fā)散，殼體10可以用包含導(dǎo)熱填料16的導(dǎo)熱工程塑料材料進(jìn)行成型，并且相對(duì)于導(dǎo)熱工程塑料材料的總重，導(dǎo)熱填料16可以以約30wt%至60wt%的范圍包含其中。
[0027]導(dǎo)熱填料16可以包含由板狀顆粒形成的石墨或氮化硼，或者任何其他相似和/或適當(dāng)?shù)木哂袩釋?dǎo)性并包含板狀顆粒的材料。特別地，殼體10可以形成為，使用導(dǎo)熱材料來(lái)圍住電子控制器，并在其中具有中空部12。中空部12可以形成在殼體10的四側(cè)壁內(nèi)，具有開(kāi)口的頂部，將殼體10的四側(cè)壁劃分為外壁和內(nèi)壁。
[0028]在殼體10形成具有中空部12之后，傳熱工作流體14可以經(jīng)由中空部12的開(kāi)口頂部填充入中空部12。工作流體14可以包含選自丙酮、氨、甲醇、水和汞的一種，或選自它們的兩種以上的組合，其中丙酮、氨、甲醇、水和汞在吸熱時(shí)汽化。因此，在電子控制器中產(chǎn)生的熱可以經(jīng)由包含在形成殼體10內(nèi)壁的導(dǎo)熱工程塑料材料中的導(dǎo)熱填料16散至中空部12中的工作流體14，并且工作流體14可以通過(guò)吸熱來(lái)汽化。
[0029]包含在殼體10外壁的導(dǎo)熱工程塑料材料中的導(dǎo)熱填料16可以將吸收在工作流體14中的一部分熱散到外部，并防止工作流體14的汽化的氣體分子或流體分子泄漏到外部。換言之，如圖4所示，由板狀顆粒形成的導(dǎo)熱填料16可以將工作流體14的分子沿之移動(dòng)到外部的路徑最大化，從而防止工作流體14的分子泄漏到殼體10的外部。
[0030]具體而言，如圖4所示，當(dāng)導(dǎo)熱填料顆粒不包含在其中時(shí)，工作流體14的分子移動(dòng)路徑是“t”，而當(dāng)導(dǎo)熱填料包含在其中，移動(dòng)路徑可增加“t”，從而當(dāng)導(dǎo)熱填料在平面內(nèi)對(duì)齊時(shí)，可以防止工作流體14的分子移動(dòng)到外部。具體而言，用在殼體10中的導(dǎo)熱填料16可以作為電子控制器的散熱介質(zhì)而操作，并且同時(shí)可以阻止工作流體14的分子泄漏到外部。
[0031]在殼體10的中空部12的開(kāi)口頂部，一般的熱電元件18可以布置成使汽化的工作流體14冷凝。熱電元件18可以附著至蓋殼體20的頂面或底面，當(dāng)蓋殼體20組裝成覆蓋殼體10時(shí)，使熱電元件18布置在填充有工作流體14的中空部12的冷凝空間之上。
[0032]因此，電子控制器中產(chǎn)生的熱可以經(jīng)由包含在殼體10內(nèi)壁的導(dǎo)熱工程塑料材料中的導(dǎo)熱填料16而散至中空部12中的工作流體14，并且工作流體14可以吸熱并朝向熱電元件18汽化。之后，汽化的工作流體14可以通過(guò)熱電元件18的冷卻作用而冷凝，以使工作流體14沿著中空部12的壁返回到原始填充位置。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式，考慮到由于中空部12形成在殼體10內(nèi)，殼體10的剛度可能變?nèi)?用來(lái)加固的肋22可以一體化地形成在中空部12中。如圖3所示，多個(gè)肋22可以一體化地形成在殼體10的中空部12的底面并向上延伸，從而加強(qiáng)中空部12的剛度。多個(gè)肋22可以作為將中空部12劃分為數(shù)個(gè)空間的屏障，并且工作流體14可以在劃分為數(shù)個(gè)空間的中空部12中均勻地填充，引起汽化和冷凝重復(fù)進(jìn)行，以進(jìn)行電子控制器的散熱。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，電子控制器的殼體可以使用包含導(dǎo)熱填料的材料形成為具有中空部，并且傳熱工作流體可以填充在中空部中，以在與空氣冷卻式和水冷式的常規(guī)冷卻系統(tǒng)比較時(shí)，改善冷卻效率，并且相比于水冷式實(shí)現(xiàn)重量減輕。
[0035]特別地，散熱銷形狀的冷卻單元或包含高效冷凝用的熱電元件的冷卻單元可以附著到相對(duì)于填充入殼體中空部的工作流體的上部，也就是說(shuō)，附著到中空部的上端部，作為使汽化的工作流體冷凝的冷凝單元，從而基于工作流體的熱交換使產(chǎn)生在電子控制器中的熱的消散最大化。此外，通過(guò)在殼體的中空部中一體化地形成單獨(dú)的肋，殼體的剛度可以得以加強(qiáng)。
[0036]盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍不限于前述示例性實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用在所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明基本概念而做出的修改和改進(jìn)也包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電子控制器的散熱設(shè)備，包含: 殼體，其使用導(dǎo)熱材料形成為具有中空部，所述中空部填充有傳熱工作流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱設(shè)備，其中， 所述殼體由含有導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱工程塑料材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱設(shè)備，其中， 包含相對(duì)于所述導(dǎo)熱工程塑料材料的總重的約30wt%至60wt%的所述導(dǎo)熱填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱設(shè)備，其中， 所述導(dǎo)熱填料包含由板狀顆粒形成的石墨或氮化硼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱設(shè)備，還包含: 熱電元件，布置在所述中空部的上端部，使汽化的工作流體冷凝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱設(shè)備，其中， 所述工作流體包含選自在吸熱時(shí)汽化的丙酮、氨、甲醇、水和汞中的一種，以及選自丙酮、氨、甲醇、水和汞中的兩種以上的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱設(shè)備，還包含: 多個(gè)肋，其加強(qiáng)所述中空部的剛度并且一體化地形成在所述中空部的底面并向上延伸。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK104349652SQ201310594400
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】廓真佑, 宋京花, 金敬福, 秋仁昌 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社