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水冷头及车用电子控制单元水冷头

文献发布时间:2023-06-19 11:54:11


水冷头及车用电子控制单元水冷头

技术领域

示例性实施例大致上关于热传导的领域,尤其是关于车用电子控制单元水冷头。

背景技术

在车辆内电子系统的运作过程中,有时需要在严苛的(challenging)运作条件下将处理器产生的热量快速且有效地逸散于外,借以将运作温度保持于厂商所建议的范围内。随着这些电子系统的功能性及适用性(applicability)的增加,使得用于其中的处理器的运转速度也随之增加;随着运转速度增加及所使用的处理器的数量增加,电子系统的功耗需求(power requirement)也会增加,进而增加散热需求(cooling requirement)。

目前已发展出数种技术以排除车辆内电子系统中的处理器产生的热量。其中一种技术是空冷系统,其采用散热器热接触处理器并将热量从处理器排除。此外,通过散热器的部分的空气可将热量从散热器移除,进而协助提升处理器的散热效率。然而,在具有高处理速度、使用更多数量的处理器以及输出更多热量等情况时,这种空冷系统将变得不那么有效。另一个技术是液冷热交换系统,其透过泵浦单元驱动冷却流体在封闭系统中循环以冷却处理器,其中封闭系统可为具有一或多个散热器的水冷头,且冷却流体循环于上述散热器。该一或多个散热器的设置位置通常是冷却流体涉及与热量产生处理器热接触的地方。

一般来说,液冷热交换系统的效率较空冷系统高。然而,传统的液冷热交换系统由如铝制成的壳体及由如铜的另一种材料制成并设置于壳体上的一或多个散热器,这使得用于组装的制造步骤及次数增加,并降低良率,进而相对增加成本。再者,由于车辆中的机械或电子元件的空间非常紧凑且局限且其中的电子元件经调变(modulated),因此在不改变其外部尺寸的情况下提升现有的车用液冷热交换系统的效能是具有挑战性的。

发明内容

提供有车用电子控制单元水冷头及水冷头。

于一实施例中,一种水冷头包含:一第一散热器,具有一第一导热板并热接触于一第一散热鳍片组;一第二散热器,具有一第二导热板并热接触于一第二散热鳍片组;一安装板,具有穿过其的一入口开孔与一出口开孔以及一第一开孔与一第二开孔,而使得在组装过程中,该第一散热器及该第二散热器分别固定于该第一开孔及该第二开孔且该第一散热鳍片组及该第二散热鳍片组向内凸出而分别穿过该第一开孔及该第二开孔;以及一冷却板,具有一冷却腔室、一隔墙及一外配合面以及位于其上的一第三散热鳍片组及一第四散热鳍片组,而使得该第三散热鳍片组及该第四散热鳍片组在该隔墙上相对的区域上并分别对应于该第一散热鳍片组及该第二散热鳍片组,而使得在组装过程中,该安装板固定于该外配合面并齐平地承靠于该隔墙,进而界定出该冷却腔室的一第一流道区、一第二流道区及一第三流道区,其中该第一流道区于该入口开孔的形状似漏斗且延伸至该隔墙的一端及该第一散热鳍片组并延伸于该第三散热鳍片组中,该第二流道区于该出口开孔的形状似扭曲状且延伸至该隔墙的一端及该第二散热鳍片组与该第四散热鳍片组,且该第三流道区分别连通于该第一流道区及该第二流道区。

于某些实施例中,该第一散热器与该第二散热器为一体制成的铜散热器或铝散热器,该第一导热板与该第二导热板为一体制成的铜导热板或铝导热板,以及该第一散热鳍片组与该第二散热鳍片组为一体制成的铜散热鳍片组或铝散热鳍片组。

于某些实施例中,该第一散热鳍片组、该第二散热鳍片组、该第三散热鳍片组及该第四散热鳍片组各包含多个纵向平行皱褶结构,所述多个纵向平行皱褶结构之间分别界定出多个散热鳍片流道,该第一散热鳍片组及该第三散热鳍片组从该隔墙的该端延伸至该第一流道区的该冷却腔室的一侧墙,且该第二散热鳍片组及该第四散热鳍片组从该隔墙的该端延伸至该第二流道区的该冷却腔室的一侧墙。

于某些实施例中,该第一散热鳍片组的形状为L形且该第三散热鳍片组的形状为L形,而使得在组装过程中,该第三散热鳍片组的一正交端部分地延伸到该第三流道区中,而使得该第三散热鳍片组的一冷却液流动距离大于该第一散热鳍片组的一冷却液流动距离,进而在其一端增加冷却液流速。

于某些实施例中,该安装板的该第一开孔及该第二开孔分别更于其周围包含一升高周缘,且该冷却板还包含位于其上的一第一抬升板及一第二抬升板,其中该第一抬升板及该第二抬升板的形状分别对应于该第一散热鳍片组及该第二散热鳍片组的形状,且该第一抬升板及该第二抬升板的厚度分别对应于该第一开孔及该第二开孔的所述升高周缘的升高程度。

于某些实施例中,该第一散热器与该第二散热器为铜散热器或铝散热器,以及该第一散热鳍片组与该第二散热鳍片组为铜散热鳍片组或铝散热鳍片组,且该第一散热鳍片组与该第二散热鳍片组通过折合法所形成并分别接附于该第一抬升板及该第二抬升板。

于某些实施例中,该安装板为铜安装板或铝安装板,及该冷却板为铜冷却板或铝冷却板。

于某些实施例中,所述水冷头还包含一架体而使得该水冷头用于紧固于其上。

于一实施例中,车用电子控制单元水冷头包含一第一散热器、一第二散热器、一安装板以及一冷却板。第一散热器热接触于一第一散热鳍片组且第二散热器热接触于一第二散热鳍片组。于某些实施例中,第一散热器与第二散热器、第一导热板与第二导热板及第一散热鳍片组与第二散热鳍片组分别由铜或铝一体制成,且第一散热鳍片组及第二散热鳍片组由切削法所形成。安装板具有穿过其的一入口开孔与一出口开孔及一第一开孔与一第二开孔。当第一散热器及第二散热器被组装于安装板时,第一散热器及第二散热器分别固定于第一开孔与第二开孔且第一散热鳍片组与第二散热鳍片组向内凸出而分别穿过第一开孔与第二开孔。冷却板具有一冷却腔室、一隔墙及一外配合面以及位于其上的一第三散热鳍片组及一第四散热鳍片组。第三散热鳍片组及第四散热鳍片组在隔墙上相对的区域上并分别对应于第一散热鳍片组及第二散热鳍片组。当安装板被组装至冷却板时,安装板固定于外配合面并齐平地承靠于隔墙,进而界定出冷却腔室的一第一流道区、一第二流道区及一第三流道区。第一流道区于入口开孔的形状似漏斗且延伸至隔墙的一端及第一散热鳍片组并延伸于第三散热鳍片组中。第二流道区于出口开孔的形状似扭曲状且延伸至隔墙的一端及第二散热鳍片组与第四散热鳍片组。第三流道区分别连通于第一流道区及第二流道区。

于某些实施例中,第一散热鳍片组、第二散热鳍片组、第三散热鳍片组及第四散热鳍片组各包含多个纵向平行皱褶结构,纵向平行皱褶结构之间分别界定出多个散热鳍片流道。第一散热鳍片组及第三散热鳍片组从隔墙的那端延伸至第一流道区的冷却腔室的一侧墙。第二散热鳍片组及第四散热鳍片组从隔墙的那端延伸至第二流道区的冷却腔室的一侧墙。

于某些实施例中,第一散热器与第二散热器为一体制成的铜散热器或铝散热器,第一导热板与第二导热板为一体制成的铜导热板或铝导热板,以及第一散热鳍片组与第二散热鳍片组为一体制成的铜散热鳍片组或铝散热鳍片组。

于某些实施例中,第一散热鳍片组的形状为L形且第三散热鳍片组的形状为L形。当第一散热鳍片组被安装而对应于第三散热鳍片组时,第三散热鳍片组的一正交端部分地延伸到第三流道区中,而使得第三散热鳍片组的一冷却液流动距离大于第一散热鳍片组的一冷却液流动距离,进而在其一端增加冷却液流速。

于某些实施例中,安装板的第一开孔及第二开孔分别更于其周围包含一升高周缘,且冷却板还包含位于其上的一第一抬升板及一第二抬升板。第一抬升板及第二抬升板的形状分别对应于第一散热鳍片组及第二散热鳍片组的形状。第一抬升板及第二抬升板的厚度分别对应于第一开孔及第二开孔的升高周缘的升高程度。

于某些实施例中,第一散热器与第二散热器为铜散热器或铝散热器,第一导热板与第二导热板为铜导热板或铝导热板,及第一散热鳍片组与第二散热鳍片组为铜散热鳍片组或铝散热鳍片组,且第一散热鳍片组与第二散热鳍片组通过折合法所形成并分别接附于第一抬升板及第二抬升板。

于某些实施例中,安装板为铝安装板,及冷却板为铝冷却板。

于某些实施例中,车用电子控制单元水冷头还包含一架体而使得车用电子控制单元水冷头用于紧固于其上。

附图说明

除非另有说明,否则相关附图说明于此描述创新标的的态样。请参阅附图,在散热鳍片的各种视图及各种示例之间相似的标号代表相似的部件,且于此揭露的原理的态样仅为示例性的而非旨于限制。

图1A为根据一示例性实施例的具有架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图;

图1B为图1A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的示意性上视图;

图1C为图1A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的示意性下视图;

图2A为根据一示例性实施例的具有架体的车用电子控制单元水冷头的分解图;

图2B为图2A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的冷却板的内腔体表面及安装板的内表面的示意性立体图;

图2C绘示图2A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的内部的中央开孔;

图3A为根据一示例性实施例具有绘示有线B-B及线C-C的架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图;

图3B为图3A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线B-B绘示的剖面示意图;

图3C为图3A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线C-C绘示的剖面示意图;

图4A为根据一示例性实施例具有绘示有线E-E及线F-F的架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图;

图4B为图4A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线E-E绘示的剖面示意图;

图4C为图4A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线F-F绘示的剖面示意图;

图5A为根据一示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的第二散热器的示意性立体图;

图5B为图5A根据示例性实施例的另一示例性立体图;

图6A为根据一示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的替代性的第二散热器的立体示意图;

图6B为图6A根据示例性实施例的另一示例性立体图;

图7A为根据一示例性实施例的具有架体的替代性的车用电子控制单元水冷头的分解图;

图7B为图7A中根据示例性实施例的替代性的车用电子控制单元水冷头的内腔体表面及安装板的内表面的示意性立体图;

图7C绘示图7A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的内部的中央开孔。

【符号说明】

100…车用电子控制单元水冷头

110…冷却板

111…外配合面

116…隔墙

119…外表面

122…冷却腔室

124…第二流道区

126…第三流道区

128…第一流道区

134…第二散热鳍片组

138…第一散热鳍片组

144…第二抬升板

148…第一抬升板

154…第四散热鳍片组

158…第三散热鳍片组

161…第二导热板

164…第二散热器

165…第二定位凸板

171…第一导热板

175…第一定位凸板

178…第一散热器

180…安装板

181…接触面

183…冷却液出口

184…第二开孔

187…冷却液入口

188…第一开孔

189…内表面

190…架体

192…托架

193…输出口开孔

197…输入口开孔

634…第二散热鳍片组

638…第一散热鳍片组

664…第二散热器

678…第一散热器

700…车用电子控制单元水冷头

具体实施方式

以下参照泵浦单元、流体储存槽(fluid reservoir)、冷排(radiator)、水冷头及液冷系统的具体示例描述相关于热交换系统的各种原理,这些具体示例包含实施创新概念的泵浦单元、流体储存槽、冷排及水冷头的布置及示例。具体来说但并不以此为限地,这种创新的原理的描述方式是相关于所选择的泵浦单元、流体储存槽、冷排、水冷头及液冷系统的示例以及为了简洁及清楚而没有详细描述的现有功能或构造(construction)。此外,一或多个所揭露的原理可共用于泵浦单元、流体储存槽、冷排、水冷头及液冷系统的各种其他实施例中以达成各种所需的结果、特性及/或效能规范。

因此,跟于此讨论的具体示例具有不同属性(attribute)的泵浦单元、流体储存槽、冷排、水冷头及液冷系统能实施一或多个创新的原理,且能使用于没有于此详细说明的应用中。因此,熟悉本领域技艺者在阅读本揭露后将理解到泵浦单元、流体储存槽、冷排、水冷头及液冷系统没有于此详细描述的实施例也属于本发明的范畴。

于此揭露的示例性实施例相关于车用电子控制单元水冷头。车用电子控制单元水冷头将电子系统中的一或多个热量产生装置产生的热量排除。热量产生装置包含但不限于安装在主电路板及/或扩充卡或相似物上的一或多个中央处理器(central processingunit,CPU)、中央处理器晶片组(chipset)、一或多个图形处理器(graphics processingunit,GPUs),及/或一或多个物理处理器(physics processing unit,PPU)。

车用电子控制单元水冷头用以紧固于架体或作为电子系统中包含于车辆中待冷却的热量产生装置的一部分。车用电子控制单元水冷头包含至少一基于液体的冷却回路。各个冷却回路包含至少一热交换区,且热交换区中包含至少一散热器。根据应用方式,冷却回路中也能包含具有内建流体箱的冷排。冷却回路中的元件透过多个流体导管(fluidconduit)耦接。热量产生装置产生的热量传导至在冷却回路中流经至少一热交换泵浦的冷却液。

图1A为根据一示例性实施例的具有架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图。图1B为图1A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的示意性上视图。图1C为图1A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的示意性下视图。图2A为根据一示例性实施例的具有架体的车用电子控制单元水冷头的分解图。图2B为图2A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的冷却板的内腔体表面及安装板的内表面的示意性立体图。图2C绘示图2A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的内部的中央开孔。请参阅图1A至图2C,提供有一车用电子控制单元水冷头100,其包含一安装板180、一冷却板110、至少一散热器(一第一散热器178及一第二散热器164)、至少一组散热鳍片组(一第一散热鳍片组138、一第二散热鳍片组134、一第三散热鳍片组158及一第四散热鳍片组154)、至少一抬升板(lift plate)(一第一抬升板148及一第二抬升板144)。安装板180包含一接触面181、一内表面189、一第一开孔188、一第二开孔184、一输入口开孔197及一输出口开孔193。冷却板110包含一外表面119、一内腔体表面及一隔墙116。内腔体表面具有一外配合面111及一冷却腔室122。隔墙116具有第一、第二及第三壁部。安装板180大致上以平行于冷却板110的方式设置,其中冷却板110界定出冷却腔室122且以齐平(flush)的方式承靠于隔墙116及外配合面111并能以水密的方式固定于外配合面111。安装板180的主要形状大致上为具有从其中心朝外延伸的部分的长方形。输入口开孔197及输出口开孔193位于朝外延伸的部分中且安装板180的形状大致上相同于冷却腔室122的形状。

于一实施例中,冷却板110还包含一第一流道区128、一第二流道区124及一第三流道区126。隔墙116的第一壁部位于冷却腔室122中向外延伸的部分的中心部分内,以作为分割结构(divider)的第一部分,以将冷却腔室分隔成第一流道区128及第二流道区124。隔墙116的第二壁部接着朝冷却腔室122及安装板180的中心倾斜,以作为分割结构的第二部分,从而将冷却腔室122分隔成第一流道区128及第二流道区124。隔墙116的第三壁部位于冷却腔室122及安装板180的宽度约三分之一处,并接着倾斜回与第一壁部平行的平面的位置,以作为分割结构的第三部分,从而将冷却腔室分隔成第一流道区128及第二流道区124。隔墙116的第三壁部中相对隔墙116的第一壁部的一端的一端没有延伸到安装板180及冷却腔室122中相对第一壁部的一侧。第三流道区126为大致上为介于第三壁部的一端及安装板180与冷却腔室122中相对第一壁部的一侧之间的长方形区域,且受U形墙围绕。除了界定出第三流道区126并将第一流道区128与第二流道区124分离之外,隔墙116还将安装板180支撑在车用电子控制单元水冷头100的中央部分,进而防止其坍塌(collapsing)并免除独立支撑结构(separate supporting structure)的需求。

于一实施例中,第一抬升板148及第三散热鳍片组158设置于第一流道区128中。第二抬升板144及第四散热鳍片组154设置于第二流道区124中。第三散热鳍片组158大致上为L形而具有平行且齐平于冷却腔室122的侧墙的L形的长轴侧以及部分地延伸到第三流道区126中的正交端。第一抬升板148大致上为L形且对应于L形的第三散热鳍片组158,进而大致上形成L形。第一抬升板148中相对L形的第三散热鳍片组158中相对应的端的一端平行并齐平于隔墙116的第三壁部,进而具有与第三壁部的长度大致相同的宽度。第四散热鳍片组154为长方形且长方形的长边平行并齐平于隔墙116的第三壁部,进而具有与第三壁部的长度大致相同的宽度。第二抬升板144为长方形并对应于长方形的第四散热鳍片组154,进而大致上形成长方形。第二抬升板144中相对长方形的第四散热鳍片组154中相对应的端的一端平行并齐平于冷却腔室122中相对长方形的第四散热鳍片组154的一侧的侧墙。第三流道区126连通于第一流道区128及第二流道区124。

于一实施例中,第一散热器178为长方形且包含一第一导热板171及设置于第一导热板171其一侧端的至少一第一定位凸板175。第二散热器164为长方形且包含设置于第二导热板161及第二导热板161其一侧端的至少一第二定位凸板165。于某些实施例中,两个长方形的定位凸板分别位于第一散热器178及第二散热器164的相对侧;然,实施例并不以此为限。于替代的实施例中,只要透过一、二或多于二个的定位凸板分别固定于第一散热器178及第二散热器164的热量产生装置产生的热量能被传导至于冷却回路中流过冷却腔室122及至少一热交换泵浦的冷却流体,便可根据应用方式使用一、二或多于二个且具有相似或各种形状的定位凸板。于一实施例中,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134分别设置于第一散热器178及第二散热器164中相对于具有两个长方形定位凸板于其上的多个侧的多个侧。设置有第一散热鳍片组138的第一散热器178对应于安装板180的第一开孔188。第一散热鳍片组138大致上为L形且对应于L形的第一抬升板148。于组装时,第一散热器178的外配合面液密地固定于安装板180的第一开孔188的周缘且第一散热鳍片组138穿过第一开孔188并对应于第一抬升板148。第二散热鳍片组134为大致上为长方形且对应于第二抬升板144的长方形。于组装时,第二散热器164的外配合面液密地固定于安装板180的第二开孔184的周缘且第二散热鳍片组134穿过第二开孔184并对应于第二抬升板144。于一实施例中,车用电子控制单元水冷头100还包含多个托架192,且于组装时,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134分别通过这些托架192固定于第一抬升板148及第二抬升板144。

车用电子控制单元水冷头100还包含一冷却液入口187及一冷却液出口183,冷却液入口187及冷却液出口183分别液密地紧固于安装板180的输入口开孔197及输出口开孔193。冷却液入口187及冷却液出口183分别连通于第一流道区128及第二流道区124,并界定供冷却液流动于车用电子控制单元水冷头100的通道,首先经过冷却液入口187,接着通过第一流道区128并进入第三流道区126,再接着通过第二流道区124,且接着回到冷却液出口183流出。

图3A为根据一示例性实施例具有绘示有线B-B及线C-C的架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图。图3B为图3A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线B-B绘示的剖面示意图。图3C为图3A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线C-C绘示的剖面示意图。图4A为根据一示例性实施例具有绘示有线E-E及线F-F的架体的车用电子控制单元水冷头的示意性立体图。图4B为图4A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线E-E绘示的剖面示意图。图4C为图4A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头沿线F-F绘示的剖面示意图。请参阅图3A至图4C,并参阅图1A至图2C,有一导管(未绘示)接附(affixed)于冷却液入口187并将冷却液提供至车用电子控制单元水冷头100以使冷却液开始流动于其中。在冷却腔室122的向外延伸部中,第一流道区128于冷却液入口187包含漏斗状的流道。漏斗状的流道能增加冷却液在刚开始流动时的流速,这有利于车用电子控制单元水冷头100的热交换。接着,冷却液流过大致为L形的第三散热鳍片组158及相对应的L形的第一散热鳍片组138以进入第三流道区126。对于透过第一散热鳍片组138及第三散热鳍片组158到第三流道区126大致为最小且均匀的液体流动阻力分布(liquidflow resistance distribution)来说,第三散热鳍片组158的流动距离长于第一散热鳍片组138的流动距离。接着,通过首先流动过大致为长方形的第二散热鳍片组134及相对应的长方形的第四散热鳍片组154,冷却液从第三流道区126流动到第二流道区124。对于透过第二散热鳍片组134及第四散热鳍片组154到位于冷却液出口183的扭曲(dogleg)流道大致为最小且均匀的液体流动阻力分布来说,第二散热鳍片组134的流动距离大致上相同于第四散热鳍片组154的流动距离。在冷却液体流过散热鳍片组的情况下,用于热交换的面积会增加且会达成从散热鳍片组到散热器的低热阻抗,进而改善车用电子控制单元水冷头100的热交换。冷却液体接着透过导管(未绘示)从冷却液出口183而举例来说但并不以此为限地流出到泵浦单元(未绘示),并接着流回车用电子控制单元水冷头100而重新开始冷却液的流动过程。

于一实施例中,第一抬升板148及第二抬升板144被设计为对应于安装板180的第一开孔188及第二开孔184的升高周缘(elevated perimeter)以及安装于其的相对应的第一散热器178及第二散热器164,而使得冷却液流体的体积在流到第一抬升板148及第二抬升板144时、之前及之后大致保持均匀,而不分别负面地影响流过第一散热鳍片组138、第二散热鳍片组134、第三散热鳍片组158及第四散热鳍片组154的液体流。一般来说,第一抬升板148及第二抬升板144的厚度相等于第一开孔188及第二开孔184的升高周缘。此外,因为第一抬升板148及第二抬升板144与第一散热器178及第二散热器164的升高位置的缘故,第一散热器178及第二散热器164的厚度会降低,尤其是第一导热板171及第二导热板161的厚度会降低,进而在无须改变车用电子控制单元水冷头100的外部尺寸的情况下,减少第一散热器178及第二散热器164的热阻抗值,增加与散热流体间的热交换效率。在另一实施例中,使用铝制的第一散热器及第二散热器可进一步减缓材料失配的问题,而因此减少制造车用电子控制单元水冷头100的步骤、成本及时间,及增加制造良率,无须牺牲热效能(thermalperformance)。

于一实施例中,举例来说且不以此为限地,相较于不具有第一及第二开孔的升高周缘、不具有第一及第二抬升板并具有铜制成的第一及第二散热器的车用电子控制单元水冷头,70毫米40毫米(70mm by 40mm)铜制的第一散热器178及第二散热器164各自的厚度约为1.4毫米至1.5毫米,安装板180的厚度约为1.5毫米。70毫米40毫米铜制的第一散热器及第二散热器各自的厚度约为3.65毫米至3.75毫米,且相似的安装板的厚度约为1.5毫米。在上述比较例中,具有第一及第二开孔的升高周缘、具有第一及第二抬升板并具有铜制成的第一及第二散热器的车用电子控制单元水冷头,70毫米40毫米铜制的第一散热器178及第二散热器164各自的厚度相较于铜制的第一散热器及第二散热器各自的第一导热板171及第二导热板161厚度减少约2.25毫米,进而改善热效能并同时无须改变车用电子控制单元水冷头100的外部尺寸且降低车用电子控制单元水冷头100的制造步骤、成本及时间,且增加制造良率。熟悉本领域技艺者可明确地意识到能根据实际应用改变铜或铝制的第一散热器178及第二散热器164的尺寸、形状及厚度,且实施例并不以此为限。

于某些实施例中,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134透过切削(skiving)所制造而使刀具从透过挤型制成的铜或铝基座切割(shave)出散热鳍片。达成较高的鳍片对间隙深宽比(fin-to-gap aspect ratio),进而增加表面积并改善热效能。然,实施例并不以此为限。于替代实施例中,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134能由其他的手段制造,例如挤型、冲压(stamping)、锻造(forging)、铸造(casting)、硬焊(brazing)、拼装(assembling)或加工(machining)、黏合(bonding)或折合(folding)或熟悉本技艺者熟知的其他手段且实施例并不以此为限。并且,根据所使用的制造方法,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134可为第一散热器178及第二散热器164的一部分或是独立于第一散热器178及第二散热器164,且能具有不同的形状或几何关系(geometry),且实施例并不以此为限。只要达成透过散热鳍片组且大致上为最小且均匀的液体流动阻力分布以及从散热鳍片组到散热器的低热阻抗。

图5A为根据一示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的第二散热器的示意性立体图。图5B为图5A根据示例性实施例的另一示例性立体图。图6A为根据一示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的替代性的第二散热器的立体示意图。图6B为图6A根据示例性实施例的另一示例性立体图。图7A为根据一示例性实施例的具有架体的替代性的车用电子控制单元水冷头的分解图。图7B为图7A中根据示例性实施例的替代性的车用电子控制单元水冷头的内腔体表面及安装板的内表面的示意性立体图。图7C绘示图7A中根据示例性实施例的车用电子控制单元水冷头的内部的中央开孔。请参阅图5A及图5B,并参阅图1A至图4C,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134的制造方法为切削法(skiving)。因此,第一散热鳍片组138及第二散热鳍片组134为第一散热器178及第二散热器164的一部分。然,请参阅图6A及图6B,并参阅图7A至图7C,第一散热鳍片组638及第二散热鳍片组634的制造方法为折合法(folding)。因此,第一散热鳍片组638及第二散热鳍片组634并不是第一散热器678及第二散热器664的一部分。于一实施例中,第一散热鳍片组638及第二散热鳍片组634透过环氧树脂(epoxy)或硬焊技术分别接附于第一抬升板148及第二抬升板144。因此,车用电子控制单元水冷头700并没有为了固定第一散热鳍片组638及第二散热鳍片组634而还包含多个托架192。经折合的散热鳍片组也能具有较高的鳍片对间隙深宽比及较薄的鳍片,因此也会增加表面及并改善热效能。

请参阅图1A至图5B,提供有制造一车用电子控制单元水冷头100的方法,包含步骤1:提供一安装板180、一冷却板110、至少一散热器(切削具有第一散热鳍片组138的一第一散热器178以及切削具有第二散热鳍片组134的一第二散热器164)、一第三散热鳍片组158、一第四散热鳍片组154、一第一抬升板148、一第二抬升板144、一冷却液入口187、一冷却液出口183及多个托架192,皆由铝制成;以及步骤2:透过焊接(welding)及/或硬焊(brazing)将这些托架192接附到第一抬升板148及第二抬升板144,将第一抬升板148及第三散热鳍片组158与第二抬升板144及第四散热鳍片组154接附到冷却板110,将冷却液入口187及冷却液出口183接附到安装板180,将切削有一第一散热鳍片组138的第一散热器178及切削有一第二散热鳍片组134的第二散热器164接附到安装板180,并将安装板180接附到冷却板110。于制造车用电子控制单元水冷头100的方法的一实施例中,步骤1中提供的各个元件的形成是通过焊接、硬焊及/或CNC加工所完成。因为实施铜制的第一散热器178及第二散热器164无须镍电镀(nickel-plating)及/或焊料接合制成(solder paste processes),可以降低第一导热板171及第二导热板161的厚度来降低热阻抗值,进而减少制造车用电子控制单元水冷头的步骤、成本及时间,并增加制造良率。

于一实施例中,车用电子控制单元水冷头100用于透过紧固件紧固于架体190,紧固件例如为在操作过程中将震动最小化的抗震铆钉(anti-vibration rivet)、抗震螺栓及抗震螺丝;然,实施例并不以此为限。只要车用电子控制单元水冷头100能稳固地紧固于架体190且紧固件所使用的材料不会因材料失配导致腐蚀,也能使用其他的紧固手段。架体的形状为四边形,且架体190包含内延伸部,内延伸部用于确保车用电子控制单元水冷头100于其的安装。于某些实施例中,车用电子控制单元水冷头100大致上为长方形;然,熟悉本技艺者可明确地意识到只要车用电子控制单元水冷头100能稳固地固定在架体190,安装板180及冷却腔室122的主要形状能为大致上长方形之外的其他形状。

可能由塑胶材料制成的至少一热交换泵浦及流体导管可被「金属化」以最小化流体的流体扩散(fluid diffusion)或蒸发。金属可被提供为位在塑胶部件的内侧及外侧的任一者或两者的金属涂布薄膜。一般来说,相同的金属材料用于整个冷却环路中,例如铝。这些流体导管可为可挠曲的及/或刚性的(rigid)。

只要冷却是能促进冷却回路中的冷却且不会促进其中的腐蚀,车用电子控制单元水冷头的冷却液可为任何形式的冷却液,例如水、诸如抗防菌剂(anti-fungicide)等具有添加物的水、具有用于提升热传导的添加物的水,或是冷却液的其他特定组合物,例如具有润滑添加物或抗腐蚀添加物的液体或不导电液体。

至少一热交换泵浦的控制由直流或交流电性马达驱动,较佳地由操作系统(operative system)的手段或电子系统本身相似的手段达成,其中电子系统包含用来量测一或多个处理器的荷重及温度的手段。使用操作系统或相似的系统所执行的量测会免除对用于操作泵浦的特定手段的需求。处理器及操作系统或相似的系统之间用于操作泵浦的通讯可透过已经架设好的通讯连接达成。因此,可提供液冷系统及车用电子控制单元水冷头之间的即时(real-time)通讯而无须任何用来建立通讯的具体手段。

于某些实施例中,车用电子控制单元水冷头用于冷却包含在架体或电子系统中的各个热量产生装置。于替代的实施例中,车用电子控制单元水冷头只冷却所选择的热量产生装置或是单一的热量产生装置,同时其他的热量产生装置留给其他或是补偿的手段冷却。

于实施例中,提供有车用电子控制单元水冷头。车用电子控制单元水冷头包含安装板、冷却板、至少一散热器、至少一散热鳍片组及至少一抬升板。安装板及冷却板于其中界定出具有第一、第二及第三流道的冷却腔室。冷却流体在液体流动阻力分布大致上为最小且均匀的状态流过具有至少一抬升板及至少一散热器于其中的第一及第二流道。至少一抬升板对应于至少一散热器的升高位置,而使得冷却流体流动的体积在抬升板是均匀的且将散热器的厚度最小化。车用电子控制单元水冷头中没有使用铜。

流过车用电子控制单元水冷头的冷却液是透过位于冷却液入口且呈漏斗状的流道最佳化,而使得散热鳍片组的液体到连通于第二流道区的第三流道区的流动阻力分布大致上为最小且均匀的。冷却流体接着流过第二流道区,也是在散热鳍片组的液体流动阻力分布到位于车用电子控制单元水冷头的冷却液出口的扭曲流道大致上为最小且均匀的情况,接着再流到泵浦单元且接着流回车用电子控制单元水冷头以重新开始冷却流体的流动。除了车用电子控制单元水冷头中经最佳化的流道之外,抬升板也被设计为对应于散热器的升高位置,而使得冷却液体流动的体积在抬升板上大致上保持均匀且不会负面地影响通过散热鳍片组的液体。此外,因为散热器的升高位置的缘故,散热器的厚度会减小,进而增加与散热流体的热交换且同时不会改变车用电子控制单元水冷头的外部尺寸,进而减少制造车用电子控制单元水冷头的步骤、成本及时间,并增加制造良率。

于此揭露的创新概念并不限于上述实施例,而是符合执行于此揭露的概念的原则的完整范围。元件的方向及基准,例如“上”、“下”、“上方”、“下方”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”及相似的用语并非指绝对的关系、位置及/或位向(orientation)。元件的用语,例如“第一”及“第二”非为字面的意思而仅用于分辨物件。于此,用语“包涵”或“包括”拥有“包含”、“具有”的概念且指出元件、步骤及/或它们的结合的存在,但不会排除一或多个其他元件、步骤及/或他们的结合的存在或添加。除非有特别说明否则步骤的顺序并不具有绝对性(absoluteness)。除非有特别说明,否则将元件说明为单数,诸如本文中使用的“一”,并不代表“一且唯一”而是代表“一或多个”。于此,“及/或”代表“及”或者是“或”以及“及”且“或”。于此,范围或子范围代表包含整个及/或其中的部分量值的范围,且界定或修改范围及子范围的用语,如“至少”、“大于”、“少于”、“不多于”及相似的用语,代表子范围及/或上限或下限。本揭露中描述的各种实施例的元件的结构性及功能性均等物为本领域具通常知识者所熟知或能习得的,且包含于在此揭露及请求的特征。此外,任何于此揭露的资料皆不旨于公诸于世,无论此揭露是否可最终地详尽地于权利要求中提及。

基于能应用于此揭露的原则的许多可能的实施例,我们保留请求于此揭露的特征及行为的任何及所有的结合的权利,包含请求所有在以上描述的精神及范围内的特征及行为的权利,也包含以下的权利要求及在本申请或宣称本申请的优先权或任何权利的申请任何阶段的权利要求文字地且相等地提出的结合。

相关技术
  • 水冷头及车用电子控制单元水冷头
  • 车用电子控制单元及其集成系统的低阻水冷装置
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