一种车载超算方舱散热系统

技术领域

本发明涉及车载超算方舱技术领域，具体为一种车载超算方舱散热系统。

背景技术

方舱是指用各种坚固材料有机的组合在一起，其容积是固定或可扩展的具有防护性能，可供运载的厢式工作间，车载超算方舱是将超算机柜安装在方舱内，再将方舱整体安装在车上。

在超算机柜工作中，超算机柜内的芯片组会产生热量，由于不同的芯片组具备不同的功能，在超算机柜运行过程中，会出现部分芯片组处理数据和指令较多，部分芯片组处理数据和指令较少，进而造成不同的芯片组功耗不同，进而造成不同的芯片组产生热量不同，传统的车载超算方舱散热中一般对超算机柜内的芯片组进行统一散热作业，不能对热量超过阈值的芯片组进行针对性的散热，无法对功耗大产生热量较多的芯片组进行快速降温作业，影响超算机柜的正常工作，因此，设计一种车载超算方舱散热系统是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载超算方舱散热系统，以解决上述存在的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种车载超算方舱散热系统，包括用于芯片组散热的风冷机体，所述风冷机体内部设有隔板，所述隔板将风冷机体内部分隔成第一导热腔和第二导热腔，所述第一导热腔和第二导热腔内分别设有第一导热散热机构和第二导热散热机构，所述风冷机体上部设有排风扇；

还包括用于将芯片组产生的基础热量传递给第一导热散热机构的基础传热机构，设置在在芯片组上的温度传感器，通过位置调节机构设置在所述芯片组一侧的传热块，所述传热块上设有定位导热机构，所述定位导热机构用于将热量超过阈值的芯片组产生的热量传递给第二导热散热机构。

在一个具体的可实施方案中，所述定位导热机构包括设在传热块内的储液罐，所述传热块朝向芯片组的表面设有导热硅胶板，所述位置调节机构用于将热量超过阈值的芯片组贴附在导热硅胶板上，所述传热块内设有与导热硅胶板连接的第一导热块，所述储液罐上设有伸入到储液罐内的第二导热块，所述第二导热块与第一导热块一一对应，所述储液罐一侧通过翻转机构安装有相互垂直的两组导热筒结构，所述两组导热筒结构上均设有与第一导热块和第二导热块相配合的传导机构。

通过上述技术方案，通过位置调节机构对传热块的位置进行调整，使得传热块上的导热硅胶板与热量超过阈值的芯片组贴合，热量通过导热硅胶板传递给第一导热块。

在一个具体的可实施方案中，所述翻转机构包括设在储液罐上的旋转电机，所述旋转电机的输出端与旋转轴连接，相互垂直的两组导热筒结构通过连接杆安装在旋转轴上，每组导热筒结构包括两个与相邻第一导热块和第二导热块相配合的导热筒。

通过上述技术方案，旋转电机带动旋转轴转动，通过连接杆带动两组导热筒结构转动，当与第一导热块和第二导热块导热配合的一组导热筒长时间导热温度升高后，旋转电机工作，将另一组导热筒翻转至第一导热块和第二导热块之间。

在一个具体的可实施方案中，所述传导机构包括设在导热筒内的金属导热棒，所述金属导热棒两端均滑动配合有导热连接头，所述导热连接头上开设有连接槽，所述连接槽与第一导热块和第二导热块相配合，所述导热筒内中部设有双向推缸，所述双向推缸的两个输出端分别与两个导热连接头连接。

通过上述技术方案，双向推缸推动两个导热连接头移动，使得两个导热连接头分别与第一导热块和第二导热块抵触，进行导热作业。

在一个具体的可实施方案中，所述基础传热机构包括位于所述芯片组两侧的导热侧架，两个所述导热侧架内均设有储液管，两个所述储液管上部和下部均通过连通管连通，所述芯片组上设有若干个伸入到储液管内的石墨传热柱。

通过上述技术方案，墨传热柱将芯片组基础工作产生的热量传递给储液管内的冷却液，进行导热作业。

在一个具体的可实施方案中，所述第一导热散热机构包括设在第一导热腔内的第一环形换热管，所述第一环形换热管进液口与第一循环泵进口连接，位于所述上部和下部的连通管上均设有第一循环管，位于上部的所述第一循环管一端与第一循环泵出口连接，位于下部的所述第一循环管一端与第一环形换热管出液口连接，所述第一环形换热管下部设有第一风机。

通过上述技术方案，第一循环泵工作，连通管与第一循环管相配合，将储液管内的冷却液输送至第一环形换热管，实现冷却液的循环，通过第一风机进行鼓风，配合排风扇，进行第一环形换热管的换热，实现散热作业。

在一个具体的可实施方案中，所述第二导热散热机构包括设在第二导热腔内的第二环形换热管，所述第二环形换热管上部液口与第二循环泵进口连接，所述第二循环泵出口和第二环形换热管下部液口均设有第二循环管，所述传热块上开设有与储液罐相配合的两个连接孔，所述连接孔上设有连接软管，两个所述连接软管分别与相邻的第二循环管连接，所述第二环形换热管下部设有第二风机。

通过上述技术方案，将储液罐内的冷却液输送至第二环形换热管，实现冷却液的循环，第二风机进行鼓风，配合排风扇，进行第二环形换热管的换热，实现散热作业。

在一个具体的可实施方案中，所述位置调节机构包括竖向移动组件和横向移动组件，所述竖向移动组件包括设在导热侧架上的固定板，所述固定板上设有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有调节螺杆，所述调节螺杆上螺纹连接有滑块，所述横向移动组件包括设在滑块与传热块之间的连接架，所述连接架内设有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有连接螺杆，所述连接螺杆上螺纹连接有与传热块连接的连接块。

通过上述技术方案，驱动电机带动调节螺杆转动，进而带动滑块上下移动，对传热块的高度进行调整，使得传热块移动到热量超过阈值的芯片组高度位置处，通过伺服电机带动连接螺杆转动，通过连接块推动传热块朝向热量超过阈值的芯片组移动。

在一个具体的可实施方案中，还包括控制器，所述控制器用于接收若干温度传感器反馈的温度信息，当某一温度传感器对应的温度超标时，控制导热硅胶板移动至与温度超标的传感器对应的芯片组处。

通过上述技术方案，通过控制器的设置，对热量超过阈值的芯片组进行针对性的散热，进而对功耗大产生热量较多的芯片组进行快速降温作业。

在一个具体的可实施方案中，所述伺服电机选用步进伺服电机。

通过上述技术方案，步进伺服电机失步率低，扭矩均匀，从而定位精准，能够精准到达热量超过阈值的芯片组处。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、通过基础传热机构将芯片组产生的基础热量传递给第一导热散热机构，对超算机柜主体内工作的芯片组产生的基础热量进行导热散热作业，通过温度传感器对芯片组的温度进行实时检测，当某一芯片组热量超过阈值时，通过位置调节机构对传热块的位置进行调整，使得传热块上的导热硅胶板与热量超过阈值的芯片组贴合内，热量通过导热硅胶板传递给第一导热块，对功耗大产生热量较多的芯片组进行快速降温作业；

2、通过传导机构与导热筒结构相配合，进一步将第一导热块上传递的热量传递给第二导热块，进而将第二导热块上传递的热量传递给储液罐内的冷却液，进而通过第二导热散热机构实现对热量超过阈值的芯片组的导热散热作业，配合排风扇，保证了超算机柜主体的正常工作，通过翻转机构的设置便于对两组导热筒结构进行周期性的翻转作业，防止导热筒结构因为长时间导热温度升高而降低导热率；

3、通过翻转机构的设置便于对两组导热筒结构进行周期性的翻转作业，防止导热筒结构因为长时间导热温度升高而降低导热率。

附图说明

图1为本发明中方舱主体的内部结构示意图；

图2为本发明的超算机柜主体侧视图；

图3为本发明的导热侧架安装结构示意图；

图4为本发明的风冷机体结构示意图；

图5为本发明的传热块安装结构示意图；

图6为本发明的传热块俯视图；

图7为本发明的导热筒安装结构示意图；

图8为本发明中芯片组在不同平面内的分布图；

图9为本发明中传热块的一种结构图；

图10为本发明中芯片组的表面结构图；

图11为本发明中传热块的另外一种结构图。

附图标记为：1、方舱主体；2、超算机柜主体；3、发电机组；4、备用电源组；5、风冷机体；6、放置槽；7、芯片组；8、温度传感器；9、导向柱；10、导热侧架；11、储液管；12、连通管；13、石墨传热柱；14、第一循环管；15、隔板；16、排风扇；17、第一导热腔；18、第二导热腔；19、第一环形换热管；20、第一循环泵；21、第一风机；22、固定板；23、驱动电机；24、调节螺杆；25、滑块；26、连接架；27、传热块；28、连接孔；29、第二环形换热管；30、第二循环泵；31、第二循环管；32、连接软管；33、第二风机；34、伺服电机；35、连接螺杆；36、连接块；37、储液罐；38、第一伸缩弹簧；39、导热硅胶板；41、旋转电机；42、旋转轴；43、连接杆；44、导热筒；45、金属导热棒；46、导热连接头；47、双向推缸；48、第一导热块；49、第二导热块；51、第一金属块；52、电磁铁；53、第一凹槽；54、第二金属块；55、第二伸缩弹簧；56、第二凹槽。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1所示，一种车载超算方舱，包括方舱主体1、超算机柜主体2、发电组件和风冷机体5，超算机柜主体2、发电组件和风冷机体5设在方舱主体1内，发电组件用于向超算机柜主体2和风冷机体5供电，其中发电组件包括发电机组3和备用电源组4，发电机组3和备用电源组4用于向超算机柜主体2和风冷机体5供电，通过发电机组3向超算机柜主体2和风冷机体5内的用电单位进行供电作业，备用电源组44的设置保证了紧急情况的供电需求。但是为了解决该车载超算方舱散热中一般对超算机柜内的芯片组7进行统一散热作业，不能对热量超过阈值的芯片组7进行针对性的散热，无法对功耗大产生热量较多的芯片组7进行快速降温作业，影响超算机柜的正常工作的问题，本申请提供了一种车载超算方舱散热系统。

如图2至图7所示，本申请包括用于芯片组7散热的风冷机体5，所述风冷机体5内部设有隔板15，所述隔板15将风冷机体5内部分隔成第一导热腔17和第二导热腔18，所述第一导热腔17和第二导热腔18内分别设有第一导热散热机构和第二导热散热机构，所述风冷机体5上部设有排风扇16；

还包括用于将芯片组7产生的基础热量传递给第一导热散热机构的基础传热机构，设置在在芯片组7上的温度传感器8，通过位置调节机构设置在所述芯片组7一侧的传热块27，所述传热块27上设有定位导热机构，所述定位导热机构用于将热量超过阈值的芯片组7产生的热量传递给第二导热散热机构。

定位导热机构包括设在传热块27内的储液罐37，所述传热块27朝向芯片组7的表面设有导热硅胶板39，所述位置调节机构用于将热量超过阈值的芯片组7贴附在导热硅胶板39上，所述传热块27内设有与导热硅胶板39连接的第一导热块48，所述储液罐37上设有伸入到储液罐37内的第二导热块49，所述第二导热块49与第一导热块48一一对应，所述储液罐37一侧通过翻转机构安装有相互垂直的两组导热筒44结构，所述两组导热筒44结构上均设有与第一导热块48和第二导热块49相配合的传导机构，通过位置调节机构对传热块27的位置进行调整，使得传热块27上的导热硅胶板39与热量超过阈值的芯片组7贴合，热量通过导热硅胶板39传递给第一导热块48。

所述翻转机构包括设在储液罐37上的旋转电机41，所述旋转电机41的输出端与旋转轴42连接，相互垂直的两组导热筒44结构通过连接杆43安装在旋转轴42上，每组导热筒44结构包括两个与相邻第一导热块48和第二导热块49相配合的导热筒44，旋转电机41带动旋转轴42转动，通过连接杆43带动两组导热筒44结构转动，当与第一导热块48和第二导热块49导热配合的一组导热筒44长时间导热温度升高后，旋转电机41工作，将另一组导热筒44翻转至第一导热块48和第二导热块49之间。

传导机构包括设在导热筒44内的金属导热棒45，所述金属导热棒45两端均滑动配合有导热连接头46，所述导热连接头46上开设有连接槽，所述连接槽与第一导热块48和第二导热块49相配合，所述导热筒44内中部设有双向推缸47，所述双向推缸47的两个输出端分别与两个导热连接头46连接，双向推缸47推动两个导热连接头46移动，使得两个导热连接头46分别与第一导热块48和第二导热块49抵触，进行导热作业。

基础传热机构包括位于所述芯片组7两侧的导热侧架10，两个所述导热侧架10内均设有储液管11，两个所述储液管11上部和下部均通过连通管12连通，所述芯片组7上设有若干个伸入到储液管11内的石墨传热柱13，墨传热柱将芯片组7基础工作产生的热量传递给储液管11内的冷却液，进行导热作业。

第一导热散热机构包括设在第一导热腔17内的第一环形换热管19，所述第一环形换热管19进液口与第一循环泵20进口连接，位于所述上部和下部的连通管12上均设有第一循环管14，位于上部的所述第一循环管14一端与第一循环泵20出口连接，位于下部的所述第一循环管14一端与第一环形换热管19出液口连接，所述第一环形换热管19下部设有第一风机21，第一循环泵20工作，连通管12与第一循环管14相配合，将储液管11内的冷却液输送至第一环形换热管19，实现冷却液的循环，通过第一风机21进行鼓风，配合排风扇16，进行第一环形换热管19的换热，实现散热作业。

第二导热散热机构包括设在第二导热腔18内的第二环形换热管29，所述第二环形换热管29上部液口与第二循环泵30进口连接，所述第二循环泵30出口和第二环形换热管29下部液口均设有第二循环管31，所述传热块27上开设有与储液罐37相配合的两个连接孔28，所述连接孔28上设有连接软管32，两个所述连接软管32分别与相邻的第二循环管31连接，所述第二环形换热管29下部设有第二风机33，将储液罐37内的冷却液输送至第二环形换热管29，实现冷却液的循环，第二风机33进行鼓风，配合排风扇16，进行第二环形换热管29的换热，实现散热作业。

所述位置调节机构包括竖向移动组件和横向移动组件，所述竖向移动组件包括设在导热侧架10上的固定板22，所述固定板22上设有驱动电机23，所述驱动电机23的输出端连接有调节螺杆24，所述调节螺杆24上螺纹连接有滑块25，所述横向移动组件包括设在滑块25与传热块27之间的连接架26，所述连接架26内设有伺服电机34，所述伺服电机34的输出端连接有连接螺杆35，所述连接螺杆35上螺纹连接有与传热块27连接的连接块36，驱动电机23带动调节螺杆24转动，进而带动滑块25上下移动，对传热块27的高度进行调整，使得传热块27移动到热量超过阈值的芯片组7高度位置处，通过伺服电机34带动连接螺杆35转动，通过连接块36推动传热块27朝向热量超过阈值的芯片组7移动。

本申请文件还包括控制器，控制器用于接收若干温度传感器8反馈的温度信息，当某一温度传感器8对应的温度超标时，控制导热硅胶板39移动至与温度超标的传感器对应的芯片组7处，当控制器接收到某一温度传感器8反馈的温度信息超过设定温度时，控制器控制传热块27移动到该芯片组7处，进行针对性的散热，进而对功耗大产生热量较多的芯片组7进行快速降温作业。

工作原理：通过石墨传热柱13将芯片组7基础工作产生的热量传递给储液管11内的冷却液，进行导热作业，第一循环泵20工作，通过连通管12与第一循环管14相配合，将储液管11内的冷却液输送至第一环形换热管19，实现冷却液的循环，通过第一风机21进行鼓风，配合排风扇16，进行第一环形换热管19的换热，实现散热作业；通过在芯片组7上设置温度传感器8，并设置控制器对其进行实时监控，当某一芯片组7的温度超过阈值热量时，驱动电机23带动调节螺杆24转动，进而带动滑块25上下移动，进而对传热块27的高度进行调整，使得传热块27移动到热量超过阈值的芯片组7高度位置处，然后通过伺服电机34带动连接螺杆35转动，进而使连接块36推动传热块27朝向热量超过阈值的芯片组7移动，使得传热块27上的导热硅胶板39与热量超过阈值的芯片组7相贴合，热量通过导热硅胶板传递给第一导热块48，通过双向推缸47推动两个导热连接头46移动，使得两个导热连接头46分别与第一导热块48和第二导热块49抵触，进而通过金属导热棒45进行导热作业，进一步将第一导热块48上传递的热量传递给第二导热块49，进而将第二导热块49上传递的热量传递给储液罐37内的冷却液，第二循环泵30工作，通过第二循环管31与连接软管32相配合，将储液罐37内的冷却液输送至第二环形换热管29，实现冷却液的循环，通过第二风机33进行鼓风，配合排风扇16，进行第二环形换热管29的换热，实现散热作业，配合排风扇16，保证了超算机柜主体2的正常工作，通过旋转电机41带动旋转轴42转动，进而通过连接杆43带动两组导热筒44结构转动，当与第一导热块48、第二导热块49导热配合的一组导热筒44长时间导热温度升高后，旋转电机41工作，将另一组导热筒44翻转至第一导热块48和第二导热块49之间，防止金属导热棒45因为长时间导热温度升高而降低导热率。

鉴于导热硅胶板39与芯片组7贴合是通过伺服电机34带动连接螺杆35转动，使连接块36推动传热块27朝向热量超过阈值的芯片组7移动。由于伺服电机的行程是固定的，考虑到设置在超级计算机上芯片组7可能不会全部分布在同一平面上，如图8所示，当某一芯片组7所处的位置，使导热硅胶板39通过伺服电机的工作行程无法与芯片组7贴附，进而不能对热量超过阈值的芯片组7进行快速散热降温。因此，本申请提供一种传热块27。

如图9所示，所述传热块27朝向芯片组7的一侧开设有第一凹槽53，所述第一凹槽53底部安装有电磁铁52，所述传热块27朝向芯片组7的一侧设有导热硅胶板39，所述导热硅胶板39靠近所述第一凹槽53的一侧安装有第一金属块51，第一金属块51与第一凹槽53相适配，且导热硅胶板39与传热块27之间安装有第一伸缩弹簧38，所述第一伸缩弹簧38内设有导向柱9，导向柱9与第一伸缩弹簧38的一端均固定在导热硅胶板39上，第一伸缩弹簧38的另一端固定在传热块27，导向柱9的另一端向传热块27处延伸，传热块27上开设有放置槽6，放置槽6与导向柱9相适配，导向柱9的长度小于放置槽6的深度，使第一伸缩弹簧38处在压紧状态时，第一金属块51能吸附在电磁铁52上。

当传热块27未到达热量超过阈值的芯片组7处，电磁铁52通电，第一金属块51吸附在电磁铁52上，此时第一伸缩弹簧38处于压紧状态；当传热块27运动到热量超过阈值的芯片组7处，电磁铁52断开电源，第一金属块51脱离电磁铁52，此时，第一伸缩弹簧38处于原始状态，导热硅胶板39与芯片组7贴附，使传热块27上的导热硅胶板39能够与处在不同平面的芯片组7贴附，对其进行快速降温作业。

考虑到由于芯片组7的表面并不是一个光滑的表面，如图10所示，当导热硅胶板39与芯片组贴附时，导热硅胶板39的表面与芯片组7的表面并不能完全贴合，从而影响导热效果。

因此，本申请基于上述传热块27，如图11所示，在导热硅胶板39朝向芯片组7的一侧开设有若干第二凹槽56，第二凹槽56内设有第二金属块54，第二金属块54与第二凹槽56之间设有第二伸缩弹簧55，第二伸缩弹簧55的一端固定在第二凹槽56底部，另一端与第二金属块54连接，且第二金属块54与芯片组7吸附的横截面与第二凹槽的横截面相同，且第二金属块54与芯片组7相接触的面上设有导热胶，进一步提高散热效果。

当传热块27未运动到热量超过阈值的芯片组7处，电磁铁52通电，第一金属块51吸附在电磁铁52上，此时第一伸缩弹簧38与第二伸缩弹簧55均处在压紧状态，第二金属块54的表面与导热硅胶板39的表面为同一平面；当传热块27运动到热量超过阈值的芯片组7处，电磁铁52断开电源，第一金属块51脱离电磁铁52，此时，第一伸缩弹簧38和第二伸缩弹簧55处于原始状态，此时芯片组7吸附在导热硅胶板39上，减少了导热硅胶板39与芯片组7之间的间隙，增加导热效果。

考虑到传热块27通过驱动电机进行移动时，由于超级计算机上的芯片组27不全都分布在同一平面内，传热块27移动时会与未超过热量阈值的芯片组7发生触碰，同时超级计算机内的其他元件可能在传热块27移动的过程中与之发生接触，影响传热块27的移动，从而使传热块27发生卡顿，无法到达指定位置。

因此，导热硅胶板39朝向芯片组7的一侧顶端与低端均设有倒角，当导热硅胶板39在移动过程中，与芯片组7或其他元件发生接触时，倒角增加了接触面积，增加摩擦力，同时第一伸缩弹簧38提供了变形量，能够使导热硅胶板39以及传热块27在移动的过程中，不会因与芯片组7或其他元件发生接触而发生卡顿，确保传动块27到达热量超过阈值的芯片组7处。

经上述结构，导热硅胶板39吸附热量超过阈值的芯片组7时，不会额外产生热量，从而增加散热效果。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。