用于芯片的液冷换热装置和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种用于芯片的液冷换热装置和车辆。


背景技术：

2.现有技术中，对于运行时发热温度较低的发电机芯片一般采用风冷冷却，而对于运行时发热温度较高的电动机芯片一般采用液冷装置进行冷却，或者，发电机芯片和电动机芯片采用两个相互独立的液冷装置分别进行冷却，上述两种方式均导致对芯片的冷却换热效果较差，影响芯片以及车辆的正常运行，且后者的整体结构较复杂，占用的布置空间较大，存在改进空间。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于芯片的液冷换热装置，该液冷换热装置能够同时对电动机芯片和发电机芯片进行换热，以实现一个换热结构能够对不同的芯片进行换热，不仅可使结构更简单，更便于布置，而且还可进一步提升对不同芯片的换热效果。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种用于芯片的液冷换热装置，包括：进液部和出液部；换热部，所述换热部连通在所述进液部与所述出液部之间，所述换热部内具有液体流动空间，所述液体流动空间内设置有导流换热翅片，所述换热部具有高功率芯片换热区域和低功率芯片换热区域，所述高功率芯片换热区域所对应的所述导流换热翅片的设置密度大于所述低功率芯片换热区域所对应的所述导流换热翅片的设置密度。
6.进一步，所述低功率芯片换热区域位于所述高功率芯片换热区域的上游处。
7.进一步，所述导流换热翅片构造为沿所述换热部内的液体流动方向延伸的波浪形翅片。
8.进一步，所述高功率芯片换热区域所对应的所述波浪形翅片的波浪起伏程度大于所述低功率芯片换热区域所对应的所述波浪形翅片的波浪起伏程度。
9.进一步，所述高功率芯片换热区域对应有沿所述液体流动方向分布的三组波浪形翅片组，相邻的两组所述波浪形翅片组之间具有第一缓冲间隙。
10.进一步，所述低功率芯片换热区域对应有沿所述液体流动方向分布的三组波浪形翅片组，相邻的两组所述波浪形翅片组之间具有第二缓冲间隙。
11.进一步，位于上游处的所述波浪形翅片组内的波浪形翅片的波浪起伏程度小于位于下游处的所述波浪形翅片组内的波浪形翅片的波浪起伏程度。
12.进一步，所述进液部包括：进液管和第一过渡连通结构，所述第一过渡连通结构连通在所述进液管与所述换热部的进液端之间，所述第一过渡连通结构与所述进液管连通的第一端的开口面积小于所述第一过渡连通结构与所述换热部连通的第二端的开口面积，所述出液部包括：出液管和第二过渡连通结构，所述第二过渡连通结构连通在所述出液管与
所述换热部的出液端之间，所述第二过渡连通结构与所述出液管连通的第三端的开口面积小于所述第二过渡连通结构与所述换热部连通的第四端的开口面积。
13.进一步，所述第一过渡连通结构从所述第一端到所述第二端宽度逐渐增大，厚度逐渐减小，所述第二过渡连通结构从所述第三端到所述第四端宽度逐渐增大，厚度逐渐减小。
14.相对于现有技术，本实用新型所述的用于芯片的液冷换热装置具有以下优势：
15.本实用新型所述的用于芯片的液冷换热装置，该液冷换热装置能够同时对电动机芯片和发电机芯片进行换热，以实现一个换热结构能够对不同的芯片进行换热，不仅可使结构更简单，更便于布置，而且还可进一步提升对不同芯片的换热效果。
16.本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，包括上述的用于芯片的液冷换热装置，该车辆的芯片能够得到更好的冷却降温，以使车辆的安全性更好。
附图说明
17.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1是根据本实用新型实施例的发电机芯片和电动机芯片设置在液冷换热装置上的结构示意图；
19.图2是根据本实用新型实施例的发电机芯片和电动机芯片设置在液冷换热装置上的局部结构示意图；
20.图3是根据本实用新型实施例的发电机芯片和电动机芯片放置在液冷换热装置上位置的示意图；
21.图4是根据本实用新型实施例的液冷换热装置的局部结构示意图；
22.图5是根据本实用新型实施例的液冷换热装置的剖视图；
23.图6是根据本实用新型实施例的进液部的剖视图；
24.图7是根据本实用新型实施例的出液部的剖视图。
25.附图标记说明：
26.100-液冷换热装置，1-进液部，2-出液部，3-换热部,31-液体流动空间,32-波浪形翅片,4-高功率芯片换热区域,5-低功率芯片换热区域,30-波浪形翅片组,6-第一缓冲间隙,7-第二缓冲间隙,8-第三缓冲间隙，11-进液管，12-第一过渡连通结构，121-第一端，122-第二端，21-出液管，22-第二过渡连通结构，221-第三端，222-第四端，200-发电机芯片，300-电动机芯片，201-第一基板，202-第一壳体，301-第二基板，302-第二壳体，203-发电机第一相芯片组，204-发电机第二相芯片组，205-发电机第三相芯片组，303-电动机第一相芯片组，304-电动机第二相芯片组，305-电动机第三相芯片组，9-第四缓冲间隙，10-第五缓冲间隙。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.下面参考图1-图7描述根据本实用新型实施例的用于芯片的液冷换热装置100。
29.根据本实用新型实施例的用于芯片的液冷换热装置100可以包括：进液部1、出液部2和换热部3。
30.如图1-图4所示，本实用新型实施例的液冷换热装置100适用于对igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)芯片进行换热。其中，新能源汽车的主驱动电机一般使用基于igbt芯片的控制器为其提供电流。在igbt芯片的高速开关运行过程中，将带来损耗发热。为了保证igbt芯片的正常运行，需要一定的散热结构将其最高温度控制到限制结温以下。
31.由于在传统情况下，对于运行时发热温度较低的发电机芯片一般采用风冷冷却，而对于运行时发热温度较高的电动机芯片一般采用液冷装置进行冷却，或者，发电机芯片和电动机芯片采用两个相互独立的液冷装置分别进行冷却，上述两种方式均导致对芯片的冷却换热效果较差，影响芯片以及车辆的正常运行，且后者的整体结构较复杂，占用的布置空间较大。
32.为此，本实用新型实施例将传统对两个芯片进行独立制冷的两个液冷装置集成为一体，以设计出新型的集成式的液冷换热装置100，且该液冷换热装置100对于两个芯片具有不同结构的换热区域。由此，使液冷换热装置100这一个装置就能够同时对发电机芯片200和电动机芯片300进行同时换热，不仅可简化整体结构，以更便于布置，而且可使降温换热效果更好。
33.其中，进液部1适于与进液管路连通，以将冷却液引入到液冷换热装置100内，出液部2适于与出液管路连通，以将液冷换热装置100内经过换热的温度较高的冷却液排出液冷换热装置100，换热部3连通在进液部1与出液部2之间，且换热部3内具有液体流动空间31，流入液体流动空间31内的冷却液适于通过换热部3与芯片进行换热，从而对芯片进行降温处理。
34.进一步，液体流动空间31内设置有导流换热翅片，以便于增大冷却液与换热部3之间的换热面积，且可使换热更均匀，进而可使换热部3对芯片的换热效果更好。其中，换热部3具有高功率芯片换热区域4和低功率芯片换热区域5，高功率芯片换热区域4适于对运行时产生温度较高的电动机芯片300进行冷却换热，而低功率芯片换热区域5适于对运行时产生温度较低的发电机芯片200进行冷却换热，并且，高功率芯片换热区域4所对应的导流换热翅片的设置密度大于低功率芯片换热区域5所对应的导流换热翅片的设置密度，从而使高功率芯片换热区域4的冷却效率高于低功率芯片换热区域5的冷却效率，进而使不同冷却效率的换热区域能够对应产生温度不同的芯片，以保证液冷换热装置100对电动机芯片300和发电机芯片200同时换热时的换热效果以及换热均匀性，以使通过一个换热装置对两种不同的芯片进行换热也能够保证两种芯片均运行在合适的温度范围内。
35.根据本实用新型实施例的用于芯片的液冷换热装置100，该液冷换热装置100能够同时对电动机芯片300和发电机芯片200进行换热，以实现一个换热结构能够对不同的芯片进行换热，不仅可使结构更简单，更便于布置，而且还可进一步提升对不同芯片的换热效果。
36.结合图2和图3所示实施例，低功率芯片换热区域5位于高功率芯片换热区域4的上游处。由于低功率芯片换热区域5所对应冷却的发电机芯片200的温度较低，而高功率芯片
换热区域4所对应冷却的电动机芯片300的温度较高，因此将低功率芯片换热区域5设置在上游处，以使流入换热部3内的冷却液能够首先与发电机芯片200进行换热后不至于使冷却液的温度升高的过高而影响冷却液对下游处电动机芯片300的正常换热。由此，能够同时保证对发电机芯片200和电动机芯片300的冷却换热效果，从而可使液冷换热装置100的整体冷却换热效果更好。
37.如图3和图4所示，导流换热翅片构造为沿换热部3内的液体流动方向延伸的波浪形翅片32，波浪形翅片32不仅可使导流效果更好，以使冷却液流动的更均匀，而且能够进一步提升冷却液与换热部3之间的换热面积，以进一步提升液冷换热装置100的换热效率，进而可使液冷换热装置100对芯片的冷却换热效果更好。
38.进一步，高功率芯片换热区域4所对应的波浪形翅片32的波浪起伏程度大于低功率芯片换热区域5所对应的波浪形翅片32的波浪起伏程度。其中，波浪形翅片32的波浪起伏程度越大，以使波浪形翅片32与冷却液之间的接触面积更大，且使冷却液的湍流度更大，换热效率也就越大。由此，保证了高功率芯片换热区域4的换热效率高于低功率芯片换热区域5的换热效率。
39.参照图3-图5，高功率芯片换热区域4对应有沿液体流动方向分布的三组波浪形翅片组30，相邻的两组波浪形翅片组30之间具有第一缓冲间隙6，且位于上游处的波浪形翅片组30内的波浪形翅片32的波浪起伏程度大于位于下游处的波浪形翅片组30内的波浪形翅片32的波浪起伏程度。具体地，与此三组波浪形翅片组30中位于最下游的波浪形翅片组30对应的为电动机第一相芯片组303(电动机u相芯片)，位于中游的波浪形翅片组30对应的为电动机第二相芯片组304(电动机v相芯片)，位于最上游的波浪形翅片组30对应的为电动机第三相芯片组305(电动机w相芯片)，由于电动机第一相芯片组303运行时的温度大于电动机第二相芯片组304，电动机第二相芯片组304运行时的温度大于第三相芯片组305，因此，使电动机第一相芯片组303、电动机第二相芯片组304和电动机第三相芯片组305分别对应换热效率最高的下游波浪形翅片组30、换热效率中等的中游波浪形翅片组30和换热效率较低的上游波浪形翅片组30，从而可使换热效果更好。
40.进一步，低功率芯片换热区域5对应有沿液体流动方向分布的三组波浪形翅片组30，相邻的两组波浪形翅片组30之间具有第二缓冲间隙7，位于上游处的波浪形翅片组30内的波浪形翅片32的波浪起伏程度大于位于下游处的波浪形翅片组30内的波浪形翅片32的波浪起伏程度。具体地，与此三组波浪形翅片组30中位于最下游的波浪形翅片组30对应的为发电机第一相芯片组203(发电机u相芯片)，位于中游的波浪形翅片组30对应的为发电机第二相芯片组204(发电机v相芯片)，位于最上游的波浪形翅片组30对应的为发电机第三相芯片组205(发电机w相芯片)，由于发电机第一相芯片组203运行时的温度大于发电机第二相芯片组204，发电机第二相芯片组204运行时的温度大于第三相芯片组205，因此，使发电机第一相芯片组203、发电机第二相芯片组204和发电机第三相芯片组205分别对应换热效率最高的下游波浪形翅片组30、换热效率中等的中游波浪形翅片组30和换热效率较低的上游波浪形翅片组30，从而可使换热效果更好。
41.其中，第一缓冲间隙6和第二缓冲间隙7的设置、高功率芯片换热区域4和低功率芯片换热区域5之间的第三缓冲间隙8的设置、低功率芯片换热区域5与换热部3的进液端之间的第四缓冲间隙9的设置以及高功率芯片换热区域4与换热部3的出液端之间的第五缓冲间
隙10的设置，不仅能够降低冷却液的流动阻力损耗，而且还可起到稳定冷却液流动状态，减少涡流损失的作用，并且能够将波浪形翅片32的换热范围与芯片的发热范围尽量贴合一致，从而能够进一步有效的提升换热效率以及换热效果。
42.结合图1-图7所示实施例，进液部1包括：进液管11和第一过渡连通结构12，进液管11适于与进液管路相连通，第一过渡连通结构12连通在进液管11与换热部3的进液端之间，其中，第一过渡连通结构12与进液管11连通的第一端121的开口面积小于第一过渡连通结构12与换热部3连通的第二端122的开口面积，以保证换热部3的进液面积大于进液管11的进液面积，以便于减小冲击，保证冷却液能够稳定且均匀的流入到换热部3内，以便于保证液冷换热装置100的换热效果。
43.进一步，出液部2包括：出液管21和第二过渡连通结构22，出液管21适于与出液管路相连通，第二过渡连通结构22连通在出液管21与换热部3的出液端之间，其中，第二过渡连通结构22与出液管21连通的第三端221的开口面积小于第二过渡连通结构22与换热部3连通的第四端222的开口面积，以保证换热部3的出液面积大于出液管21的出液面积，以便于减小冲击，保证冷却液能够稳定且均匀的流出换热部3，以便于进一步保证液冷换热装置100的换热效果。
44.进一步，参照图6和图7，第一过渡连通结构12从第一端121到第二端122宽度逐渐增大，厚度逐渐减小，第二过渡连通结构22从第三端221到第四端222宽度逐渐增大，厚度逐渐减小，从而尽可能的减少冷却液从圆形的进液管11突变到矩形的换热部3时的涡流和阻力，同理，也能够减少冷却液从矩形的换热部3突变到圆形的出液管21时的涡流和阻力，以保证进液和出液的稳定性。
45.其中，第一过渡连通结构12和第二过渡连通结构22均可采用五段渐变过渡截面形状，并采用光滑圆润曲线进行过渡。
46.作为一种优选的实施例，液冷换热装置100构造为冲压铝焊接件、辊压铝焊接件或挤压铝焊接件中的一种。也就是说，液冷换热装置100整体可构造为铝结构件，以便于提升换热效果，更便于加工，且可使整体重量更轻。而且波浪形翅片32可采用冲压、辊压或挤压的加工方式加工形成在铝结构件上。由此，可使在相同面积内能够形成比传统焊接形式更多的波浪形翅片32，以便于提升液冷换热装置100的换热效果。
47.如图1和图2所示，换热部3的至少一个侧壁构造为换热壁。也就是说，不同的芯片可设置在换热部3的同一侧，也可设置在换热部3的不同侧，因此，可实现对两个或四个芯片的同时换热。
48.具体地，发电机芯片200夹设在第一壳体202和第一基板201之间，以通过第一壳体202保护发电机芯片200，且通过第一基板201将发电机芯片200稳定的设置在液冷换热装置100上，其中，第一壳体202设置在最外侧，第一基板201设置在发电机芯片200与换热部3之间，第一基板201上具有螺栓孔，安装人员适于通过使用螺栓穿过螺栓孔以与控制器壳体连接，由于液冷换热装置100也设置在控制器壳体内，因此，可将发电机芯片200稳定的设置在液冷换热装置100上。同理，电动机芯片300夹设在第二壳体302和第二基板301之间，以通过第二壳体302保护电动机芯片300，且通过第二基板301将电动机芯片300稳定的设置在液冷换热装置100上，其中，第二壳体302设置在最外侧，第二基板301设置在电动机芯片300与换热部3之间，第二基板301上具有螺栓孔，安装人员适于通过使用螺栓穿过螺栓孔以与控制
器壳体连接，由于液冷换热装置100也设置在控制器壳体内，因此，可将电动机芯片300稳定的设置在液冷换热装置100上。
49.而在换热部3的两侧均设置有芯片的情况，可将俩芯片所对应的两个基板使用螺栓组件紧固在一起，以使两个基板能够夹紧住液冷换热装置100，从而使两侧的芯片均能够稳定的设置在液冷换热装置100上。
50.根据本实用新型另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中描述的用于芯片的液冷换热装置100。对于车辆的其它构造例如变速器、制动系统、转向系统等均已为现有技术且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于车辆的其它构造不做详细说明。
51.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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。