液冷散热器、功率模组、储能系统及用电装置的制作方法

本技术属于电力散热，尤其涉及一种液冷散热器、功率模组、储能系统及用电装置。

背景技术：

1、电子设备的主要失效形式包括热失效。功率器件工作时会产生大量的热量，如不能及时散热会影响自身的工作效率以及使用寿命等性能。目前，功率器件多采用液冷散热器进行散热。但目前的液冷散热器设计不够合理，同一液冷散热器供两个发热量不同的功率器件同时使用时，散热效果不理想。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供一种液冷散热器、功率模组、储能系统及用电装置，旨在缓解同一液冷散热器适用于两个发热量不同的功率器件时散热效果不佳的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种液冷散热器，包括散热器主体，所述散热器主体具有第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，所述散热器主体内设置有用于与所述第一表面导热接触的第一液道，以及用于与所述第二表面导热接触的第二液道，所述第二液道与所述第一液道连通形成冷却通道。

3、本技术实施例提供的液冷散热器，将第一液道和第二液道设置为串联形式，使得通入同一冷却通道内的冷却介质需要先经过其中一个液道，再进入另一个液道，即需要先与散热器的其中一个散热面及其上的功率器件进行热交换，再与散热器的另一散热面及其上的功率器件进行热交换。这样在外接供液系统流量不变的情况下，相较传统的液冷散热器，通入同一液道内的冷却介质流量可以翻倍，以提高功率密度较大(即发热量大)的功率器件的散热效率，且可以使得与功率密度较大(即发热量大)的功率器件相对应的液道内的冷却介质被充分利用，同时可使得位于液冷散热器不同散热面上的功率器件的调温效果良好。因此，本技术实施例提供的液冷散热器，适用于功率密度不同(即发热量不同)的两个功率器件同时使用同一液冷散热器的情况。

4、同时，由于散热效率的提高，采用本技术实施例提供的液冷散热器，还可以降低大功率密度的功率器件对散热器主体性能的不良影响。另外，本技术实施例提供的液冷散热器，不仅可以用于功率器件的散热，还可以用于其他电子设备的散热。

5、在一些实施例中，所述第一液道设有多个且沿第一方向间隔设置，所述第二液道设有多个且沿第二方向间隔设置，多个所述第二液道和多个所述第一液道形成多个所述冷却通道。

6、第一液道和第二液道采用本实施例提供的设置方式，相较第一液道和第二液道分别设置一个，单个第一液道和单个第二液道的长度可以缩短，可使得入口低温新水以较短路径进入中心区域，以提高液冷散热器中心区域的散热效率，且相较传统液冷散热器所采用的单根螺旋结构的液道，先冷却外圈再冷却内圈，不易将第一表面和第二表面中心区域的热量带走，采用本实施例提供的方案，更容易将第一表面和第二表面中心区域的热量带走，以使第一表面不同区域和第二表面不同区域的温度均衡。需要说明的是，本文中的温度均衡，可以为温度相同，也可以是不同区域之间的温度有差值，但差值在预设范围内。

7、同时，采用这一结构，可使得进入同一面上的冷却介质实现分流，从而可以降低单个第一液道和单个第二液道内的冷却介质流动阻力，提高散热效率，还可以降低大流量流经单面，有限散热面积流速过高导致相应功率器件压降过高的现象发生几率，降低相应功率单元的设计负担。

8、另外，采用本实施例提供的方案，通过合理的流量分配，可使得各液道内有足够的新水流量，以满足位于两面上的功率器件的散热需要；同时，采用本实施例提供的方案，通过合理设置不同区域内的液道参数(宽度、横截面面积等)可以优化不同区域内的冷却介质的流速、对流换热系数，以实现不同区域的温度均衡。

9、在一些实施例中，至少一个所述第一液道穿过所述散热器主体的第一中心面，所述第一中心面为穿过所述第一表面的中心点且平行于所述第一表面的法线以及所述第一方向的平面。由于实际使用时，功率器件一般会放置在第一表面的中间区域，且功率器件的中心区域散热量高于其边缘区域，这样至少一个第一液道穿过散热器主体的第一中心面可以使得相应第一液道能够与功率器件散热量较高的中心区域或者靠近中心区域的区域进行热交换，提高相应第一液道内的冷却介质的利用率。

10、在一些实施例中，同一所述第一液道的两端之间的间距处于第一预设范围内。如此，可使得第一液道的出液口和进液口之间能够实现热交换，进而使得第一液道两端口的温度相差不会很大，且采用这一结构，可以减小相应表面中心区域及边缘区域的温差，使得相应表面不同区域的温度均衡。

11、在一些实施例中，所述第一预设范围为1mm-10mm。第一预设范围采用这一数值范围，使得第一液道两端口的热交换效果较佳。

12、在一些实施例中，至少一个所述第二液道穿过所述散热器主体的第二中心面，所述第二中心面为穿过所述第二表面的中心点且平行于所述第二表面的法线以及所述第二方向的平面。由于实际使用时，功率器件一般会放置在第二表面的中间区域，且功率器件的中心区域散热量高于其边缘区域，这样至少一个第二液道穿过散热器主体的第二中心面可以使得相应第二液道能够与功率器件散热量较高的中心区域或者靠近中心区域的区域进行热交换，提高相应第二液道内的冷却介质的利用率。

13、在一些实施例中，同一所述第二液道的两端之间的间距处于第二预设范围内，以使得两者之间能够实现热交换。如此，可使得第二液道的出液口和进液口之间能够实现热交换，进而使得第二液道两端口的温度相差不会很大，且采用这一结构，可以减小相应表面中心区域及边缘区域的温差，使得相应表面不同区域的温度均衡。

14、在一些实施例中，所述第二预设范围为1mm-10mm。第二预设范围采用这一数值范围，使得第二液道两端口的热交换效果较佳。

15、在一些实施例中，所述第一液道包括并排且间隔设置的第一通道和第二通道，以及连通所述第一通道和所述第二通道的第三通道。第一液道采用本实施例提供的结构，结构简单，其内冷却介质流阻较小，且便于设计和加工。

16、在一些实施例中，同一所述第一液道中，所述第三通道设有多个且间隔设置。如此，相较仅设置一个宽度较窄的第三通道，可以降低冷却介质通过第三通道时的流动阻力，相较仅设置一个宽度较宽的第三通道，可以提高该部分的支撑强度。

17、在一些实施例中，至少一个相邻两个所述第三通道之间的间隔宽度小于相邻设置的其中一个所述第三通道的宽度。采用本实施例提供的方案，可使得冷却介质通过第三通道时流动阻力较小。

18、在一些实施例中，所述第二液道包括并排且间隔设置的第四通道和第五通道，以及连通所述第四通道和所述第五通道的第六通道。第二液道采用本实施例提供的结构，结构简单，其内冷却介质流阻较小，且便于设计和加工。

19、在一些实施例中，同一所述第二液道中，所述第六通道设有多个且并排间隔设置。如此，相较仅设置一个宽度较窄的第六通道，可以降低冷却介质通过第六通道时的流动阻力，相较仅设置一个宽度较宽的第六通道，可以提高该部分的支撑强度。

20、在一些实施例中，至少一个相邻两个所述第六通道之间的间隔宽度小于相邻设置的其中一个所述第六通道的宽度。采用本实施例提供的方案，可使得冷却介质通过第六通道时流动阻力较小。

21、在一些实施例中，所述散热器主体内还设置有第三液道和第四液道，所述第三液道的其中一端延伸至所述散热器的侧壁上形成第一进出水口，所述第四液道的其中一端延伸至所述散热器的侧壁上形成第二进出水口，多个所述第一液道分别通过所述第三液道与所述第一进出水口连通，多个所述第二液道分别通过所述第四液道与所述第二进出水口连通。采用本实施例提供的结构，可以使得多个第一液道通过同一第三液道实现与外接供液系统的连通，也可以使得多个第二液道通过同一第四液道实现与外接供液系统的连通，以使得外接供液系统无需进行改进，便可与本实施例提供的液冷散热器内的冷却通道相适配。

22、在一些实施例中，所述第三液道的横截面的面积大于所述第一液道的横截面的面积；和/或，所述第四液道的横截面的面积大于所述第二液道的横截面的面积。第三液道的横截面的面积大于第一液道的横截面的面积，可使得通过同一第三液道分流至多个第一液道的冷却介质可以在短时间内充满各第一液道，以确保液冷散热器的散热效果良好。

23、第四液道的横截面的面积大于第二液道的横截面的面积，可使得通过同一第四液道分流至多个第二液道的冷却介质可以在短时间内充满各第二液道，以确保液冷散热器的散热效果良好。

24、在一些实施例中，所述散热器主体内还设置有第五液道，所述第一液道和所述第二液道通过所述第五液道连通。第一液道和第二液道通过第五液道连通，相较两者直接连通，可使得第一液道和第二液道设计时无需考虑两者连接方式，设计空间更大。

25、在一些实施例中，所述第一液道与所述第五液道的连接端和所述第二液道与所述第五液道的连接端分设于所述散热器主体的两侧。采用本实施例提供的结构，第一液道与第五液道的连接端和第二液道与第五液道的连接端的距离较远，使得冷却介质由其中一个液道流动至另一个液道期间，其内热量可以被散热器主体的中部区域吸收掉一部分，以降低冷却介质的温度，提高液冷散热器相应表面的散热效果。

26、在一些实施例中，所述第五液道包括延伸方向分别平行于所述第一表面且依次连通的第一部分、第二部分和第三部分。第一部分、第二部分和第三部分分别为条形结构，如此可以降低冷却介质由第一液道或者第二液道流动至第五液道内时的流动阻力，以及冷却介质由第五液道流动至第一液道或者第二液道时的流动阻力。

27、在一些实施例中，所述散热器主体包括沿厚度方向依次层叠设置的第一组合板、第二组合板和第三组合板，所述第一液道设置于所述第一组合板内，所述第二液道设置于所述第三组合板内，所述第五液道设置在所述第二组合板内，所述第一表面为所述第一组合板背离所述第三组合板的一面，所述第二表面为所述第三组合板背离所述第一组合板的一面。

28、采用本实施例提供的液冷散热器，便于用户根据使用需要，选择不同规格的第一组合板、第二组合板和第三组合板进行组合形成新的液冷散热器，以实现不同规格第一液道、第二液道和第五液道的组合，从而满足不同环境下的散热需要。

29、在一些实施例中，所述第一组合板包括沿厚度方向依次层叠设置的第一板体和第二板体，所述第一板体背离所述第二板体的一面为所述第一表面，所述第二板体上开设有沿厚度方向贯通的第一贯通孔，所述第一贯通孔的侧壁与所述第一板体和所述第二组合板的相应表面围成所述第一液道。

30、采用本实施例提供的结构，第一液道的开设操作便捷，且成本较低。

31、在一些实施例中，所述第二组合板包括沿厚度方向依次设置的第三板体、第四板体和第五板体，所述第三板体上开设有沿厚度方向贯通的第三贯通孔，所述第五板体上开设有沿厚度方向贯通的第五贯通孔，所述第四板体上开设有沿厚度方向贯通的第四贯通孔，所述第四贯通孔的两端分别与所述第三贯通孔和所述第五贯通孔连通，形成所述第五液道。

32、采用本实施例提供的结构，第五液道便于制备，且成本较低。

33、在一些实施例中，所述第三贯通孔、所述第四贯通孔和所述第五贯通孔分别包括条形孔，以减小冷却介质通过第五液道时的阻力。

34、在一些实施例中，所述第三组合板包括沿厚度方向依次层叠设置的第六板体和第七板体，所述第七板体背离所述第六板体的一面为所述第二表面，所述第六板体上开设有沿厚度方向贯通的第二贯通孔，所述第二贯通孔的侧壁与所述第七板体和所述第三组合板的相应表面围成所述第二液道。

35、采用本实施例提供的结构，第二液道的开设操作便捷，且成本较低。

36、在一些实施例中，至少部分所述第一液道和/或至少部分所述第二液道内设置有扰流结构。采用本实施例提供的液冷散热器，可提高冷却介质的利用率及液冷散热器的散热效率。

37、在一些实施例中，所述扰流结构包括设于所述第一液道和/或所述第二液道内壁上的凸起部。扰流结构采用本实施例提供的结构，可实现与第一液道和/或第二液道相对位置的固定，便于设计人员根据散热需要准确设定冷却介质的流过路径和流动速度。

38、在一些实施例中，同一所述液道内，相对设置的两个侧壁上均设置有所述凸起部，可使得扰流结构的扰流效果较佳。

39、在一些实施例中，同一所述液道内，相对设置的两个侧壁上的所述凸起部交错设置，可降低冷却介质因通道过窄导致流阻过大的风险。

40、在一些实施例中，所述第一液道和所述第二液道结构相同、数量相同，且两者的排布方式相同或者对称。采用本实施例提供的方案，与第一表面对应的至少一个第一液道形成的液冷系统和与第二表面对应的至少一个第二液道形成的液冷系统的结构相同或者对称，如此当冷却通道的进水口和出水口互换时，第一表面和第二表面的散热效果也可以互换，这样要想实现不同表面的散热效果的不同，只要考虑冷却介质的流动方向即可，无需考虑第一液道和第二液道的具体结构，便于功率模组的散热设计。同时，采用本实施例提供的液冷散热器，安装可靠性高。

41、在一些实施例中，所述散热器主体为导热体，可提高液冷散热器的散热效率。

42、第二方面，本技术实施例提供了一种功率模组，包括上述各实施例提供的液冷散热器、第一功率器件以及第二功率器件，所述第二功率器件的功率密度小于所述第一功率器件的功率密度；其中，所述第一功率器件与所述第一表面和所述第二表面中的其中一个表面导热接触，所述第二功率器件与所述第一表面和所述第二表面中的另一个表面导热接触。

43、本技术实施例提供的功率模组，采用了上述各实施例提供的液冷散热器，使得功率密度不同的第一功率器件以及第二功率器件均可实现良好散热，且使得通入液冷散热器内的冷却介质可被充分利用。

44、第三方面，本技术实施例提供了一种储能系统，包括电池和上述各实施例提供的功率模组，所述电池与所述功率模组并联。本技术实施例提供的储能系统，包括电池和上述各实施例提供的功率模组，使得其内功率密度不同的各功率器件均可实现良好散热，且使得通入液冷散热器内的冷却介质可被充分利用，进而可以提高储能系统的性能稳定性，延长其使用寿命。与此同时，当功率模组中的液冷散热器和电池中的液冷系统需要进行流阻匹配时，更容易实现。

45、第四方面，本技术实施例提供了一种用电装置，包括电池和上述各实施例提供的功率模组，所述电池用于为所述用电装置提供电能。本技术实施例提供的用电装置，包括电池和上述各实施例提供的功率模组，使得其内功率密度不同的各功率器件均可实现良好散热，且使得通入液冷散热器内的冷却介质可被充分利用，还可以提高用电装置的性能稳定性，延长其使用寿命。

46、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。