TWI394524B - 模組化散熱裝置 - Google Patents

Description

模組化散熱裝置

本案係關於一種模組化散熱裝置，尤指一種適用於電動車及油電混合車之電源供應裝置之模組化散熱裝置。

隨著全球原油庫存量減少，國際油價飆漲，溫室效應造成全球氣候變遷以及環保意識高漲的潮流下，綠色能源已成為極受關注的議題。

為了使用較潔淨、可再生的能源及減少二氧化碳的排放量，電動車及油電混合車的研發應運而生。相較於傳統車輛採用汽油及柴油作為動力來源，電動車及油電混合車即為透過發電裝置來部分取代或是完全取代車輛行進的動力來源，使得電動車及油電混合車具備低汙染、低噪音以及較佳的能源利用率等優點，且可降低二氧化碳排放量，進而有助於延緩全球暖化速度。

電源供應裝置為電動車及油電混合車內主要元件之一，例如：交流-直流充電器(ACDC Charger)以及直流電源轉換器(DCDC Converter)等裝置，為了符合電源供應裝置的電氣安全性規範，這些電源供應裝置必須設計為密閉式的裝置，以避免水分及塵土對電子元件之侵蝕，並達到防水、防塵的標準。因此，在這種封閉式的電源供應裝置內，如何將電子元件所產生的熱量排除係為極重要的課題。

在電動車及油電混合車中，電源供應裝置通常設置為車體前方或後方的空間內。傳統設置於車體之密閉式電源 供應裝置，其散熱系統會因應所設置的空間大小、產熱的熱源方向及產熱效能而異，一般來說，電源供應裝置係可採用風冷及液冷兩種不同散熱系統，或是兩者共用。風冷散熱系統主要係藉由於電源供應裝置的一表面上設置複數個散熱鰭片，以將熱傳導至散熱鰭片上直接進行散熱，或經由一風扇對散熱鰭片吹拂，以進行強制散熱。液冷散熱系統則是透過幫浦驅動冷卻液在一密閉水流道中流動，將水流道貼近於熱源處，進而藉由冷卻液之流動將熱源所產生的熱量吸收並帶走。

然而，此兩種風冷、液冷散熱系統皆具有體積大、所佔用的空間大，不易依產品特性，例如：狹小空間等做彈性配置等缺點。且每一車用的電源供應裝置之發熱程度、熱源位置或是其所設置的空間大小均有所不同，因而必須依據這些不同的散熱需求而進行專屬設計，有時需採用風冷散熱系統，有時則需採用液冷散熱系統，以滿足不同程度的散熱需求。基於此，這種適用於電動車及油電混合車的封閉式電源供應器的散熱系統在生產、製造上，如遭逢其所設置的空間產生變動、散熱效能不足或是產品進行變更等因素，則需要重新進行變更設計，導致耗費大量設計成本，且在重新生產、製造的過程中更需耗費物料及人事成本，實不符合經濟效益。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之模組化散熱裝置，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種模組化散熱裝置，俾解決 習知適用於電動車及油電混合車的密閉式電源供應器的散熱系統於空間變動或是因應不同產品需求時往往需要重新進行產品設計，導致需耗費設計成本，且在重新生產、製造的過程中更需耗費物料及人事成本等缺失。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種模組化散熱裝置，適用於電動車及油電混合車，其係包括：電子裝置，包括：殼體；蓋體，覆蓋於殼體之上；以及電路板，設置於殼體之內，其係與殼體及蓋體相互組裝以形成之，且具有複數個電子元件；冷板，設置於電子裝置下且具有複數個第一固定元件；以及散熱底座，包括：風冷散熱組件及液冷散熱組件其中之一，分別具有第一板件，其係設置於冷板下，且具有複數個對應於第一固定元件之第二固定元件，其中風冷散熱組件及液冷散熱組件係為規格化設計，供使用者於不同條件下選擇其中之一進行使用，俾將電子裝置所產之熱量透過冷板向下傳遞至第一板件，再藉由風冷散熱組件及液冷散熱組件其中之一對第一板件進行散熱。

根據本案之構想，其中電子元件係設置於電路板之第一表面，冷板係緊密貼附於該電路板之第二表面，且第二表面係對應於第一表面。

根據本案之構想，其中冷板與殼體係為一體成型之結構。

根據本案之構想，其中模組化散熱裝置更具有導熱介質，其係設置於冷板及第一板件之間，俾促進冷板及第一 板件之間之熱傳導。

根據本案之構想，其中規格化設計係為冷板之複數個第一固定元件及第一板件之複數個第二固定元件的位置及數量係相互對應，俾使冷板及第一板件相互對應組接。

根據本案之構想，其中規格化設計為冷板與散熱底座之該第一板件之面積係實質上相同。

根據本案之構想，其中冷板及散熱底座之第一板件係由高熱傳導係數之材質所製成。

根據本案之構想，其中風冷散熱組件更具有複數個散熱鰭片，設置於第一板件下。

根據本案之構想，其中液冷散熱組件更具有盒體，盒體係與第一板件組裝而形成密閉液冷散熱組件，盒體具有入水口、出水口，以及連接於入水口及出水口之蜿蜒流道，其係供冷卻液自入水口流入流道，並將熱量攜帶流出出水口。

根據本案之構想，其中冷板之複數個第一固定元件與第一板件之複數個第二固定元件係透過鎖固元件以彼此相互組接，俾將散熱底座固定於冷板上。

根據本案之構想，其中殼體更具有複數個第三固定元件，且複數個第三固定元件係對應於複數個第一固定元件及複數個第二固定元件，用以透過鎖固元件以彼此相互組接，俾將電子裝置與散熱底座固定連接。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第一圖，其係為本案第一較佳實施例之模組化散熱裝置之結構示意圖。如圖所示，本案之模組化散熱裝置1係適用於電動車及油電混合車(未圖示)，主要由電子裝置10、冷板14以及散熱底座所組成，其中，電子裝置10係包括蓋體11、殼體12以及電路板13，且電子裝置10係可為交流-直流充電器以及直流電源轉換器等電源供應裝置，但不以此為限。電路板13係設置於殼體12內，蓋體11則覆蓋於殼體12之上，且冷板14、電路板13、殼體12及蓋體11係相互組接以形成一密閉空間，以及，電路板13上具有複數個電子元件131，其係設置於電路板13之第一表面130上。冷板14係為一扁平之板狀結構，設置於電路板13下，於組裝時係緊密貼附於電路板13的第二表面132下，且在冷板14上具有複數個第一固定元件141。於一些實施例中，冷板14係與殼體12係可為一體成型之結構，但不以此為限。

散熱底座係包括風冷散熱組件15或液冷散熱組件16，且風冷散熱組件15及液冷散熱組件16係分別具有第一板件151、161，該第一板件151、161設置於冷板14下方，且具有複數個與第一固定元件141對應的第二固定元件153、162，以及，風冷散熱組件15與液冷散熱組件16係為一規格化設計，供使用者於不同條件下選擇其中之一進行 使用，用以將電子裝置10所產之熱量透過冷板14自電子裝置10的第二表面132向下傳遞至第一板件151、161，再藉由風冷散熱組件15或是液冷散熱組件16對第一板件151、161進行散熱。

請參閱第二圖A，其係為第一圖所示之散熱底座採用風冷散熱組件之結構示意圖。如圖所示，採用風冷散熱組件15之模組化散熱裝置1依序包括電子裝置10之蓋體11、殼體12及電路板13、冷板14以及風冷散熱組件15。其中，殼體12係可為但不限為上下鏤空之殼體結構，且其係可由具高熱傳導係數之金屬材質所製成，但不以此為限，用以完整包覆電路板13，並與蓋體11及冷板14相互卡合組接以形成密閉空間，俾使電子裝置10達到防水、防塵之功效。電路板13的第一表面130上具有複數個產熱之電子元件131，且電路板13更具有與第一表面130相對應的第二表面132，於一些實施例中，在電子元件131及電路板13之間係可透過塗佈導熱介質(未圖示)以將電子元件131運作時所產生的熱量傳到至電路板13的第一表面130及第二表面132上。於另一些實施例中，在第二表面132與冷板14之間亦可透過塗佈導熱介質(未圖示)，例如：散熱膠，但不以此為限，以用於將第二表面132上的熱量傳到至冷板14。

在電子裝置10下方係具有冷板14，冷板14係為具有高熱傳導係數之材質所製成，例如：金屬，且其係為扁平之板狀結構，並具有複數個第一固定元件141。於一些實施例中，此冷板14亦可與殼體12為一體成形之組件。冷板 14下方即為由風冷散熱組件15所形成的散熱底座，其係具有第一板件151以及複數個散熱鰭片152，其中第一板件151上具有與第一固定元件141相對應的第二固定元件153。於一些實施例中，第一固定元件141及第二固定元件153係可為但不限為相互卡合固定之結構，例如：凸塊及凹槽，用以使散熱底座與冷板14固定連接。於另一些實施例中，第一固定元件141及第二固定元件153係為孔洞，並可透過鎖固元件，例如：螺絲17(如第一圖所示)穿設於孔洞中，以用於將散熱底座與冷板14進行固定連接。以及，風冷散熱組件15之第一板件151與複數個散熱鰭片152亦可為但不限為高熱傳導係數之材質所製成，例如：金屬。且散熱鰭片152之數量、長度等實施態樣係可因應模組化散熱裝置1所設置的空間以及電子裝置10所產之熱量而任施變化，並不以此為限。於本實施例中，風冷散熱組件15更可包括至少一風扇154，其係設置於第一板件151之下，用以對散熱鰭片152吹拂，以進行強制散熱。

以本實施例為例，在電子裝置10的殼體12上更具有複數個第三固定元件121，且該複數個第三固定元件121係對應於冷板14之第一固定元件141以及第一板件151之第二固定元件153，且其係可為但不限為一孔洞，用以供鎖固元件，例如：螺絲17穿設於其中，而將電子裝置10之殼體12及冷板14、風冷散熱裝置15進行固定連接，以形成如第二圖B所示之模組化散熱裝置1。該模組化散熱裝置1不僅可達到電子裝置10防水、防塵之功效，且其係可依 據其所設置之空間以及電子裝置10產熱之效能而更換不同之風冷散熱組件15或是液冷散熱組件16，俾使結構簡單化、降低設計成本，更可提升空間利用率。

請參閱第三圖A，其係為第一圖所示之散熱底座採用液冷散熱組件之結構示意圖。如圖所示，採用液冷散熱組件16之模組化散熱裝置1依序包括電子裝置10之蓋體11、殼體12及電路板13、冷板14以及液冷散熱組件16，其中電子裝置10及冷板14之結構及組裝方式係與前述實施例相仿，於此不再贅述。惟液冷散熱組件16係由第一板件161及盒體163所組成，且第一板件161及盒體163係可由高熱傳導係數之金屬材質所製成，但不以此為限。在第一板件161上亦具有與冷板14之複數個第一固定元件141相對應設置的第二固定元件162，以用於將液冷散熱組件16與冷板14進行固定連接。於本實施例中，第一固定元件141及第二固定元件162係可為但不限為一孔洞，用以供鎖固元件，例如：螺絲17，但不以此為限穿設於其中，以將散熱底座與冷板14固定連接，或將電子裝置10及散熱底座進行連接固定，以完成如第三圖B所示之模組化散熱裝置1。

請再參閱第三圖A，盒體163係可與第一板件161組裝而形成密閉式之液冷組件16，於一些實施例中，第一板件161亦可與盒體163一體成型，但不以此為限。以本實施例為例，盒體163具有入水口164及出水口165，且在盒體163內部更具有與入水口164及出水口165相連接之蜿蜒流道166，其係供冷卻液(未圖示)自入水口164流入盒體163 之蜿蜒流道166內，並在流道166中流動時，可將冷板14自電子裝置10向下傳遞至第一板件161之熱量攜帶並由出水口165而流出，藉以對電子裝置10及第一板件161進行散熱。

請再參閱第一圖，如圖所示，其中風冷散熱組件15及液冷散熱組件16係採用一規格化設計，即風冷散熱組件15及液冷散熱組件16之第一板件151、161上的複數個第二固定元件153、162的位置及數量係對應於冷板14的第一固定元件141，如此一來，當要將風冷散熱組件15或液冷散熱組件16與冷板14對應組裝固定時，只需將第一固定元件141及第二固定元件153、162進行定位組接，則可簡單及輕鬆地完成風冷散熱組件15或液冷散熱組件16與冷板14的固定連接。於另一些實例中，亦可將風冷散熱組件15或液冷散熱組件16的第一板件151、161及冷板14的面積設計為實質上相同之面積，但不以此為限，使得第一板件151、161在與冷板14對應組接時更容易進行對位之作業。以及，於一些實施例中，為了促進冷板14與風冷散熱組件15或液冷散熱組件16的第一板件151、161之間的熱傳導，更可於冷板14與第一板件151、161之間設置一導熱介質(未圖示)，例如：塗佈一散熱膠，但不以此為限，用以增進冷板14及第一板件151、161之間的熱傳導效能。

如此一來，模組化散熱裝置1則可依據其所設置的空間大小、電子裝置10的產熱效能或是因應不同的產品設計而將散熱底座更換為具有規格化之不同散熱組件，即如第 一圖所示，當電子裝置10在設置於電動車、油電混合車的密閉空間中時係可依照不同需求而選擇具有相同規格化設計的風冷散熱組件15或是液冷散熱組件16等組件，以進行散熱底座之更換，藉以降低重新設計及生產製造之成本，並可依據空間不同而設計出不同的散熱底座，以提升空間利用率。

綜上所述，本案之模組化散熱裝置係藉由選擇一規格化之散熱底座，例如風冷散熱組件或是液冷散熱組件，並與電子裝置連接固定，俾將電子裝置內之電子元件所產之熱量透過冷板而傳導至散熱底座之第一板件上，再透過風冷散熱組件及液冷散熱組件對第一板件進行散熱，以達到設計簡單、可簡易拆裝，俾可減少組裝時間、降低設計及生產成本，且可達到提高空間利用率之優點。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧模組化散熱裝置

10‧‧‧電子裝置

11‧‧‧蓋體

12‧‧‧殼體

121‧‧‧第三固定元件

13‧‧‧電路板

130‧‧‧第一表面

131‧‧‧電子元件

132‧‧‧第二表面

14‧‧‧冷板

141‧‧‧第一固定元件

15‧‧‧風冷散熱組件

151、161‧‧‧第一板件

152‧‧‧散熱鰭片

153、162‧‧‧第二固定元件

16‧‧‧液冷散熱組件

163‧‧‧盒體

164‧‧‧入水口

165‧‧‧出水口

166‧‧‧蜿蜒流道

17‧‧‧螺絲

第一圖：其係為本案第一較佳實施例之模組化散熱裝置之結構示意圖。

第二圖A：其係為第一圖所示之散熱底座採用風冷散熱組件之結構示意圖。

第二圖B：其係為第二圖A所示之模組化散熱裝置組裝完成之示意圖。

第三圖A：其係為第一圖所示之散熱底座採用液冷散熱組件之結構示意圖。

第三圖B：其係為第三圖A所示之模組化散熱裝置組裝完成之示意圖。

1‧‧‧模組化散熱裝置

10‧‧‧電子裝置

11‧‧‧蓋體

12‧‧‧殼體

13‧‧‧電路板

130‧‧‧第一表面

131‧‧‧電子元件

132‧‧‧第二表面

14‧‧‧冷板

141‧‧‧第一固定元件

15‧‧‧風冷散熱組件

151、161‧‧‧第一板件

152‧‧‧散熱鰭片

153、162‧‧‧第二固定元件

16‧‧‧液冷散熱組件

17‧‧‧螺絲

Claims (12)

1. 一種模組化散熱裝置，適用於電動車及油電混合車，其係包括：一電子裝置，包括：一殼體；一蓋體，覆蓋於該殼體之上；以及一電路板，設置於該殼體之內，且具有複數個電子元件；一冷板，設置於該電子裝置下，且具有複數個第一固定元件，其中，該冷板與該殼體及該蓋體相互組裝以形成一密閉空間；以及一散熱底座，包括：一風冷散熱組件及一液冷散熱組件其中之一，分別具有一第一板件，其係設置於該冷板下，且具有複數個對應於該第一固定元件之第二固定元件，其中該風冷散熱組件及該液冷散熱組件係為一規格化設計，供使用者於不同條件下選擇其中之一進行使用，俾將該電子裝置所產之熱量透過該冷板向下傳遞至該第一板件，再藉由該風冷散熱組件及該液冷散熱組件其中之一對該第一板件進行散熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該電子元件係設置於該電路板之一第一表面，該冷板係緊密貼附於該電路板之一第二表面，且該第二表面係對應於該第一表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該冷板與該殼體係為一體成型之結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該模組化散熱裝置更具有一導熱介質，其係設置於該冷板與該第一板件之間，俾促進該冷板及該第一板件之間之熱傳導。
5. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該規格化設計係為該冷板之該複數個第一固定元件及該第一板件之該複數個第二固定元件的位置及數量係相互對應，俾使該冷板與該第一板件相互對應組接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該規格化設計為該冷板與該散熱底座之該第一板件之面積係實質上相同。
7. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該冷板及該散熱底座之該第一板件係由高熱傳導係數之材質所製成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該風冷散熱組件更具有複數個散熱鰭片，設置於該第一板件下。
9. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該風冷散熱組件更具有複數個散熱鰭片以及風扇，設置於該第一板件下。
10. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該液冷散熱組件更具有一盒體，該盒體係與該第一板件組裝而形成一密閉液冷散熱組件，該盒體具有一入水口、一出水口，以及連接於該入水口及該出水口之一蜿蜒流道，其係供冷卻液自該入水口流入該流道，並將熱量攜帶流出該出水口。
11. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該冷板之複數個第一固定元件與該第一板件之複數個第二固定元件係透過一鎖固元件以彼此相互組接，俾將該散熱底座與該冷板固定連接。
12. 如申請專利範圍第1項所述之模組化散熱裝置，其中該殼體更具有複數個第三固定元件，且該複數個第三固定元件係對應於該複數個第一固定元件及該複數個第二固定元件，用以透過一鎖固元件以彼此相互組接，俾將該電子裝置與該散熱底座固定連接。