CN103066631B - 电动大巴的车载充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明电动大巴车载充电机包括：高频磁芯元件、功率器件、风扇和底板，在底板上装有至少一个热管散热器和高频磁芯元件，在热管散热器上装有至少一个功率器件，高频磁芯元件通过传热带与热管散热器相连，热管散热器包括：若干根金属热棒和液体工质，金属热棒内填充有吸液芯，在热管散热器的前端装有风扇并开有通风孔，热管散热器内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔形成空气对流，本发明在电动大巴车载充电机中，采用热管散热器代替传统的铝合金型材散热器,降低了功率器件和高频磁芯元件的温度,提高了电动大巴车载充电机的可靠性，可以满足电动大巴在恶劣环境工作的要求,解决了在恶劣环境下车载充电难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车充电领域中的电动大巴车载充电机，尤其是基于热管集中散热的电动大巴车载充电机。采用整体式热管散热技术,使功率器件在恶劣环境下运行时的温升降低到最低程度,同时满足优良的防护等级。
背景技术
目前，面临国际社会传统能源的几近枯竭，电动汽车的应用迅速发展。采用电动汽车可有效地减少对石油资源的依赖,满足低碳社会发展要求。城市交通电动大巴因续航里程的要求，需要直接在车身内部安装车载充电机，同时满足电网充电和内置增程充电的要求。由于车载充电机安装位置一般处于电动大巴内部较为封闭的区域，散热条件非常恶劣。特别在夏天环境温度较高时，功率器件的表面温度高达90℃以上,严重影响到充电机的可靠性。
传统的电动大巴充电机的散热方式主要为铝合金型材散热器,散热条件差，依赖空气对流。而且，车载充电机中功率IGBT、功率整流管、功率电感和高频变压器等发热源要求有各自的风道，结构复杂，功率密度难以优化，防护等级降低，使车载充电机容易在电动汽车行驶时因进水或腐蚀而受损。因此，传统散热模式不适合大功率车载充电的需求。本发明采用整体式热管散热器,利用热媒极高的导热性，良好的等温性，构建专有风道，将不同热源发出的热量集中在散热片上，集中散热。在相同的功率等级的条件下,功率管表面温度明显下降,延长了功率器件的寿命，且由于风道集中设计，防护等级增强，有效保证了电动大巴车载充电机的可靠性。
发明内容
为了克服现有电动大巴车载电源的体积、散热和防护等级的矛盾，本发明提供一种电动大巴车载充电机。它是基于热管集中散热的，热管散热器是依靠自身内部工作热媒来实现传热，具有很高的导热性。与传统的铝合金型材散热器相比,在自然对流冷却条件下，热管散热器比铝材实体散热器的性能可提高十倍以上。
为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种电动大巴车载充电机，它包括：高频磁芯元件、功率器件、风扇和底板，在底板上装有至少一个热管散热器和高频磁芯元件，在热管散热器上装有至少一个功率器件，高频磁芯元件通过传热带与热管散热器相连。热管散热器包括：若干根金属热棒和液体工质，金属热棒内填充有吸液芯，在热管散热器的前端装有风扇并开有通风孔，热管散热器内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔形成空气对流；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：在底板上装有两个热管散热器，在两个热管散热器上装有两个功率器件，在两个热管散热器的前端分别装有左风扇和右风扇，并开有两个通风孔，两个通风孔分别对应于左风扇或右风扇，热管散热器内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔形成空气对流；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述热管散热器外侧的上部装有散热翅片，该散热翅片插入热管散热器内与金属热棒接触；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述热管散热器内装有3-10根金属热棒；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述液体工质为水、酒精或制冷剂；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述吸热芯由毛细多孔材料制成；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述底板的下端装有若干个轮子，以利于电动大巴车载充电机的移动；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述电动大巴车载充电机还包括：铝合金型材散热器，铝合金型材散热器装在底板的下面；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述功率器件通过导热硅脂粘在热管散热器上，并通过螺栓固定在热管散热器上；
本发明一种电动大巴车载充电机，其中：所述左风扇和/或右风扇的前端装有蜂窝罩。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：采用整体式热管散热器代替传统的铝合金型材散热器,对电动大巴车载充电机中功率IGBT、功率整流管、功率电感和高频变压器进行散热，且形成单独的风道，使得空气流动对发热源的器件没有任何影响。
整体式热管散热器主要由金属热棒、散热翅片、液体工质组成,利用了在真空状态液体的沸点降低以及多孔毛细结构对液体的抽吸力的物理原理,使发热元件所产生的热量可以被源源不断地传导开来,保证电动大巴车载充电机的可靠性。
本发明在电动大巴车载充电机中，采用热管散热器代替传统的铝合金型材散热器,降低了功率器件和高频磁芯元件的温度,提高了电动大巴车载充电机的可靠性。同时考虑工作环境的潮湿,多灰等因素,采用了相关的防护措施,可以满足电动大巴在恶劣环境工作的要求,解决了在恶劣环境下车载充电难题。
附图说明
图1是一种电动大巴载充电机的立体图；
图2是图1的正向示意图；
图3是图1的侧向示意图，为了清楚地看出热管散热器的结构，图中对热管散热器进行了局部剖视并拆除了散热翅片；
图4是图3的外观示意图。
在图1至图4中，标号1为热管散热器；标号2为通风孔；标号3为左风扇；标号4为右风扇；标号5为功率器件；标号6为散热翅片；标号7为底板；标号8为轮子；标号9为铝合金型材散热器；标号10为传热带；标号11为高频磁芯元件；标号12为金属热棒；标号13为吸热芯；标号14为液体工质。
具体实施方式
本发明电动大巴的车载充电机主要由全桥逆变、电压变换、高频整流等关键环节组成。全桥逆变的核心器件为功率IGBT,高频整流的关键器件是功率整流管,由于两者都属于半导体正温度系数器件,器件的特性随工作的温度升高而降低,并且器件的结温超过额定值会热烧毁,且不可修复，本发明将上述两类元件统称为功率器件5。
电压变换的主要器件为功率电感和高频变压器,属于高频磁芯器件，温度特性差,随着温度升高,磁芯发热加剧,绝缘性能降低。恶劣的情况下,磁性将失去,绝缘层烧毁而导致初级与次级短路。本发明将上述两类部件称为高频磁芯元件11。
以下结合图1至图4对本发明作进一步的说明。
本发明电动大巴车载充电机包括：高频磁芯元件11、功率器件5、风扇和底板7，在底板7上装有至少一个热管散热器1和高频磁芯元件11，在热管散热器1上装有至少一个功率器件5。如图1和图2所示，在底板7上装有两个热管散热器1，在两个热管散热器1上装有两个功率器件5，高频磁芯元件11通过传热带10与热管散热器1相连。如图3和图4所示，热管散热器1包括：3-10根金属热棒12和液体工质14，金属热棒12内填充有吸液芯13，在两个热管散热器1的前端分别装有左风扇3、右风扇4并开有两个通风孔2，热管散热器1内的热气通过相应的通风孔2分别引入左风扇3或右风扇4，热管散热器1内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔2形成空气对流。左风扇3和/或右风扇4的前端装有蜂窝罩，用以防潮和防尘。热管散热器1外侧的上部装有散热翅片6，该散热翅片6插入热管散热器1内与金属热棒12接触。液体工质14为水、酒精或制冷剂，吸热芯由毛细多孔材料制成。
底板7的下端装有若干个轮子8，以利于电动大巴车载充电机的移动。功率器件5通过导热硅脂粘在热管散热器1上，并通过螺栓固定在热管散热器1上。
本发明通过热管散热器1和铝合金型材散热器9同时供给高频磁芯元件11散热,使热量快速传导,同时风扇3和/或风扇4将热量源源不断地传送出来。
本发明的热管散热器1中的金属热棒12内部是被抽成负压状态的，热棒12内装有由毛细多孔材料构成的吸液芯13，吸液芯13吸入适当的液体工质14，这种液体工质沸点低，容易挥发。金属热棒12的一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，冷凝端分别固定在热管散热器1内，并放置在液体工质单元14中,当金属热棒12一端受热时，其内毛细多孔材料中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向金属热棒12上端，并且释放出热量，重新凝结成的液体滴落到热管散热器1的液体工质14内，液体工质14再靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由金属热棒12一端传至另外一端,这种循环是快速进行的。其中两热管散热器1间距很小,以利于自然对流冷却。同时金属热棒12的热端镶嵌散热翅片6,通过左风扇3和/或右风扇4将热量传导出来。左风扇3和/或右风扇4通过蜂窝罩与外界隔离,以用于防潮和防尘。
功率器件5的金属散热表面通过导热硅脂与热管散热器1接触,并且使用螺栓固定，以利于功率器件的热量更好的散发。高频磁芯元件通过传热带与热管散热器相连，并且通过导热硅脂固定在铝合金型材散热器9。因此,高频磁性元件10产生的热量通过自然对流和热管散热器1中液体工质的自循环形成单独的风道，使得空气流动对发热源的器件没有任何影响。
综上所述，本发明在电动大巴车载充电机中，采用热管散热器代替传统的铝合金型材散热器,使功率器件温升得到显著的下降,提高了电动大巴车载充电机的可靠性。同时考虑到防尘,防潮等防护措施,满足了在恶劣环境下电动大巴车载充电机工作的性能要求。
以上只是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (9)
1.一种电动大巴车载充电机，它包括：高频磁芯元件(11)、功率器件(5)、风扇和底板(7)，其特征在于：在底板(7)上装有至少一个热管散热器(1)和高频磁芯元件(11)，在热管散热器(1)上装有至少一个功率器件(5)，高频磁芯元件(11)通过传热带(10)与热管散热器(1)相连，热管散热器(1)包括：若干根金属热棒(12)和液体工质(14)，金属热棒(12)内填充有吸液芯(13)，在热管散热器(1)的前端装有风扇并开有通风孔(2)，热管散热器(1)内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔(2)形成空气对流,热管散热器(1)的外侧上部装有散热翅片(6)，该散热翅片(6)插入热管散热器(1)内与金属热棒(12)接触。
2.如权利要求1所述的电动大巴载充电机，其特征在于：在底板(7)上装有两个热管散热器(1)，在两个热管散热器(1)装有两个功率器件(5)，在两个热管散热器(1)的前端分别装有左风扇(3)和右风扇(4)，并开有两个通风孔(2)，热管散热器(1)内的热气通过自身循环进行冷却并且辅助通风孔(2)形成空气对流。
3.如权利要求2所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述热管散热器(1)内装有3-10根金属热棒(12)。
4.如权利要求3所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述液体工质(14)为水、酒精或制冷剂。
5.如权利要求4所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述吸液芯(13)由毛细多孔材料制成。
6.如权利要求5所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述底板(7)的下端装有若干个轮子(8)，以利于电动大巴载充电机的移动。
7.如权利要6所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述电动大巴载充电机还包括：铝合金型材散热器(9)，铝合金型材散热器(9)装在底板(7)的下面。
8.如权利要7所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述功率器件(5)通过导热硅脂粘在热管散热器(1)上，并通过螺栓固定热管散热器(1)上。
9.如权利要求8所述的电动大巴车载充电机，其特征在于：所述左风扇(3)和/或右风扇(4)的前端装有蜂窝罩。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 230000 the 7 Building of the A District, circular economy institute, 2221 Changjiang West Road, Anhui high tech Zone, Hefei Patentee after: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Address before: 230000 the 7 Building of the A District, circular economy institute, 2221 Changjiang West Road, Anhui high tech Zone, Hefei Patentee before: Hefei Hiau Electrical Technology Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: On board charger of electric bus Effective date of registration: 20211229 Granted publication date: 20141029 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Hefei Branch Pledgor: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Registration number: Y2021980016831 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221229 Granted publication date: 20141029 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Hefei Branch Pledgor: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Registration number: Y2021980016831 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: On-board charger of electric bus Effective date of registration: 20230104 Granted publication date: 20141029 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Hefei Branch Pledgor: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Registration number: Y2023980030189 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20141029 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Hefei Branch Pledgor: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Registration number: Y2023980030189 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: The on-board charger of electric buses Granted publication date: 20141029 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Hefei Branch Pledgor: ANHUI CAS-HIAU ELECTRICAL Inc. Registration number: Y2024980004556 |