CN105916357B - 一种基于冷板的电源散热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于冷板的电源散热装置及方法，特别地用于新能源电动汽车充电设备中最能解决问题。区别于传统直流电源的强迫风冷散热方法，本发明的电源模块包括如下：(6)是电源模块整机，(2)是冷板装置，(3)和(1)分别是冷板的导热液体的输入输出接口，(4)是热良好导体材料，电源模块的输入端口(9)和输出端口(10)通过前面板插装的方式进行前维护。模块散热方式的工作原理如下：电源模块内部的主要发热元器件(7)和次要发热元器件(8)通过隔膜(12)进行冷热分离；可以通过内部风扇(11)将主要发热腔体的热量进行均衡，防止局部过热；内部主要发热元器件(7)通过良好导热基板(5)，将热量传至机壳底部；通过热良好导体(4)，将电源模块导热基板(5)和冷板(2)进行良好接触和热传递，通过冷板的液冷方式将电源模块的热量散至冷板外部。

Description

一种基于冷板的电源散热装置及方法

【技术领域】

本发明属于电力电子功率转换领域，具体涉及一种基于冷板的电源散热装置及方法。

【背景技术】

随着我国电动汽车越来越普及，充电桩建设需求量急剧加大，大量充电桩和充电模块迅速流入市场。目前大部分研发生产模块化充电电源的厂家，其技术路线基本沿用两个传统行业：(1)电力电源行业；(2)通信电源行业。

上述两个传统行业，其设备大部分在室内环境下运行，运行环境良好，没有严重的灰尘和潮湿、盐雾的问题。电源模块产品基本上采用风冷方式进行散热，不可避免的将电路板及敏感的电子元器件暴露在空气中。

电动汽车充电站基本运行在户外环境。灰尘较大、昼夜温差导致的凝露、沿海地带盐雾、加油站附近的硫化物等，必然对电路板和敏感元器件腐蚀严重。虽然目前户外电动汽车充电桩基本按照IP54的防护等级来设计，因散热和防护是一对矛盾，导致防护效果仍不明显，需要经常维护，同时充电设备的实际使用寿命大打折扣。

【发明内容】

本发明提供了一种基于冷板的电源散热装置及方法，本发明在电源模块的工作面贴有冷板，通过冷板对电源模块进行散热，既保证了良好的散热效果，又避免了电路板和敏感元器件和空气直接接触。

本发明采用以下技术方案：

一种基于冷板的电源散热装置，用于对电动车充电提供的电源模块，电源模块的工作面上紧贴有冷板，冷板设置有冷板输入接口和冷板输出接口，冷却介质通过冷板输入接口进入到冷板内部，电源模块产生的热量通过流经冷板的冷却介质带走。

进一步，所述电源模块采用密封的方式将电源内部与空气隔离。

进一步，电源模块与冷板的贴合面涂覆有导体材料，以增加传热效率。

进一步，电源模块的发热源紧贴在电源模块的导热基板上。

进一步，电源模块内部的主要发热器件和次要发热器件通过隔膜进行冷热分离。

进一步，主要发热器件的空间内通过风扇实现热量均衡，防止局部过热。

进一步，电源模块的输入端口和输出端口采用前面板维护。

一种基于冷板的电源散热方法，包括以下步骤：

(1)在电源模块的工作面紧贴冷板；

(2)施加作用力，使电源模块与冷板紧密接触；

(3)通过冷板的输入接口通入冷却介质；

(4)电源模块产生的热量传递到冷板后，被冷却介质通过冷板输出接口带到外部环境。

进一步，冷却介质的冷却方式为水冷或液冷。

进一步，电源模块内部的主要发热器件和次要发热器件通过隔膜进行冷热分离，所述主要发热器件产生的热量首先通过风扇进行热量均衡，然后通过冷板进行降温。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明在电源模块的工作面贴有冷板，通过冷板的输入接口通有冷却介质，这样，电源模块产生的热量首先传递到冷板，然后被流经冷板的冷却介质带走。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明另一种变形的结构示意图；

图3为本发明的多个电源模块与冷板的连接结构示示意图；

图4为本发明的多个电源模块与冷板的另一种结构示意图。

其中，1和3分别是冷板的冷却介质的输出接口和输入接口，2是冷板，4是导体材料，5是电源模块导热基板，6是电源模块，7是主要发热器件，8是次要发热器件，9是电源模块输入端口，10是电源模块输出端口，11是风扇，12是隔膜。

【具体实施方式】

本发明的目的在于提供一种基于冷板的大功率模块化电源的散热方式，以克服现有技术手段存在的缺陷。本发明同时解决大功率电源的散热和防护问题，有效提高了电源模块的防护效果，具有延长电源使用寿命、生命周期内免维护的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于冷板的大功率模块化电源的散热方式，包括电源模块6、冷板2和热良好的导体材料4；其中，电源模块2的输入端口9和输出端口10采用前面板维护的方式。

电源模块内部采用冷热分离的方法，即主要发热器件7和次要发热器件8通过隔膜12进行冷热分离；主要发热器件空间，采用内部的风扇11进行热量均衡，防止局部过热。

主要发热元器件7包括但不仅限于功率半导体器件、磁性元器件等，这些主要发热器件7以一定的方式紧密切合电源模块的导热基板5，将热量传导至电源模块6的底部。

电源模块的底部通过热良好的导体材料4与冷板2进行紧密贴合和热量传导，冷板的输入接口3和输出接口1将冷板的热量传导至冷板外部。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：实施例1中，隔膜12将主要发热器件7和次要发热器件8分为两部分，而主要发热器件7沿着周围的一周贴在导热基板上。而在实施例2中，隔膜 12虽然将主要发热器件7和次要发热器件8分开了，但是在主要发热器件7的空间内，借由导热基板又将主要发热器件分为上下两个空间，在两个空间内，均放置有风扇11。

请参阅图3所示，为本发明的多个电源模块与冷板的连接方式，具体地说，当存在多个电源模块时，多个电源模块叠层放置，那么冷板沿着电源模块的叠层方向放置，且冷板沿叠层方向的尺寸长度至少大于叠放在一起的多个电源模块的相应尺寸。

这样，无论哪个电源模块产生热量，均可以通过流经的冷却介质进行散热、降温。而每个电源模块的输入端口和输出端口位于与冷板相对的面上。

请参阅图4所示，为本发明的多个电源模块与冷板的另一种连接方式，其与图3所述的连接方式的区别在于：在图3中，所有电源模块均是自下而上叠层放置，而在图4中，电源模块分为两列放置，在每一列，电源模块叠层放置，所述冷板放置在相邻两列电源模块之间，且与两列的电源模块的工作面均紧密接触，电源模块的输入端口和输出端口位于与冷板相对的另一面。

综上所述，本发明采用整机密封的方式将电源模块的电源内部和空气隔离，通过具有良好热传导功能的导热基板5将电源内部的主要发热器件7产生的热量传导至电源底部，避免积灰水汽对电路板及元器件的腐蚀；同时通过液冷(水冷)冷板进行集中散热，电源模块的温度可以得到很好的控制。该发明可以显著提升电源模块的使用寿命。

本发明通过采用热良好的导体材料将电源模块底部和冷板进行紧密切合和热量传递。

冷板上的热量，通过流过冷板的冷却介质带走，达到电源模块整体散热的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：将电源模块内部完全与空气隔绝。

Claims (2)

1.一种基于冷板的电源散热装置，用于对电动车充电提供的电源模块，其特征在于，电源模块(6)的工作面上紧贴有冷板(2)，冷板(2)设置有冷板输入接口(3)和冷板输出接口(1)，冷却介质通过冷板(2)输入接口(3)进入到冷板(2)内部，电源模块产生的热量通过流经冷板的冷却介质带走；电源模块内设置有导热基板(5)，电源模块的发热源(7、8)紧贴在电源模块(6)的导热基板(5)上，发热源(7、8)分为主要发热源(7)和次要发热源(8)，主要发热源(7)和次要发热源(8)通过隔膜(12)进行冷热分离，主要发热源(7)的空间内通过风扇实现热量均衡，防止局部过热；所述主要发热源(7)相对于次要发热源(8)更靠近冷板(2)一侧；

所述电源模块采用密封的方式将电源内部与空气隔离；

电源模块与冷板的贴合面涂覆有导体材料(4)，以增加传热效率；

电源模块的输入端口和输出端口采用前面板维护。

2.一种基于权利要求1所述的基于冷板的电源散热装置的散热方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在电源模块(6)的工作面紧贴冷板(2)；

(2)施加作用力，使电源模块(6)与冷板(2)紧密接触；

(3)通过冷板(2)的输入接口(3)通入冷却介质；

(4)电源模块产生的热量传递到冷板后，被冷却介质通过冷板输出接口带到外部环境；

冷却介质的冷却方式为水冷或液冷。