CN107591998A - 电源转换装置与其电源转换板组件 - Google Patents

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Abstract

一种电源转换装置与其电源转换板组件。电源转换装置包含电源转换板组件、接地件以及多个绝缘支柱。电源转换板组件包含印刷电路板以及位于印刷电路板上的电子零件，其中印刷电路板具有多个穿孔，绝缘支柱对应穿孔以实体连接且电性绝缘印刷电路板与接地件，每一绝缘支柱包含连接印刷电路板的一第一连接部、连接接地件的一第二连接部，以及局部包覆第一连接部与第二连接部的一塑料部。本发明利用绝缘支柱或锁扣件固定电源转换板组件以及接地件，并通过绝缘支柱或是锁扣件和绝缘支柱(或卡勾)等的配合来实现电源转换板组件以及接地件的电性隔离。

Description

电源转换装置与其电源转换板组件
本申请是申请日为2013年11月26日、申请号为201310612986.3、发明名称为“电源转换装置与其电源转换板组件”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是有关于一种电源转换装置，特别是有关于一种车用电源转换装置。
背景技术
油电混合车或电动汽车具有经济、节能、环保等优点，在能源短缺危机下，成为各大车厂研发重点。随着汽车工业的发展，汽车保有量不断增加，环境污染与能源短缺的压力日益显现。当前世界石油资源短缺，全球气候变暖形势急迫，世界各国纷纷将节能环保列为未来汽车工业的优先发展方向。电动汽车，以其高效、节能、低噪声、零排放的显著特点，在节能环保方面具有不可比拟的优势。近年来在世界范围内，电动汽车用动力电池、电机、控制系统，车载充电机等核心关键技术取得了重大进展，产品安全性、可靠性、寿命得到明显提升，成本得到一定控制，混合动力汽车、纯电动汽车正逐步进入实用化和小产业化阶段，电动汽车将成为世界汽车产业发展的战略方向。
作为电动汽车的关键配套零部件之一，电动汽车充电机,其总体上可分为非车载充电装置和车载充电机OBCM(On Board Charger Module)。非车载充电装置，也叫地面充电装置或充电桩，通常其功率、体积和质量比较大。车载充电机OBCM是指安装电动车上、利用地面交流电网对电池组进行充电的装置，它将交流动力电缆线直接插入到电动汽车的插座中给电动汽车充电。它实质上是一种电源转换装置，它藉由输入线束从电网接入交流电，并由其输出线束输出高压直流电为车载高压电池包(Battery Pack)供充电服务，并通过自身通信端口与电池管理系统(Battery Management System；BMS)保持实时交互通信。车载充电机综合性能提升和成本控制一直以来就是制约电动汽车进入大规模量产的影响因素之一,而其结构设计及热管理水平则是综合评价和衡量车载充电机性能时最为关键的指标之一。
在轻薄化的趋势下，电源转换板组件都要尽可能地缩小占用散热基座内的空间。然而，若电源转换板组件与散热基座的任一表面太过接近时，由于现行散热基座多被设计做为接地端，因此将导致电源转换板组件产生短路，重则损毁电源转换板组件，造成成本上的负担。尤其是在车用电源中，由于其跟随整车行驶，常面临着各种恶劣的环境，如高温、高湿、强震动、环境温度剧烈变化等场合，如何避免因碰撞或是震动而导致电源转换板组件与散热基座短路，便成为一个重要的课题。
发明内容
本发明提供了一种电源转换装置，包含电源转换板组件、接地件以及多个绝缘支柱。电源转换板组件包含印刷电路板以及位于印刷电路板上的电子零件，其中印刷电路板具有多个穿孔，绝缘支柱对应穿孔以实体连接且电性绝缘印刷电路板与接地件。每一绝缘支柱包含第一连接部、第二连接部，以及局部包覆第一连接部与第二连接部的塑料部。
于本发明的一或多个实施例中，绝缘支柱中的第一连接部与第二连接部通过塑料部隔离。
于本发明的一或多个实施例中，接地件包含一散热基座，至少部分的绝缘支柱实体连接且电性绝缘印刷电路板与散热基座。
于本发明的一或多个实施例中，散热底座包含一壳体以及设置于壳体中的流体管路。
于本发明的一或多个实施例中，散热底座包含一壳体以及设置于壳体上的散热鳍片组。
于本发明的一或多个实施例中，接地件还包含一散热件。
于本发明的一或多个实施例中，电源转换装置还包含一夹持件，夹持件锁固于散热件，电子零件挟持于散热件与夹持件之间且直立于印刷电路板。
于本发明的一或多个实施例中，散热件包含多个锁固部，部分的绝缘支柱将印刷电路板固定于锁固部。
于本发明的一或多个实施例中，散热件接触散热基座。
于本发明的一或多个实施例中，电源转换装置可以为车用电源转换装置。
本发明的另一实施方式提供了一种电源转换板组件，包含印刷电路板、位于印刷电路板上的多个电子零件，以及锁扣件。锁扣件具有板体以及设置于板体的开口，电子零件配置于开口中。锁扣件还包含多个挡片，挡片为两两成对地对向设置于开口的外缘，并且挡片从邻近板体的一端向远离板体的一端向开口的中心倾斜。
于本发明的一或多个实施例中，电子零件可以为电容。
于本发明的一或多个实施例中，锁扣件的材料可以为金属或是塑料。
于本发明的一或多个实施例中，电源转换板组件为应用于车用电源转换装置。
本发明利用绝缘支柱或锁扣件固定电源转换板组件以及散热基座，并通过绝缘支柱或是锁扣件和绝缘支柱(或卡勾)等的配合来实现电源转换板组件以及散热基座的电性隔离。由于绝缘支柱中的第一连接部与第二连接部之间通过塑料部电性隔离，因此，即便电源转换板组件上的电子零件意外碰触到锁固螺丝，会因为塑料部的隔离而与做为接地端的散热基座保持电性隔离，不会有电子零件因短路而损毁的现象发生。此外，电源转换板组件上的电子零件因为锁扣件的保护，而减少管脚断裂的现象发生。因此，增加了整机的可靠性。
附图说明
图1A以及图1B分别为本发明的电源转换装置所使用的绝缘支柱一实施例的立体透视图以及剖面图；
图2为本发明的电源转换装置一实施例的拆解图；
图3为本发明的电源转换装置另一实施例的拆解图；
图4本发明的电源转换装置再一实施例的拆解图；
图5为图4中的电子零件以及夹持件的立体视图；
图6为图5的绝缘支柱组装时的剖面示意图；
图7为应用于本发明的电源转换装置的电源转换板组件另一实施例的立体视图；
图8为应用于本发明的电源转换装置的电源转换板组件另一实施例的爆炸图；
图9为应用于本发明的电源转换装置的电源转换板组件又一实施例的爆炸图。
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
在现行的电源转换装置中，电源转换板组件多是通过铜柱(standoff)与螺丝之间的锁固而固定在散热基座上。散热基座包含有大面积的导体块，可具有接地的功效而视为接地件。然而，铜柱以及螺丝均为导体，因此，铜柱与螺丝需要与电源转换板组件上的电子零件保持一定的距离，以避免电子零件与散热基座产生电性连接，即避免电子零件与地连接，来保证电源转换装置的安全可靠性。然而，此种做法与轻薄化的追求相违背，因此，本发明提出了一种固定电源转换板组件与接地件的装置，即通过绝缘支柱或锁扣件来完成电源转换板组件和接地件(如散热基座，散热片等)之间的固定，并通过绝缘支柱或是锁扣件与绝缘支柱(卡勾)等的配合，以达到电性隔离的功效。此电源转换装置还可用于电动车辆，运用于车用电源转换装置，实现车用电源转换装置安全可靠以及轻薄化。
参照图1A以及图1B，其分别为本发明的电源转换装置所使用的绝缘支柱一实施例的立体透视图以及剖面图。绝缘支柱100包含有第一连接部110、第二连接部120以及局部包覆住第一连接部110以及第二连接部120的塑料部130。第一连接部110可用以与电源转换板组件连接，第二连接部120可用以与接地件连接，如此一来，电源转换板组件以及接地件之间便可以通过绝缘支柱100固定。
更具体地说，第一连接部110可以为螺帽，而第二连接部120可以为螺柱，第二连接部120锁固于接地件上，电源转换板再通过螺丝锁固于第一连接部110上。其中第一连接部110可以为盲孔式螺帽，螺帽的本体大致上埋入塑料部130中，仅有螺帽的上表面外露于塑料部130，以露出螺帽中的螺丝孔112。第二连接部120为螺柱，螺柱的头部122为内埋于塑料部130中，而螺柱的螺纹部124则是外露于塑料部130，用以与接地件上对应的螺孔锁固。
而为了有效地电性隔离电源转换板组件与接地件，第一连接部110以及第二连接部120之间通过塑料部130隔离。亦即，第一连接部110与第二连接部120虽然均为金属材料，但是两者之间通过绝缘材料的塑料部130隔开，而使得第一连接部110不会直接接触第二连接部120而保持有足够的安全距离。
本发明的电源转换装置应用如图1A与图1B所述的绝缘支柱100不仅可以将电源转换板组件固定在接地件上，而且还可以有效避免电源转换板组件与接地件因电性连接而短路。具体请参见以下实施例的说明。
参照图2，其为本发明的电源转换装置一实施例的拆解图。电源转换装置200主要包含有散热基座210以及电源转换板组件220。电源转换板组件220与散热基座210之间利用绝缘支柱100固定。本实施例中，散热基座210即作为接地件，其可以为水冷式的散热单元，其包含有流体管路212以及用以装设流体管路212的壳体214。绝缘支柱100将电源转换板组件220固定于壳体214。
电源转换板组件220包含有印刷电路板222以及位于其上的电子零件224。电源转换板组件220上的电子零件224可以与散热基座210热接触进行热交换，冷却液流经流体管路212而与散热基座进行热交换，以达到冷却电源转换板组件220的目的。电源转换装置200可以选择性地具有散热风扇230，以增加其散热能力。
散热基座210的壳体214多是散热能力较佳的金属材料，因此，壳体214还可作为电源转换装置200的接地部使用。
请一并搭配图1B，绝缘支柱100中的第一连接部110可以为螺帽，第二连接部120可以为螺柱。散热基座210的壳体214具有多个定位螺孔216，印刷电路板222上具有与绝缘支柱100对应的多个穿孔223。绝缘支柱100的第二连接部120具有外露于塑料部130的螺纹部124，螺纹部124锁固于壳体214上的定位螺孔216，以固定绝缘支柱100。
电源转换装置200中还包含有多个锁固螺丝240。绝缘支柱100的第一连接部110具有外露于塑料部130的螺丝孔112。锁固螺丝240用以穿过印刷电路板222上的穿孔223后，锁固于绝缘支柱100上的螺丝孔112。如此一来，便可以将电源转换板组件220固定于散热基座210。
绝缘支柱100除了用以固定转换电路板组件220以及散热基座210之外，还可用以保持印刷电路板222以及散热基座210之间的间隔。绝缘支柱100之中，由于第一连接部110与第二连接部120之间通过塑料部130电性隔离而不会实体接触，因此即便电源转换板组件220的电子零件224与第一连接部110连接的锁固螺丝240有电性连接，电子零件224也不会进一步地与作为接地件的散热基座210产生电性连接而导致短路。
参照图3，其为本发明的电源转换装置另一实施例的拆解图。电源转换装置200同样包含有散热基座210’、电源转换板组件220，以及用以固定以及电性隔离两者的绝缘支柱100。散热基座210’同样作为接地件使用。本实施例与前一实施例的差别在于，本实施例中的散热基座210’为风冷式的散热单元，散热基座210’中包含有具有定位螺孔216的壳体212，以及用以与外界空气进行热交换的散热鳍片组218。电子零件224所产生的热能传递到散热基座210’后，再透过散热鳍片组218散逸。电源转换装置200还选择性地包含有散热风扇，散热风扇推动气流通过散热鳍片组218，以带走经由散热鳍片組218传递的热能。
同样地，请配合图1B，绝缘支柱100的第二连接部120锁固于壳体212上的定位螺孔216，而后锁固螺丝240再穿过印刷电路板222上的穿孔223与第一连接部110锁固，以固定并电性隔离电源转换板组件220以及散热基座210’，并且维持两者之间的间距。
参照图4，其为本发明的电源转换装置再一实施例的拆解图。为了进一步地节省电源转换装置300的空间，本实施例中，电源转换板组件320中部分的电子零件324，例如晶体管，为直立于印刷电路板322放置，并且电源转换装置300还包含有夹持件330以固定该些直立的电子零件324。直立的电子零件324举例而言可以为晶体管。
电源转换装置300还包含有散热片350，散热片350固定于印刷电路板322上并与散热基座310直接接触。夹持件330可以固定在散热片350上，并且夹持件330同样与散热基座310接触，电子零件324夹固于散热片350以及夹持件330之间，与散热片350以及夹持件330保持热接触。如此一来，电子零件324所产生的热能可以通过与其接触的散热片350以及夹持件330传递至散热基座310进行散热。因此，散热片350与夹持件330的材料较佳地为具有高导热性的金属材料或是高分子材料。散热基座310可以为风冷式散热单元或是水冷式散热单元。此时，导体材料的散热片350与散热基座310连接，而令散热片350与散热基座310具有相同的电位，并且共同具有接地件的功能。
请同时参照图4与图5，其中图5为图4中的电子零件324、夹持件330以及散热片350的立体视图。电子零件324的管脚325连接于印刷电路板322，电子零件324的管脚325例如可以通过焊锡方式固定在印刷电路板322的穿孔327中。电子零件324的封胶部326则是被夹持在夹持件330以及散热片350之间，电子零件324的封胶部326内的元件所产生的热能通过散热片350与夹持件330传导至散热基座310中。
电源转换板组件320除了可以通过绝缘支柱100固定在散热基座310之外，亦可以通过绝缘支柱100固定于散热片350上。
具体而言，请同时参照图5以及图6，图6为图5的绝缘支柱100组装时的剖面示意图。散热片350上具有锁固部352，绝缘支柱100的第二连接部120锁固于散热片350的锁固部352上，而后锁固螺丝340再穿过印刷电路板322上的穿孔323，锁固于绝缘支柱100的第一连接部110。绝缘支柱100除了实体连接印刷电路板322外，更进一步地利用塑料部130电性隔离印刷电路板322以及作为接地件的散热片350。
虽然前述实施例中的绝缘支柱100中，是以第一连接部110为螺帽，第二连接部120为螺柱进行说明，但是本领域技术人员当可依照实际的需求，变更第一连接部110以及第二连接部120的类型，例如将第一连接部110改为螺柱，第二连接部120改为螺帽，或是第一连接部110与第二连接部120同为螺柱或螺帽等。第一连接部110以及第二连接部120可以通过埋入式射出成型的方式与塑料部130结合。塑料部130可以为任何可用于射出成型的绝缘高分子材料。
参照图7与图8，其为应用于本发明的电源转换装置的电源转换板组件另一实施例的立体视图与爆炸图。本实施例中的电源转换板组件400可以配合如图2所示的水冷式散热基座210或是图3所示的风冷式散热基座210’使用。须注意的是，本图式中电源转换板组件400的视角不同于图2与图3。
电源转换板组件400包含有印刷电路板410、位于印刷电路板410上的多个第一电子零件420以及用以固定第一电子零件420的锁扣件440。由于电源转换板组件400可以被应用于车用的电源转换装置中，常会受到较大的外力冲击或是震荡，使得第一电子零件420的管脚容易因过应力而产生断裂，因此，需要通过锁扣件440加强第一电子零件420与印刷电路板410之间的连结强度。
举例而言，第一电子零件420可以为电容，第一电子零件420为四个一组地固定于锁扣件440中。锁扣件440中包含有板体442以及设置于板体442的开口444。开口444的形状为对应于被固定的第一电子零件420的外形，例如本实施例中第一电子零件420为四个一组，则对应的开口444形状可以近似于花瓣形。第一电子零件420为配置于开口444之中，第一电子零件420可以与板体442保持接触。
锁扣件440可以还包含有多个挡片446，挡片446为直立于板体442上，并且设置于开口444的外缘。挡片446可以与板体442一体成形地制作而成，例如，锁扣件440的材料可以为金属，通过冲压金属板材得到板体442上具有开口444与挡片446的锁扣件440。或者，锁扣件440的材料可以为塑料，其可通过射出成型的方式得到板体442上具有开口444与挡片446的锁扣件440。
如图8所示，在本实施例中，挡片446为两两成对地对向设置于开口444的边缘，成对的两个挡片446之间形成夹角，角度可为180度，但不限于此，以将第一电子零件420固定于成对的挡片446之间。因为挡片呈180度摆放，该挡片对应的电容受力均匀，因此避免第一电子零件420的各个电容集中地堆挤在一起导致管脚损毁。并且，挡片446为从邻接于板体442的一端向远离板体442的一端向开口444的中心倾斜，而使多个挡片446在底部形成较大的开口端，在顶部形成较窄的开口端。当在组装第一电子零件420时，首先将第一电子零件焊接于印刷电路板410上，然后锁扣件440的开口444从第一电子零件420的上方置入，此时挡片446较宽的开口端进入后至较窄的开口端，如此一来，挡片446会被第一电子零件420撑开变形，而提供弹力夹持住第一电子零件420。档片的个数及布置方式不限于此，本领域的技术人员可以根据实际需要作出弹性选择。
锁扣件440可以将第一电子零件420成组地固定，并且避免外力直接撞击于第一电子零件420，并可以将外力分散，藉以保护第一电子零件420。除此之外，锁扣件440上具有挡片446，其除了可用以固定第一电子零件420之外，还可以在第一电子零件420受到外力时提供更多的支撑，从而增强第一电子零件420的抗弯截面模量，以避免其管脚受到过应力而产生断裂。
电源转换板组件400还包含有第二电子零件430、散热片480、以及用以固定第二电子零件430的夹持件450。散热片480的材质为金属，其可以与前述的做为接地部的散热基座接触，即散热片也为接地件。夹持件450为波浪形的弹片，夹持件450可以通过螺丝464锁固于散热件480上，第二电子零件430则是被夹固在夹持件450与散热件480之间。
同样地，为了确实地电性隔离第一电子零件420以及散热片480，锁扣件440与散热片480之间较佳地亦保持电性隔离，尤其是在锁扣件440采用金属材料的时候。
本实施例中，锁扣件440通过绝缘支柱470固定于散热片480。绝缘支柱470包含有第一连接部472、第二连接部474以及部分包覆第一连接部472与第二连接部474的塑料部476。绝缘支柱470为用以实体连接且电性绝缘锁扣件440与散热片480。
第一连接部472可以为螺帽，第二连接部474可以为螺柱。绝缘支柱470的第二连接部474锁固在散热片480的锁固部482上，而后通过螺丝462穿过锁扣件440锁固于绝缘支柱470以将锁扣件440固定在绝缘支柱470上。虽然本实施例中以绝缘支柱470连接并且电性隔离锁扣件440与散热片480，在其它的实施例中可以通过如塑料螺丝锁固，或是利用泡棉胶带等方式达到固定并电性隔离两者的功效。
散热片480同样可以透过绝缘支柱490固定于印刷电路板410上。绝缘支柱490的第二连接部492锁固于散热片480的锁固部(可参照图5)，而螺丝496再穿过印刷电路板410上的穿孔412锁固于绝缘支柱490的第一连接部494，如此一来便可以将散热片480固定在印刷电路板410上。
参照图9，其为本发明的电源转换板组件又一实施例的爆炸图。电源转换板组件500包含有印刷电路板510、位于印刷电路板510上的多个第一电子零件520、第二电子零件530、用以固定第一电子零件520的锁扣件540、散热片580以及夹持件550。
锁扣件540中包含有板体542、设置于板体542的开口544，、以及挡片546。夹持件550可以利用螺絲562锁固在散热片580上。绝缘支柱590的第一连接部592锁固于散热片580，螺丝596穿过印刷电路板510上的穿孔512锁固于绝缘支柱590的第二连接部594，以将散热片580固定在印刷电路板510上。
本实施例中，锁扣件540的材料可以为塑料，则锁扣件540与散热组件580之间可以通过任意方式固定，例如，锁扣件540上可以具有卡勾548，而散热件580上具有卡合孔582，锁扣件540与散热片580之间藉由将卡勾548卡合于卡合孔582而固定。
综上所述，本发明利用绝缘支柱或锁扣件固定电源转换板组件以及接地件(如散热基座和散热片等)，并通过绝缘支柱或是锁扣件和绝缘支柱(或卡勾)等的配合来实现电源转换板组件以及接地件的电性隔离。由于绝缘支柱中的第一连接部与第二连接部之间通过塑料部电性隔离，因此，即便电源转换板组件上的电子零件与锁固螺丝有电性连接，会因为塑料部的隔离而与做为接地件的散热基座保持电性隔离，不会有电子零件因短路而损毁的现象发生，实现轻薄化。此外，电源转换板组件上的电子零件因为锁扣件的保护，而减少管脚断裂的现象发生。因此，增加了整机的可靠性。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种电源转换装置，其特征在于，包含：
一电源转换板组件，包含一印刷电路板以及位于所述印刷电路板上的多个电子零件，其中所述印刷电路板具有多个穿孔；
一接地件；以及
多个绝缘支柱，所述绝缘支柱对应所述穿孔以实体连接且电性绝缘所述印刷电路板与所述接地件，每一所述绝缘支柱包含连接所述印刷电路板的一第一连接部、连接所述接地件的一第二连接部，以及局部包覆所述第一连接部与所述第二连接部的一塑料部。
2.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，每一所述绝缘支柱中的所述第一连接部与所述第二连接部通过所述塑料部隔离。
3.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，所述接地件包含一散热基座，至少部分的所述绝缘支柱实体连接且电性绝缘所述印刷电路板与所述散热基座。
4.如权利要求3所述的电源转换装置，其特征在于，所述散热基座包含一壳体以及设置于所述壳体中的一流体管路。
5.如权利要求3所述的电源转换装置，其特征在于，所述散热基座包含一壳体以及设置于所述壳体上的一散热鳍片组。
6.如权利要求3所述的电源转换装置，其特征在于，所述接地件还包含一散热件。
7.如权利要求6所述的电源转换装置，其特征在于，还包含一夹持件，所述夹持件锁固于所述散热件，所述电子零件挟持于所述散热件与所述夹持件之间并直立于所述印刷电路板。
8.如权利要求6所述的电源转换装置，其特征在于，所述散热件包含多个锁固部，部分的所述绝缘支柱将所述印刷电路板固定于所述锁固部。
9.如权利要求6所述的电源转换装置，其特征在于，所述散热件接触所述散热基座。
10.如权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，所述电源转换装置为一车用电源转换装置。
11.一种电源转换板组件，其特征在于，包含：
一印刷电路板；
多个电子零件，位于所述印刷电路板上；以及
一锁扣件，具有一板体以及设置于所述板体的一开口，所述电子零件配置于所述开口中，其中所述锁扣件还包含多个挡片，所述挡片为两两成对地对向设置于所述开口的外缘，并且所述挡片从邻近所述板体的一端向远离所述板体的一端向所述开口的中心倾斜。
12.如权利要求11所述的电源转换板组件，其特征在于，所述电子零件为电容。
13.如权利要求11所述的电源转换板组件，其特征在于，所述锁扣件的材料为金属或塑料。
14.如权利要求11所述的电源转换板组件，其特征在于，所述电源转换板组件为应用于车用电源转换装置。
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