CN109606157A - 一种新能源汽车及其车载充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车的车载充电机，包括壳体、装配在壳体第一侧底部的低压系统模块、装配在低压系统模块上的高低压金属屏蔽板、装配在高低压金属屏蔽板上的功率模块、装配在壳体第二侧底部的直流整流模块、装配在直流整流模块上的直流交流模块屏蔽板、装配在直流交流模块屏蔽板上的交流滤波模块、装配在壳体且与功率模块连接的变压器、装配在壳体侧壁的交流高压输入接插件和直流高压输出接插件，交流高压输入接插件依次通过交流滤波模块、功率模块、变压器和直流整流模块连接与直流高压输出接插件连接。该车载充电机重量轻、体积小和散热好。本发明还公开了一种包括上述车载充电机的新能源汽车，其有益效果与车载充电机的有益效果相同。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种车载充电机。此外，本发明还涉及一种包括上述车载充电机的新能源汽车。
背景技术
近几年随着汽车技术变革，同时为了响应国家节约能源和保护环境的号召，新能源汽车应运而生，推动了新能源汽车技术快速发展。车载充电机作为新能源汽车的核心零部件，车载充电技术水平的高低直接影响电池充电的性能及寿命，对其可靠稳定性提出了更高的要求。
现有的新能源汽车所采用的车载充电机(即车载大功率充电机)，机壳体内的充电模块封闭在其中，同时要满足结构强度可靠和散热性能好的需求。
为了提高新能源汽车的续航里程，除了提高电池能量密度外，对每个车载零部件的重量和体积越来越关注，车载充电机也相应需要减重，即轻量化和小型化。
综上所述，如何有效地解决现有新能源汽车的车载充电机不能同时要满足结构强度可靠和散热性能好的需求等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载充电机，该车载充电机重量轻、体积小和散热好；本发明的另一目的是提供一种包括上述车载充电机的新能源汽车。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种新能源汽车的车载充电机，包括开口处具有上盖的壳体、装配在所述壳体第一侧底部的低压系统模块、装配在所述低压系统模块上的高低压金属屏蔽板、装配在所述高低压金属屏蔽板上的功率模块、装配在所述壳体第二侧底部的直流整流模块、装配在所述直流整流模块上的直流交流模块屏蔽板、装配在所述直流交流模块屏蔽板上的交流滤波模块、装配在所述壳体且与所述功率模块连接的变压器、装配在所述壳体侧壁的交流高压输入接插件和直流高压输出接插件，所述交流高压输入接插件依次通过所述交流滤波模块、所述功率模块、所述变压器和所述直流整流模块连接与所述直流高压输出接插件连接。
优选地，所述直流交流模块屏蔽板和所述高低压金属屏蔽板均为弯折板，包括屏蔽平板和屏蔽竖板，所述直流交流模块屏蔽板的所述屏蔽平板用于将所述交流滤波模块和所述直流整流模块屏蔽开，所述屏蔽竖板用于将所述交流滤波模块和所述功率模块屏蔽开；所述高低压金属屏蔽板的所述屏蔽平板用于将所述低压系统模块分别与所述功率模块和所述的直流整流模块屏蔽开，所述屏蔽竖板用于将所述低压输出/输入模块和所述交流滤波模块屏蔽开。
优选地，所述直流整流模块的数量为两个，两个所述直流整流模块之间相连接，两个所述直流整流模块分别位于所述高低压金属屏蔽板的两侧。
优选地，所述上盖的外周具有帽沿，将所述壳体内部元器件与外界屏蔽开，所述低压输出/输入模块的上面连接有小盖子，所述小盖子和所述上盖通过密封胶和螺钉固定于所述壳体上。
优选地，所述壳体的侧壁设置有用于与整车BMS管理系统连接的低压输出/输入模块，所述低压输出/输入模块与所述低压系统模块连接，所述低压系统模块与所述功率模块连接；
和/或者，所述低压系统模块与所述直流高压输出接插件中的高压互锁连接；
和/或者，所述壳体的散热水道区域设置有温度传感器连接，所述低压系统模块与所述温度传感器连接。
优选地，所述功率模块的发热元器件设置在所述功率模块的边部，所述发热元器件通过弯折弹片紧贴在所述壳体上，所述弯折弹片的一边固定于所述壳体上，另一边压于所述发热元器件上并将所述发热元器件压于所述壳体的侧壁上，所述发热元器件与所述壳体的接触位置贴有导热绝缘片。
优选地，所述壳体的侧壁设置有水管，其中一个口作为进水口，另一个口作为出水口，所述壳体的底部具有连通所述进水口和所述出水口的散热水道，所述散热水道在所述壳体底面具有水道盖板，所述水道盖板和所述壳体之间采用摩擦焊连接。
优选地，所述壳体的四周和/或者所述散热水道的内部具有散热筋。
优选地，所述壳体内具有安装槽，所述变压器安装于所述安装槽内，且所述安装槽和所述变压器的空隙中灌注有导热灌封胶。
本发明还提供一种新能源汽车，包括车本体以及安装于所述车本体的车载充电机，所述车载充电机具体为上述任一项所述的车载充电机。
本发明所提供的一种新能源汽车的车载充电机，包括壳体、低压系统模块、高低压金属屏蔽板、功率模块、直流整流模块、直流交流模块屏蔽板、交流滤波模块、变压器、交流高压输入接插件和直流高压输出接插件，壳体具有开口，开口处密封上盖，实现壳体内部元器件与外界的屏蔽。低压系统模块装配在壳体第一侧的底部，高低压金属屏蔽板装配在低压系统模块上，功率模块装配在高低压金属屏蔽板上。直流整流模块装配在壳体第二侧的底部，直流交流模块屏蔽板装配在直流整流模块上，交流滤波模块装配在直流交流模块屏蔽板上，变压器装配在壳体且与功率模块连接。交流高压输入接插件和直流高压输出接插件装配在壳体侧壁，交流高压输入接插件用于与外界输入电源连接，直流高压输出接插件用于与车载电池包连接，交流高压输入接插件依次通过交流滤波模块、功率模块、变压器和直流整流模块连接与直流高压输出接插件连接。
本发明所提供的车载充电机，合理有效利用壳体高度，各个模块左右和上下方式布置，使得不发热元器件和其他零部件具有较大灵活安装控件，整机部件较少，提高壳体的内部空间利用率，内部各模块布置紧凑，整机重量较现有整机降低15％左右，重量轻，体积小，散热好，能同时要满足结构强度可靠和散热性能好的需求，实现车载充电机小型化；高低压金属屏蔽板和直流交流模块屏蔽板有效解决内部元器件之间的互相电磁干扰，配合上盖的帽沿，也有效解决了车载充电机对外界环境的电磁干扰。
本发明还提供一种新能源汽车，包括车本体以及安装于车本体的车载充电机，该车载充电机具体为上述任一种车载充电机。由于上述的车载充电机具有上述技术效果，具有该车载充电机的新能源汽车也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种具体实施方式所提供的车载充电机的爆炸图；
图2为散热水道的焊接示意图；
图3为散热水道的结构俯视图；
图4为功率模块的发热元器件与壳体的安装示意图；
图5为壳体上散热筋的示意图；
图6为车载充电机的电磁屏蔽结构布局示意图；
图7为高压连接示意图；
图8为低压连接示意图；
图9为导热绝缘片的安装示意图。
附图中标记如下：
1-上盖、2-功率模块、3-高低压金属屏蔽板、4-低压系统模块、5-壳体、6-交流滤波模块、7-直流交流模块屏蔽板、8-小盖子、9-直流高压输出接插件、10-低压输出/输入模块、11-水管、12-交流高压输入接插件、13-直流整流模块、14-透气阀、15-变压器、16-温度传感器、17-水道盖板、18-弯折弹片、19-螺钉、20-导热绝缘片。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种车载充电机，该车载充电机重量轻、体积小和散热好；本发明的另一核心是提供一种包括上述车载充电机的新能源汽车。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图9，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的车载充电机的爆炸图；图2为散热水道的焊接示意图；图3为散热水道的结构俯视图；图4为功率模块的发热元器件与壳体的安装示意图；图5为壳体上散热筋的示意图；图6为车载充电机的电磁屏蔽结构布局示意图；图7为高压连接示意图；图8为低压连接示意图；图9为导热绝缘片的安装示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的一种新能源汽车的车载充电机，包括壳体5、低压系统模块4、高低压金属屏蔽板3、功率模块2、直流整流模块13、直流交流模块屏蔽板7、交流滤波模块6、变压器15、交流高压输入接插件12和直流高压输出接插件9，壳体5具有开口，开口处密封上盖1，实现壳体5内部元器件与外界的屏蔽。优选地，壳体5外围设有用于固定车载充电机的安装脚。壳体5装配有透气阀14，平衡内外气压。壳体5采用轻量化铝合金，均匀壁厚，整机体积较小，极大减轻壳体5重量。
低压系统模块4装配在壳体5第一侧的底部，高低压金属屏蔽板3装配在低压系统模块4上，功率模块2装配在高低压金属屏蔽板3上，比如低压系统模块4装配在壳体5右侧底部，高低压金属屏蔽板3装配在低压系统模块4上部，用螺钉固定在高低压金属屏蔽板3的上部，二者锁紧在壳体5上。功率模块2装配在高低压金属屏蔽板3上，用螺钉将功率模块2锁紧在壳体5上。
直流整流模块13装配在壳体5第二侧的底部，直流交流模块屏蔽板7装配在直流整流模块13上，交流滤波模块6装配在直流交流模块屏蔽板7上，变压器15装配在壳体5且与功率模块2连接，比如直流整流模块13用螺钉紧固在壳体5左侧底部上，直流交流模块屏蔽板7位于直流整流模块13上部，用螺钉紧固在壳体5上，交流滤波模块6装配在直流交流模块屏蔽板7上。优选地，壳体5、高低压金属屏蔽板3和直流交流模块屏蔽板7采用轻量化铝合金，减轻整机重量。
交流高压输入接插件12和直流高压输出接插件9装配在壳体5的侧壁，交流高压输入接插件12用于与外界输入电源连接，直流高压输出接插件9用于与车载电池包连接，交流高压输入接插件12依次通过交流滤波模块6、功率模块2、变压器15和直流整流模块13连接与直流高压输出接插件9连接。
交流高压输入接插件12中的三根接线端子分别接在交流滤波模块6和壳体5上，交流高压输入接插件12与外界输入电源连接，直流高压输出接插件9中的二相接线端子分别接在直流整流模块13上，通过车载充电机内部交流-直流转换，实现了直流高压输出接插件输出直流电，给电池包充电。
低压输出/输入模块10与整车BMS管理控制单元连接，实现整车控制单元对车载充电机的控制。
本发明所提供的车载充电机，合理有效利用壳体5高度，各个模块左右和上下方式布置，使得不发热元器件和其他零部件具有较大灵活安装控件，整机部件较少，提高壳体5的内部空间利用率，内部各模块布置紧凑，整机重量较现有整机降低15％左右，重量轻，体积小，散热好，能同时要满足结构强度可靠和散热性能好的需求，实现车载充电机小型化；高低压金属屏蔽板3和直流交流模块屏蔽板7有效解决内部元器件之间的互相电磁干扰，配合上盖1的帽沿，也有效解决了车载充电机对外界环境的电磁干扰。
上述车载充电机仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，直流交流模块屏蔽板7和高低压金属屏蔽板3均为弯折板，包括屏蔽平板和屏蔽竖板。
直流交流模块屏蔽板7的屏蔽平板用于将交流滤波模块6和直流整流模块13屏蔽开，屏蔽竖板用于将交流滤波模块6和功率模块2屏蔽开，直流交流模块屏蔽板7装配在直流整流模块13正上方，然后将交流滤波模块6装配在直流交流模块屏蔽板7上，同时在直流交流模块屏蔽板7侧面和下侧粘贴导电布和导电泡棉，直流交流模块屏蔽板7的侧面和下侧粘贴有导电布和导电泡棉，实现了交流滤波模块6和功率模块2之间的屏蔽，实现了交流滤波模块6和直流整流模块13之间的屏蔽。充电机的充电模块各个部件之间，封闭在各自独立的封闭空间，避免充电模块各个部件之间的相互电磁干扰，保证充电机可靠稳定工作。
高低压金属屏蔽板3屏蔽平板用于将低压系统模块4分别与功率模块2和直流整流模块13屏蔽开，屏蔽竖板用于将低压输出/输入模块10和交流滤波模块6屏蔽开。实现了低压系统模块4和功率模块2之间的屏蔽，实现了低压系统模块4和直流整流模块13之间的屏蔽，实现了低压系统模块4和低压输出/输入模块10之间的屏蔽。
在上述具体实施方式的基础上，直流整流模块13的数量为两个，两个直流整流模块13之间相连接，两个直流整流模块13分别位于高低压金属屏蔽板3的两侧，实现了低压系统模块4和功率模块2之间的屏蔽，实现了低压系统模块4和直流整流模块13之间的屏蔽，实现了低压系统模块4和低压输出/输入模块10之间的屏蔽。
在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对车载充电机进行若干改变，上盖1的外周具有帽沿，实现了壳体5内部元器件与外界屏蔽开。低压输出/输入模块10的上面连接有小盖子8，低压输出/输入模块10装配在壳体5上，将小盖子8装配在壳体5上，实现低压输出/输入模块10与外界的屏蔽。优选地，小盖子8和上盖1通过密封胶和螺钉固定于壳体5上：在壳体5上先点密封胶，然后用螺钉固定，实现封闭壳体5和小盖子8之间的密封；在上盖1上先点密封胶，然后用螺钉紧固，实现封闭壳体5和上盖1之间的密封。
外部高压单相交流电经过交流高压输入接插件12输入，经过机器内部交流滤波模块6的EMC滤波，电流进入功率模板，由功率模板的功率因素校正，电流流入变压器15变压，最后经直流整流模块13DCDC环节后，由直流高压输出接插件9输出高压直流电。
壳体5的侧壁设置有用于与整车BMS管理系统连接的低压输出/输入模块10，低压输出/输入模块10通过外部接插件与整车BMS管理系统通信，实现整车BMS管理系统对车载充电机的控制。低压输出/输入模块10与低压系统模块4连接，低压系统模块4与功率模块2连接，整车BMS管理系统输入指令，分别通过20pin和8pin信号线束，将输入指令发送至低压系统模块4，低压系统模块4接收指令，分别通过10pin和8pin线束，将整车指令传输至功率模块2。功率模块2调节车载充电机输出功率，将信号反馈至低压系统模块4。车载充电机通过低压系统模块4，向整车BMS管理系统上报车载充电机运行状况，整个低压系统连接可靠稳定，实现了与整车BMS管理系统的双向反馈和管理。
进一步优化上述技术方案，低压系统模块4与直流高压输出接插件9中的高压互锁连接，直流高压输出接插件9中的高压互锁将直流高压输出接插件9的通断情况反馈给低压系统模块4，实现整车BMS管理系统对车载充电机输出电流通断情况监测。
进一步优化上述技术方案，壳体5的散热水道内设置有温度传感器16连接，低压系统模块4与温度传感器16连接，温度传感器16对散热水道中流经冷却液温度进行监测，将检测水温模拟信号转换为数字信号，通过2pin线束，将温度数字上报给低压系统模块4，当温度超过设定值时，低压系统模块4发出指令，调整车载充电机输出功率，降额运行，有效保护车载充电机，保证可靠稳定运行。
本发明所提供的车载充电机，在其它部件不改变的情况下，功率模块2的发热元器件设置在功率模块2的边部，发热元器件通过弯折弹片18紧贴在壳体5上，发热元器件紧贴在壳体5散热面，散热筋和散热水道将发热元器件产生的热量带走。弯折弹片18的一边固定于壳体5上，采用螺钉19将弯折弹片18锁紧在壳体5上；另一边压于发热元器件上并将发热元器件压于壳体的侧壁上，发热元器件与壳体5的接触位置贴有导热绝缘片20，保证发热元器件紧贴在壳体5散热面上，快速将热量传递给壳体5，同时实现发热元器件与壳体5绝缘。优选地，发热元器件有三组，分别为发热元器件A、发热元器件B和发热元器件C；发热元器件A、发热元器件B和发热元器件C，与壳体5接触位置分别贴三种导热绝缘片20，导热绝缘片20共计三种长度，具有导热系数高，绝缘性好特点；弯折弹片18可以有多种不同的规格，分别匹配不同的发热元器件；采用弯折弹片18分别压紧发热元器件A、发热元器件B和发热元器件C，发热元器件A、发热元器件B和发热元器件C与壳体5接触，保证二者之间较好的散热性能。
对于上述各个实施例中的车载充电机，壳体5的侧壁设置有水管11，其中任意一个口作为进水口，另一个口作为出水口。水管装配在壳体5上，用螺钉固定。壳体5底部设置具有连通水管11的进水口和水管11的出水口的散热水道。车载充电机采用水冷的方式，沿着功率流的路径设置散热水道，整车系统冷却液通过水管进入散热水道，将发热元器件产生的热量带走，散热性较好。散热水管道在壳体5底面具有水道盖板17，水道盖板17和壳体5之间采用摩擦焊连接，具体可以通过搅拌摩擦焊焊接，使壳体5和水道盖板17材料熔合到一起，使水道腔体能承受更大的压力，提高可靠性；同时还省去密封圈，有效防止泄露。
为了进一步优化上述技术方案，壳体5四周设置有散热筋，底部设置有散热水道，可以使得功率模块2上发热元器件热产生的热有效导入壳体5的散热水道，通过流经壳体5水道的冷却液，将产生的热量带走。散热筋增加发热元器件的散热通道和散热面积，提高散热效率，高效地将热量迅速导入散热水道，确保实现良好的散热效果。散热水道的内部具有突出散热筋，增加水道散热面积，提高散热效率，散热效果好。
在上述各个具体实施例的基础上，壳体5内具有安装槽，变压器15安装于安装槽内，且安装槽和变压器15的空隙中灌注有导热灌封胶，导热灌封胶导热系数好的胶。具体地说，变压器15装配在壳体5的安装槽，将导热灌封胶注入壳体5上安装变压器15的安装槽内，通过导热灌封胶将变压器15产生热量导入壳体5底部，整车系统冷却液通过水管11的进水口进入散热水道，将变压器15产生的热量带走，由水管11的出水口流出散热水道，实现变压器很好的散热。同时在壳体5四周靠近变压器15装配位置设计散热筋，增加散热面积，使得变压器15产生的热有效导入壳体5的散热水道，通过流经散热水道的冷却液将热量带走。
基于上述实施例中提供的车载充电机，本发明还提供了一种新能源汽车，该新能源汽车包括车本体以及安装于车本体的车载充电机，其中车载充电机为上述实施例中任意一种车载充电机。由于该新能源汽车采用了上述实施例中的车载充电机，所以该新能源汽车的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种新能源汽车的车载充电机，其特征在于，包括开口处具有上盖(1)的壳体(5)、装配在所述壳体(5)第一侧底部的低压系统模块(4)、装配在所述低压系统模块(4)上的高低压金属屏蔽板(3)、装配在所述高低压金属屏蔽板(3)上的功率模块(2)、装配在所述壳体(5)第二侧底部的直流整流模块(13)、装配在所述直流整流模块(13)上的直流交流模块屏蔽板(7)、装配在所述直流交流模块屏蔽板(7)上的交流滤波模块(6)、装配在所述壳体(5)且与所述功率模块(2)连接的变压器(15)、装配在所述壳体(5)侧壁的交流高压输入接插件(12)和直流高压输出接插件(9)，所述交流高压输入接插件(12)依次通过所述交流滤波模块(6)、所述功率模块(2)、所述变压器(15)和所述直流整流模块(13)连接与所述直流高压输出接插件(9)连接。
2.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述直流交流模块屏蔽板(7)和所述高低压金属屏蔽板(3)均为弯折板，包括屏蔽平板和屏蔽竖板，所述直流交流模块屏蔽板(7)的所述屏蔽平板用于将所述交流滤波模块(6)和所述直流整流模块(13)屏蔽开，所述屏蔽竖板用于将所述交流滤波模块(6)和所述功率模块(2)屏蔽开；所述高低压金属屏蔽板(3)的所述屏蔽平板用于将所述低压系统模块(4)分别与所述功率模块(2)和所述的直流整流模块(13)屏蔽开，所述屏蔽竖板用于将所述低压输出/输入模块(10)和所述交流滤波模块(6)屏蔽开。
3.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述直流整流模块(13)的数量为两个，两个所述直流整流模块(13)之间相连接，两个所述直流整流模块(13)分别位于所述高低压金属屏蔽板(3)的两侧。
4.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述上盖(1)的外周具有帽沿，将所述壳体(5)内部元器件与外界屏蔽开，所述低压输出/输入模块(10)的上面连接有小盖子(8)，所述小盖子(8)和所述上盖(1)通过密封胶和螺钉固定于所述壳体(5)上。
5.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述壳体(5)的侧壁设置有用于与整车BMS管理系统连接的低压输出/输入模块(10)，所述低压输出/输入模块(10)与所述低压系统模块(4)连接，所述低压系统模块(4)与所述功率模块(2)连接；
和/或者，所述低压系统模块(4)与所述直流高压输出接插件(9)中的高压互锁连接；
和/或者，所述壳体(5)的散热水道内设置有温度传感器(16)连接，所述低压系统模块(4)与所述温度传感器(16)连接。
6.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述功率模块(2)的发热元器件设置在所述功率模块(2)的边部，所述发热元器件通过弯折弹片(18)紧贴在所述壳体(5)上，所述弯折弹片(18)的一边固定于所述壳体(5)上，另一边压于所述发热元器件上并将所述发热元器件压于所述壳体的侧壁上，所述发热元器件与所述壳体(5)的接触位置贴有导热绝缘片(20)。
7.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述壳体(5)的侧壁设置有水管(11)，其中一个口作为进水口，另一个口作为出水口，所述壳体(5)的底部具有连通所述进水口和所述出水口的散热水道，所述散热水道在所述壳体(5)底面具有水道盖板(17)，所述水道盖板(17)和所述壳体(5)之间采用摩擦焊连接。
8.根据权利要求7所述的车载充电机，其特征在于，所述壳体(5)的四周和/或者所述散热水道的内部具有散热筋。
9.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述壳体(5)内具有安装槽，所述变压器(15)安装于所述安装槽内，且所述安装槽和所述变压器(15)的空隙中灌注有导热灌封胶。
10.一种新能源汽车，包括车本体以及安装于所述车本体的车载充电机，其特征在于，所述车载充电机具体为权利要求1至9任一项所述的车载充电机。
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