CN109936963A - 充电桩的散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了充电桩的散热结构，包括电桩壳体、散热模块、设于电桩壳体内的电源模块，电源模块包括电源壳体、设于电源壳体内的至少一块集成电路板、设于集成电路板上的发热元器件、与发热元器件接触设置的传热模块，传热模块包括具有液冷通道的导热结构，所述液冷通道具有进液口和出液口，散热模块与进液口之间设有进液管，散热模块与出液口之间设有出液管，进液管或出液管上设有水泵。将传热模块与发热元器件直接接触或者通过实体介质的热传导接触，保证发热元器件产生的热量能够快速的传向传热模块，传热模块将吸收的热量传递给散热模块，因此实现了直接将发热较严重的发热元器件产生的热量向外传递的效果。

Description

充电桩的散热结构

技术领域

本发明涉及电动汽车充电设备领域，尤其涉及充电桩的散热结构。

背景技术

随着经济的发展，能源与环保问题日益突出，世界各国都将目光投向了环保和节能的电动车，电动车发展迅速。作为新能源电动汽车的能源补给站，电动车充电桩的散热结构的使用需求也持续上升，为了提升充电效率，需要增加充电桩的散热结构内电源模块的功率。在增加电源模块的功率的同时也导致了电源模块中PCB电路总成上的各元器件，例如MOS管(metal oxide semiconductor)和电感等发热元器件的发热情况加剧，为了保证充电桩的散热结构的持续安全使用，需要为电源模块提供高效的散热结构。现有技术中的散热结构均无法直接对发热较严重的元器件进行散热，无法满足充电桩的散热结构提升功率的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供充电桩的散热结构，旨在解决现有技术中，无法直接对充电桩的散热结构的电源模块中发热较严重的元器件进行散热的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

充电桩的散热结构，包括电桩壳体、散热模块、设于所述电桩壳体内的电源模块，所述电源模块包括电源壳体、设于所述电源壳体内的至少一块集成电路板、设于所述集成电路板上的发热元器件、与所述发热元器件接触设置的传热模块，所述传热模块包括具有液冷通道的导热结构，所述液冷通道具有进液口和出液口，所述散热模块与所述进液口之间设有进液管，所述散热模块与所述出液口之间设有出液管，所述进液管或所述出液管上设有水泵。

进一步地，所述传热模块还包括设于所述进液口的进液端头、设于所述出液口的出液端头，所述发热元器件包括MOS管、电感、以及变压器，所述导热结构包括具有所述液冷通道的导热板、两端分别与所述电感和所述导热板接触设置的热管，所述导热板包括开设有液槽的上板和用于固定所述MOS管的下板，所述下板靠近所述上板的一侧设有若干肋条，所述肋条的顶部与所述液槽的底部贴合。

进一步地，所述肋条的两端均与所述液槽的侧壁之间具有间隙，所述进液端头和所述出液端头分别位于所述液槽相对的两端。

进一步地，所述肋条的一端与所述液槽的侧壁贴合设置，所述肋条的另一端与所述液槽的侧壁之间具有间隙，相邻所述肋条与所述液槽的贴合部分别位于所述液槽的两端。

进一步地，所述下板靠近所述上板的一侧设有若干散热翅片或若干散热柱，所述上板开设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述上板与所述下板之间为螺钉连接或者焊接。

进一步地，所述传热模块还包括设于所述进液口的进液端头、设于所述出液口的出液端头，所述发热元器件包括MOS管、电感、以及变压器，所述导热结构包括若干铜管、与所述进液端头相连的进液分流器、与所述出液端头相连的出液分流器，所述铜管的两端分别与所述进液分流器和所述出液分流器相连。

进一步地，还包括用于固定所述MOS管的导热固定板和用于固定所述电感的导热固定台，所述MOS管与所述导热固定板螺钉连接，所述铜管贯穿所述导热固定板，所述铜管贯穿所述导热固定台。

进一步地，所述导热结构与所述集成电路板之间通过导热灌封胶封装。

进一步地，所述电桩壳体上设有用于安装所述散热模块的散热孔，所述散热模块包括与所述进液管和所述出液管相连的水箱、位于所述水箱靠近所述散热孔一侧的散热排、位于所述水箱远离所述散热孔一侧的散热风扇。

进一步地，所述水箱具有与所述进液管相通的供水腔、与所述出液管相通的冷却腔、用于连通所述冷却腔与所述供水腔的过渡腔、用于向所述供水腔注水的注水口。

本发明的有益效果：发热元器件作为电源模块的主要发热源，是充电桩的散热结构中的电源模块的关键部位，将传热模块与发热元器件直接接触或者通过实体介质的热传导接触，保证发热元器件产生的热量能够快速的传向传热模块(有别于传统的通过空气传递或者非接触式)，传热模块将吸收的热量传递给散热模块，因此实现了直接将发热较严重的发热元器件产生的热量向外传递的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的充电桩的散热结构的示意图；

图2为本发明的传热模块的仰视方向的爆炸图；

图3为本发明的传热模块的结构示意图(液冷通道为若干平行通道组成时)；

图4为本发明的传热模块的结构示意图(液冷通道为回转型时)；

图5为本发明的传热模块的俯视方向的爆炸图(设有散热翅片时)；

图6为本发明的传热模块的俯视方向的爆炸图(设有散热柱时)；

图7为本发明的电源模块的爆炸图；

图8为本发明的传热模块的结构示意图(液冷通道由铜管构成时)；

图9为本发明的电源模块与散热模块的连接示意图；

图10为本发明的水箱的结构示意图；

图中：

1、电桩壳体；101、散热孔；2、电源模块；3、MOS管；4、电感；5、进液端头；6、出液端头；7、上板；701、液槽；8、下板；801、肋条；802、散热翅片；803、散热柱；9、铜管；10、进液分流器；11、出液分流器；12、导热固定板；13、导热固定台；14、散热模块；15、水箱；1501、注水口；1502、冷却腔；1503、供水腔；1504、过渡腔；16、散热风扇；17、散热排；18、进液管；19、出液管；20、水泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-10所示，本发明实施例提出了充电桩的散热结构，包括电桩壳体1、散热模块14、设于电桩壳体1内的电源模块2，电源模块2包括电源壳体、设于电源壳体内的至少一块集成电路板、设于集成电路板上的发热元器件、与发热元器件接触设置的传热模块，传热模块包括具有液冷通道的导热结构，液冷通道具有进液口和出液口，散热模块14与进液口之间设有进液管18，散热模块14与出液口之间设有出液管19，进液管18或出液管19上设有水泵20。

在本发明的实施例中，发热元器件作为电源模块2的主要发热源，是充电桩的散热结构中的电源模块2的关键部位，将传热模块与发热元器件直接接触或者通过实体介质的热传导接触，保证发热元器件产生的热量能够快速的传向传热模块(有别于传统的通过空气传递或者非接触式)，传热模块将吸收的热量传递给散热模块14，因此实现了直接将发热较严重的发热元器件产生的热量向外传递的效果。具体地，传热模块上的导热结构直接与发热元器件接触或者通过实体介质的热传导接触，从进液口进入导热结构内的液冷通道的冷却液将热量吸收后从出液口流出进入出液管19，通过出液管19流入散热模块14进行散热冷却，经过散热冷却的冷却液从散热模块14流入进液管18，进液管18内的冷却液通过进液口流入液冷通道。

进一步地，请参阅图2-7，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，传热模块还包括设于进液口的进液端头5、设于出液口的出液端头6，发热元器件包括MOS管3、电感4、以及变压器等部件，导热结构包括具有液冷通道的导热板、两端分别与电感4和导热板接触设置的热管，导热板包括开设有液槽701的上板7和用于固定MOS管3的下板8，下板8靠近上板7的一侧设有若干肋条801，肋条801的顶部与液槽701的底部贴合(也即密封连接)。具体地，下板8上的肋条801与上板7上的液槽701的底部贴合，因此肋条801在液槽701内形成了液冷通道，冷却液经过肋条801之间的间隙进行流动。同时，热管将电感4上的热量导向导热板，实现对电感4的散热。优选的，导热板可选为铝板，铝板具有较好的导热性能的同时还减轻了整体结构的重量。由于充电桩的散热结构主要用于户外的道路旁，长期处于灰尘环境内，因此除了进液端头5和出液端头6突出电源壳体，其他例如集成电路板、传热模块全都密封处于电源壳体的内部，且电源壳体上除了开设用于安装进液端头5和出液端头6的让位孔外，无其他通孔，最有效的避免电源模块2在使用时内部进入灰尘的问题。

进一步地，请参阅图3和图5，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，肋条801的两端(长度方向的两端)均与液槽701的侧壁之间具有间隙，进液端头5和出液端头6分别位于液槽701相对的两端。也即冷却液通过一端的进液端头5进入液槽701然后经过若干个平行的通道到达液槽701的另一端，通道由相邻的肋条801之间的间隙组成，若干个平行的通道构成上述液冷通道(也即若干个并联的通道构成上述液冷通道)。同时每排MOS管3均与一个通道对应，保证热传递的效果。

进一步地，请参阅图4和图6，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，可将肋条801以如下方式设置：肋条801的一端与液槽701的侧壁贴合设置(也即密封连接)，肋条801的另一端与液槽701的侧壁之间具有间隙上述肋条801的端部为肋条801长度方向的两端，相邻肋条801与液槽701的贴合部分别位于液槽701的两端。也即肋条801在液槽701内形成的液冷通道为往复循环型(冷却液从一端到达另一端后再回到相对的那段，直至从出液端头6流出，也即若干个首尾相连实现串联的通道构成上述液冷通道)，例如肋条801的数量为两块时，肋条801在液槽701内形成的液冷通道就为S型。

进一步地，请参阅图5-6，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，下板8靠近上板7的一侧设有若干散热翅片802或若干散热柱803，上板7开设有密封槽，密封槽内设有密封圈，上板7与下板8螺钉连接或者焊接的方式进行密封连接。具体地，设置散热翅片802或者散热柱803，增加下板8与冷却液的接触面积，加快热传递的速率，提升对MOS管3产生的热量传递速度。

进一步地，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，导热结构与集成电路板之间通过导热灌封胶封装。具体地，将导热结构与集成电路板通过导热灌封胶封装在一起，不仅可以增加导热效率还能避免灰尘粘覆到集成电路板上影响元器件的正常工作(充电桩的散热结构主要用于户外的道路旁，长期处于灰尘环境内，容易受到灰尘的影响，因此本方案提供的充电桩的散热结构具有较好的实用性)。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，电桩壳体1上设有用于安装散热模块14的散热孔101，散热模块14包括与进液管18和出液管19相连的水箱15、位于水箱15靠近散热孔101一侧的散热排17、位于水箱15远离散热孔101一侧的散热风扇16。具体地，散热模块14设置在电桩壳体1开设有上述散热孔101的位置，散热风扇16对水箱15散热并将热风从散热孔101排向电桩壳体1的外部，散热排17增加了与空气接触的面积，加快了散热速率。

进一步地，请参阅图9-10，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，水箱15具有与进液管18相通的供水腔1503、与出液管19相通的冷却腔1502、用于连通冷却腔1502与供水腔1503的过渡腔1504、用于向供水腔1503注水的注水口1501。具体地，具有较高温度的冷却液从出液管19流入冷却腔1502进行冷却降温然后通过过渡腔1504后流入供水腔1503，供水腔1503内的较低温度的冷却液通过进液管18再通过进液端头5进入液冷通道。

优选的，请参阅图7-8，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，传热模块还包括设于进液口的进液端头5、设于出液口的出液端头6，发热元器件包括MOS管3、电感4、以及变压器等部件，也可将导热结构以以下方式设置：导热结构包括若干铜管9(铜管9构成上述液冷通道)、与进液端头5相连的进液分流器10、与出液端头6相连的出液分流器11，铜管9的两端分别与进液分流器10和出液分流器11相连。具体地，冷却液先从进液端头5进入进液分流器10，进液分流器10再将冷却液通过若干个出口分到若干根铜管9内，若干根铜管9内的冷却液再通过出液分流器11后经过出液端头6流出。

进一步地，请参阅图7，作为本发明提供的充电桩的散热结构的一种具体实施方式，还包括用于固定MOS管3的导热固定板12和用于固定电感4的导热固定台13，MOS管3与导热固定板12螺钉连接，铜管9贯穿导热固定板12，铜管9贯穿导热固定台13。利用螺钉将MOS管3的非接插端与导热固定板12相连，同时利用导热固定板12将MOS管3的热量传递到铜管9。利用导热固定台13将电感4包覆后固定，导热固定台13再将电感4产生的热量传输给铜管9。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.充电桩的散热结构，其特征在于，包括电桩壳体、散热模块、设于所述电桩壳体内的电源模块，所述电源模块包括电源壳体、设于所述电源壳体内的至少一块集成电路板、设于所述集成电路板上的发热元器件、与所述发热元器件接触设置的传热模块，所述传热模块包括具有液冷通道的导热结构，所述液冷通道具有进液口和出液口，所述散热模块与所述进液口之间设有进液管，所述散热模块与所述出液口之间设有出液管，所述进液管或所述出液管上设有水泵。

2.根据权利要求1所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述传热模块还包括设于所述进液口的进液端头、设于所述出液口的出液端头，所述发热元器件包括MOS管、电感、以及变压器，所述导热结构包括具有所述液冷通道的导热板、两端分别与所述电感和所述导热板接触设置的热管，所述导热板包括开设有液槽的上板和用于固定所述MOS管的下板，所述下板靠近所述上板的一侧设有若干肋条，所述肋条的顶部与所述液槽的底部贴合。

3.根据权利要求2所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述肋条的两端均与所述液槽的侧壁之间具有间隙，所述进液端头和所述出液端头分别位于所述液槽相对的两端。

4.根据权利要求2所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述肋条的一端与所述液槽的侧壁贴合设置，所述肋条的另一端与所述液槽的侧壁之间具有间隙，相邻所述肋条与所述液槽的贴合部分别位于所述液槽的两端。

5.根据权利要求2-4任一项所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述下板靠近所述上板的一侧设有若干散热翅片或若干散热柱，所述上板开设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述上板与所述下板之间为螺钉连接或者焊接。

6.根据权利要求1所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述传热模块还包括设于所述进液口的进液端头、设于所述出液口的出液端头，所述发热元器件包括MOS管、电感、以及变压器，所述导热结构包括若干铜管、与所述进液端头相连的进液分流器、与所述出液端头相连的出液分流器，所述铜管的两端分别与所述进液分流器和所述出液分流器相连。

7.根据权利要求6所述的充电桩的散热结构，其特征在于，还包括用于固定所述MOS管的导热固定板和用于固定所述电感的导热固定台，所述MOS管与所述导热固定板螺钉连接，所述铜管贯穿所述导热固定板，所述铜管贯穿所述导热固定台。

8.根据权利要求1-4及6-7任一项所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述导热结构与所述集成电路板之间通过导热灌封胶封装。

9.根据权利要求1-4及6-7任一项所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述电桩壳体上设有用于安装所述散热模块的散热孔，所述散热模块包括与所述进液管和所述出液管相连的水箱、位于所述水箱靠近所述散热孔一侧的散热排、位于所述水箱远离所述散热孔一侧的散热风扇。

10.根据权利要求9所述的充电桩的散热结构，其特征在于，所述水箱具有与所述进液管相通的供水腔、与所述出液管相通的冷却腔、用于连通所述冷却腔与所述供水腔的过渡腔、用于向所述供水腔注水的注水口。