CN111386022A - 一种车载电源结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车载电源结构，涉及电动汽车技术领域，包括箱体、屏蔽板、主PCB板以及控制PCB板，所述屏蔽板设置在所述箱体内，所述箱体通过所述屏蔽板分为第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域连通，所述主PCB板和所述控制PCB板电连接；所述第一区域上还设有电连接在所述主PCB板的功率器件和高压大电流信号器件；所述第二区域上还设有电连接在所述控制PCB板的非功率器件和低压小电流信号器件，达到同时解决车载电源布局的EMC问题、散热问题以及功率密度问题。

Description

一种车载电源结构

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种车载电源结构。

背景技术

电动汽车的开关电源的电气布局是产品开发初期一个重要环节，而且基本都以PCB为中心展开器件布局设计和外围结构设计。如图1所示，在市面上大部分开关电源都为单板平面布置,所有电子器件16焊接在该第一PCB板4上，然后在外部增加一个外壳15；或者如图2所示的一种上下层布置结构，将部分电子器件16焊接在第一PCB板4上，另一部分电子器件16焊接在第二PCB板5上，然后在外部增加一个外壳15。

但是现有的开关电源的电气布局容易出现以下问题：

1、EMC问题。由于器件彼此之间有没电场或者磁场屏蔽物存在，导致电磁干扰问题很难解决。2、功率密度问题。由于大部分器件都依附于PCB上，高低不同，会带来大量的空间浪费，造成产品的体积和重量指标差，使产品无竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载电源结构，以解决现有技术中存在的车载电源布局的EMC问题、散热问题以及功率密度问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种车载电源结构，包括箱体、屏蔽板、主PCB板以及控制PCB板，所述屏蔽板设置在所述箱体内，所述箱体通过所述屏蔽板分为第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域连通，所述主PCB板和所述控制PCB板电连接；所述第一区域上还设有电连接在所述主PCB板的功率器件和高压大电流信号器件；所述第二区域上还设有电连接在所述控制PCB板的非功率器件和低压小电流信号器件。

本发明提供的一种车载电源结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过增加了水冷机构和屏蔽板，将低压小电流信号器件和高压大电流信号器件隔开，防止了高压大电流信号器件被弱信号干扰，解决了EMC问题。功率器件，功率器件的体积较小，统一焊接在主PCB板，便于对第一区域内的空间进行充分利用，空间利用率高，有助于解决电气布局的功率密度问题。

进一步地，还包括设置在所述箱体内的水冷机构，所述水冷机构对所述第一区域和所述第二区域中的至少一个区域进行散热。

进一步地，所述水冷机构设置在所述屏蔽板上。

进一步地，所述水冷机构包括冷却槽和密封盖，所述冷却槽上设有进水口和排水口，所述进水口和所述排水口位于所述第一区域，所述冷却槽设置在所述屏蔽板上，所述密封盖密封连接与所述冷却槽的开口处。

进一步地，所述进水口连接有进水管，所述进水口连接有排水管；所述箱体和/或所述屏蔽板和所述进水管一体成型；所述箱体和/或所述屏蔽板和所述排水管一体成型；所述进水管和所述排水管使所述冷却槽与所述箱体的外部连通。

进一步地，所述低压小电流信号器件包括直流滤波器和交流滤波器；所述第一区域设有第一凹槽和第二凹槽；所述直流滤波器位于所述第一凹槽，所述交流滤波器位于所述第二凹槽；所述水冷机构位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间。

进一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的开口设有密封板，所述直流滤波器、所述交流滤波器与所述控制PCB板的接线穿过密封板。

进一步地，所述主PCB板还竖直或倾斜设有隔离PCB板，所述隔离PCB板电连接于所述主PCB板和所述控制PCB板。

进一步地，所述功率器件设置在所述隔离PCB板上，所述功率器件与所述水冷机构通过导热机构接触。

进一步地，还包括弹性机构，所述功率器件通过所述弹性机构抵触在所述导热机构上。

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为现有技术的结构示意图一；

图2为现有技术的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的一种车载电源结构的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的一种车载电源结构的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种车载电源结构的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种车载电源结构的箱体的结构示意图一；

图7为本发明实施例提供的一种车载电源结构的主PCB板的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种车载电源结构的箱体的结构示意图二；

图9为本发明实施例提供的一种车载电源结构的控制PCB板的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种车载电源结构的U形片的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、箱体；11、第一区域；12、第二区域；13、第一开口；14、第二开口；15、外壳；16、电子器件；17、第一PCB板；18、第二PCB板；2、屏蔽板；21、第一凹槽；22、第二凹槽；23、密封板；3、水冷机构；31、冷却槽；32、进水管；33、排水管；34、密封盖；35、格栅板；36、进水口；37、排水口；4、主PCB板；41、功率器件；42、高压大电流信号器件；421、变压器模块；422、电感模块；423、电容模块；4231、电容元件；4232、圆柱形电容；424、开关管；5、控制PCB板；51、非功率器件；52、低压小电流信号器件；521、直流滤波器；522、交流滤波器；523、电池包模块；6、隔离PCB板；7、导热机构；8、弹性机构；81、格挡板；82、U形片；83、弹性片；9、电容PCB板；91、第一插孔；92、第二插孔；93、隔离板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图3，现对本发明提供的一种车载电源结构进行说明。一种车载电源结构，包括箱体1、屏蔽板2、水冷机构3、主PCB板4、控制PCB板5、功率器件41、非功率器件51、低压小电流信号器件52以及高压大电流信号器件42，屏蔽板2设置在箱体1内，箱体1通过屏蔽板2分为第一区域11和第二区域12，第一区域11和第二区域12连通；水冷机构3设置屏蔽板2上或/和箱体1的内壁上，水冷机构3对第一区域11和第二区域12中的至少一个区域进行散热；主PCB板4和控制PCB板5电连接，主PCB板4、功率器件41和高压大电流信号器件42设置在第一区域11，控制PCB板5、非功率器件51和低压小电流信号器件52设置在第二区域12，功率器件41和高压大电流器件电连接在主PCB板4上，非功率器件51和低压小电流信号器件52电连接在控制PCB板5上。

本发明提供的一种车载电源结构，与现有技术相比，通过增加了水冷机构3和屏蔽板2，将低压小电流信号器件52和高压大电流信号器件42隔开，防止了高压大电流信号器件42被弱信号干扰，解决了EMC问题。水冷机构3同时对第一区域11和第二区域12进行散热，为箱体1内的散热提供了新的途径，进而加快了箱体1内的散热速度。功率器件41，功率器件41的体积较小，统一焊接在主PCB板4，便于对第一区域11内的空间进行充分利用，空间利用率高，有助于解决电气布局的功率密度问题。

具体的，水冷机构3同时对第一区域11和第二区域12进行散热

具体的，屏蔽板2与箱体1一体成型。主PCB板4和控制PCB板5平行设置于屏蔽板2。箱体1上设有用于放置主PCB板4在第一区域11的第一开口13。箱体1上设有用于放置控制PCB板5在第二区域12的第二开口14。水冷机构3为金属机构。

进一步地，请一并参阅图3和图4，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，主PCB板4还竖直或倾斜设有隔离PCB板6，隔离PCB板6电连接于主PCB板4和控制PCB板5。

部分器件设置在隔离PCB板6，减少了主PCB板4的体积，从而提高了第一区域11的空间利用率。

具体的，控制PCB板5、隔离PCB板6以及主PCB板4配合进行信号的采集、驱动、控制、通信和功率传输等。

进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，水冷机构3包括冷却槽31、进水管32、排水管33、以及密封盖34；冷却槽31上设有进水口36和排水口37，进水口36和排水口37位于第一区域11；进水管32连接于进水口36，排水管33连接于排水口37；冷却槽31、进水管32与排水管33均设置在屏蔽板2上且与屏蔽板2一体成型，进水管32、排水管33与箱体1一体成型，进水管32和排水管33使冷却槽31与箱体1的外部连通，密封盖34密封连接与冷却槽31的开口处。

进水管32和排水管33在便于进水和出水，使冷却槽31内的冷却水得到流动，使第一区域11和第二区域12内的热量能够被快速带走，提高散热的速度。

具体的，冷却槽31的开口位于第一区域11或者第二区域12。

具体的，密封盖34焊接在冷却槽31的开口处。

具体的，冷却槽31内设有若干个格栅板35，若干格栅板35之间相隔设置。格栅板35使进入到冷却槽31内的冷却水的流速减慢，便于冷却水吸收足够多的热量。

进一步地，请参阅图5至图7，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，低压小电流信号器件52包括直流滤波器521和交流滤波器522。屏蔽板2或箱体1上设有第一凹槽21和第二凹槽22。水冷机构3位于第一凹槽21和第二凹槽22之间，具体的，冷却槽31位于第一凹槽21和第二凹槽22之间。直流滤波器521位于第一凹槽21或第二凹槽22，交流滤波器522位于第二凹槽22或第一凹槽21。

冷却槽31对直流滤波器521和交流滤波器522进行隔离，使直流滤波器521和交流滤波器522之间不易发生相互干扰。

具体的，第一凹槽21和第二凹槽22一体设置在屏蔽板2上。

具体的，第一凹槽21和第二凹槽22盖设有密封板23，直流滤波器521、交流滤波器522与控制PCB板5的接线穿过密封板23。密封板23使直流滤波器521和交流滤波器522设置在相对密闭的第一凹槽21或第二凹槽22内，极大地减少直流滤波器521和交流滤波器522之间的相互干扰。

优化的，低压小电流信号器件52包括电池包模块523直流滤波器521以及交流滤波器522。

非功率器件51包括电池包模块523直流滤波器521以及交流滤波器522。

优化的，高压大电流信号器件42包括变压器模块421、电感模块422、电容模块423。功率器件41为开关管424。

优化的，箱体1为金属体。

进一步地，请参阅图8和图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，控制PCB板5相对设置与屏蔽板2，功率器件41设置在隔离PCB板6上，功率器件41与水冷机构3通过导热机构7接触。

开关管424在使用的过程中容易产生大量的热量，通过水冷机构3对开关管424进行快速降温，从而保证开关管424的工作性能。导热机构7便于将开关管424上的热量快速传递到水冷机构3上，使热量进行定向传递，从而保证散热的速度。

进一步地，请参阅图8和图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，还包括弹性机构8，功率器件41通过弹性机构8抵触在导热机构7上。功率器件41为开关管424。

保证开关管424能够较好地与导热机构7接触，从而开关管424与水冷机构3的连接不易受到环境的影响而发生脱离。在行车的过程中，车载电源因车辆的颠簸而发生振动，弹性机构8抵消了振动对开关管424的影响。

具体的，导热机构7为导热板。导热板放置在水冷机构3和开关管424之间。

具体的，弹性机构8可为弹簧或弯折片。弹簧或弯折片具有较好的恢复形变的能力。

进一步地，请参阅图8至图10，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，弹性机构8包括格挡板81、U形片82和固定在U形片82的外侧的弹性片83，格挡板81固定在主PCB板4上，格挡板81可垂直设置于主PCB板4。格挡板81的侧边位于U形片82的内侧，弹性片83抵触在开关管424上。

通过格挡板81连接在主PCB板4，从而弹性机构8不易脱离主PCB板4。U形片82连接在格挡板81上，便于安装和拆卸弹性片83。弹性片83使开关管424抵触在导热机构7，结构简单，非常实用。U形片82和弹性片83可以一体成型。

进一步地，请参阅图8至图10，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，U形片82沿着格挡板81的长度方向设置，开关管424设置有多个，弹性片83设置有多个，弹性片83的数量和开关管424的数量一一对应。

弹性机构8能够同时将多个开关管424抵触在导热机构7上，便于使多个开关管424稳定与水冷机构3接触。

具体的，开关管424为MOS管，四个MOS管电连接组成H桥，两个MOS管电连接成半桥。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，隔离PCB板6相对设置有两个，开关管424位于两个隔离PCB板6之间，变压器模块421和电感模块422分别设置在隔离PCB板6的外侧。

隔离PCB板6具有屏蔽磁场的作用，同时保证了开关管424的正常工作。通过隔离PCB板6将开关管424与变压器模块421、电感模块422分隔开，使开关管424不易受到电感模块422与变压器模块421的磁场的影响而发生磁场耦合和近场耦合。两个隔离PCB板6将开关管424较好地围住，使开关管424位于磁场较少的空间内。

具体的，开关管424设置在主PCB板4或隔离PCB板6上。当开关管424设置在隔离PCB板6上时，减少了主PCB板4的空间的使用，便于主PCB板4设置其他的元器件。

具体的，隔离PCB板6设置八层铜皮层。铜皮层具有较好的磁场屏蔽的作用。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，变压器模块421和电感模块422之间还设有电容模块423。

变压器模块421和电感模块422之间的磁场会相互影响。电容模块423和电容PCB板9阻挡在变压器模块421和电感模块422之间的磁场上，使变压器模块421和电感模块422之间的磁场减弱。电容PCB板9具有屏蔽的作用，进一步使变压器模块421和电感模块422之间不易相互影响。同时，电容PCB板9利用了主PCB板4的竖向空间，使主PCB板4能够焊接较多的电容元件4231，减少了车载电源的整体的体积。电容PCB板9和电容元件4231配合，极大地降低了变压器模块421和电感模块422之间影响。

具体的，电容模块423的高度高于变压器模块421和电感模块422。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，电容模块423设置在电路主板上，电路主板为主PCB板4。电容模块423包括电容PCB板9和若干个电容元件4231。电容PCB板9垂直或倾斜固定于主PCB板4，电容PCB板9与主PCB板4电连接，电容PCB板9位于主PCB板4的侧面。

电容PCB板9具有屏蔽的作用，进一步使变压器模块421和电感模块422之间不易相互影响。同时，电容PCB板9利用了主PCB板4的竖向空间，使主PCB板4能够焊接较多的电容元件4231，减少了车载电源的整体的体积。电容PCB板9和电容元件4231配合，极大地降低了变压器模块421和电感模块422之间影响。

具体的，电容PCB板9设置八层铜皮层。

具体的，电容PCB板9的高度高于变压器模块421和电感模块422的高度。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，还包括设置在主PCB板4上的通电发热模块，固定在电容PCB板9上的电容元件4231的封装面朝向通电发热模块的外侧。

电感模块422在使用的过程发出热量，电容元件4231的封装面朝向通电发热模块的外侧，便于减少通电发热模块对电容模块423的影响。

具体的，通电发热模块为变压器模块421。

具体的，通电发热模块至少设置有两个，至少两个通电发热模块通电时相同时间内产生的热量不一样，固定在电容PCB板9上的电容元件4231朝向温度低的通电发热模块。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，电容元件4231的引脚垂直连接在电容PCB板9上，若干电容元件4231之间对齐设置在电容PCB板9上。

电容元件4231紧密排列在电容PCB板9上，提高电容PCB板9上的空间利用率。

具体的，若干电容元件4231之间呈排对齐或呈列对齐。

具体的，电容PCB板9上设有第一插孔91和第二插孔92，第一插孔91用于连接电容元件4231的一引脚，第二插孔92用于连接电容元件4231的另一引脚。第一插孔91和第二插孔92设置多个，多个第一插孔91成排设置，多个第二插孔92成排设置。当需要安装或拆卸电容时，将电容元件4231从电容PCB板9上插入或拔出，非常方便。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，同一个电容PCB板9上设置有至少两组对齐的电容元件4231，至少两组对齐电容元件4231之间设置有隔离板93，隔离板93固定在主PCB板4上。

隔离板93至少两组对齐的电容元件4231之间不易相互影响。同时隔离板93起到支撑电容PCB板9的作用，使电容PCB板9稳定连接在主PCB板4上。

具体的，电容元件4231为贴片电容。

具体的，电容元件4231的封装为方体封装。

进一步地，请参阅图9，作为本发明提供的一种车载电源结构的一种具体实施方式，电容模块423还包括圆柱形电容4232，圆柱形电容4232设置在两个隔离PCB板6之间。

圆柱形电容4232设置在隔离PCB板6之间，从而充分利用两个隔离PCB板6之间的区域，使主PCB板4上焊接较多的元器件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载电源结构，其特征在于，包括箱体、屏蔽板、主PCB板以及控制PCB板，所述屏蔽板设置在所述箱体内，所述箱体通过所述屏蔽板分为第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域连通，所述主PCB板和所述控制PCB板电连接；

所述第一区域上还设有电连接在所述主PCB板的功率器件和高压大电流信号器件；

所述第二区域上还设有电连接在所述控制PCB板的非功率器件和低压小电流信号器件。

2.如权利要求1所述的一种车载电源结构，其特征在于，还包括设置在所述箱体内的水冷机构，所述水冷机构对所述第一区域和所述第二区域中的至少一个区域进行散热。

3.如权利要求2所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述水冷机构设置在所述屏蔽板上。

4.如权利要求3所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述水冷机构包括冷却槽和密封盖，所述冷却槽上设有进水口和排水口，所述进水口和所述排水口位于所述第一区域，所述冷却槽设置在所述屏蔽板上，所述密封盖密封连接与所述冷却槽的开口处。

5.如权利要求4所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述进水口连接有进水管，所述进水口连接有排水管；

所述箱体和/或所述屏蔽板和所述进水管一体成型；

所述箱体和/或所述屏蔽板和所述排水管一体成型；

所述进水管和所述排水管使所述冷却槽与所述箱体的外部连通。

6.如权利要求2所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述低压小电流信号器件包括直流滤波器和交流滤波器；

所述第一区域设有第一凹槽和第二凹槽；

所述直流滤波器位于所述第一凹槽，所述交流滤波器位于所述第二凹槽；

所述水冷机构位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间。

7.如权利要求6所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽的开口设有密封板，所述直流滤波器、所述交流滤波器与所述控制PCB板的接线穿过密封板。

8.如权利要求2所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述主PCB板还竖直或倾斜设有隔离PCB板，所述隔离PCB板电连接于所述主PCB板和所述控制PCB板。

9.如权利要求8所述的一种车载电源结构，其特征在于，所述功率器件设置在所述隔离PCB板上，所述功率器件与所述水冷机构通过导热机构接触。

10.如权利要求9所述的一种车载电源结构，其特征在于，还包括弹性机构，所述功率器件通过所述弹性机构抵触在所述导热机构上。

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