CN112172565B - 一种充电机机柜及充电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电机机柜及充电机。充电机机柜包括柜体、集风箱和风机，柜体内设有功率器件支撑架，同对的两个集风箱设置在功率器件支撑架的两侧，集风箱的箱壁上设有通风口；柜体的侧壁上还分别设有进风口和出风口，两个集风箱中，一个与进风口连通，另一个与出风口连通，以在柜体内形成独立气体通道；风机设于独立气体通道内。集风箱通过通风口与机柜上的进风口、出风口连通，将功率模块设置在了一个独立的气体通道内，功率模块在充电时产生的大量热量被限制在集风箱的内腔内。一方面在进行散热时仅需要对此处进行散热即可，提高了散热的效率；另一方面热量难以进入机柜其他区域，防止高温加速电子元器件的老化，提高了充电机的使用寿命。

Description

一种充电机机柜及充电机

技术领域

本发明涉及一种充电机机柜及充电机。

背景技术

新时期，为了缓解环境问题，汽车工业正在逐渐朝向环保、清洁的方向发展，电动汽车即为这一重要产物。充电机作为电动汽车的能源供应设备，其可靠、合理的结构设计具有十分重要的现实意义。

现有的充电机中通常包括直流配电区域、交流配电区域、控制区域和功率模块区域，充电机在充电过程中功率模块会产生大量的热量，热量先进入柜体中之后再通过设置在柜体上的散热口排出。如授权公告号为CN208522490U的中国实用新型专利公开了一种充电机，该充电机在箱体顶部设置充电模块（即功率器件），机柜一侧设置散热口正对充电模块以对充电模块进行散热，但是如果功率模块发热量较大，而散热口难以完全排出热量时，功率模块产生的热量仍会进入机柜内的其他区域内，加速其他电子器件的老化，进而影响整个充电机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电机机柜，以解决现有技术中的充电机机柜在散热不及时时，功率模块产生的热量进入其他区域内，加速其他电子器件的老化的问题；本发明的目的还在于提供一种充电机，以解决现有技术中的充电机机柜在散热不及时时，功率模块产生的热量进入其他区域内，加速其他电子器件的老化，进而影响整个充电机使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明的充电机机柜的技术方案是：

充电机机柜包括柜体和成对设置的集风箱和风机，柜体内设有功率器件支撑架，同对的两个集风箱分别设置在功率器件支撑架的两侧，集风箱的朝向功率器件支撑架的箱壁上设有用于与功率器件的两端散热口对接的通风口；柜体的侧壁上还分别设有进风口和出风口，成对的两个集风箱中，一个与进风口连通，另一个与出风口连通，以在柜体内形成从进风口经同对的第一集风箱、功率器件内腔、同对的第二集风箱到出风口的独立气体通道；风机设于独立气体通道内，用于促进空气流通而加快散热。

本发明的充电机机柜的有益效果是：本发明在柜体内设置成对的集风箱，集风箱通过通风口直接将功率模块与机柜上的进风口、出风口连通，将功率模块内腔与集风箱构成了一个独立的气体通道，与机柜内其他区域进行了分隔，功率模块在充电时产生的大量热量被限制在集风箱的内腔内，不容易向外散热，比较容易被风扇引导流出机柜外。由于功率模块产生的热量被限制在了集风箱这两块较小的区域内，一方面在进行散热时仅需要对此处进行散热即可，提高了散热的效率；另一方面热量难以进入机柜其他区域，防止高温加速电子元器件的老化，提高了充电机的使用寿命。

进一步的，集风箱上设置的通风口有多个，且在上下方向上间隔布置，以用于与所有功率器件的散热口对接。在一个集风箱上设置多个通风口对应多个功率器件，能够减少集风箱数量，并且有利于风扇在集风箱内集中安装。

进一步的，进风口和出风口的面积均大于对应的集风箱上各通风口的面积之和。由于进风口、出风口与功率模块连通，进风口和出风口可以设计的更大，并且风量全部用于对功率模块进行散热，提高了散热效率。

进一步的，成对的两个集风箱左右相对布置，进风口和出风口分别设置在柜体的左右两侧壁上，并与对应集风箱上的通风口左右相对。进风口和出风口左右相对布置，并且与通风口左右相对，构成了一条直线型的气体通道，风道更短，没有拐角，散热效率更高。

进一步的，集风箱的与通风口相背的一侧敞口并与对应的进、出风口相对，通风口的尺寸大于功率器件的尺寸以使得功率模块可从进风口或出风口装入功率器件支撑架。通过进风口、出风口处直接装入功率器件简单方便，简化了机柜结构。

进一步的，所述功率器件支撑架为开口朝上的槽型架，槽型架的两端分别与成对的两集风箱的箱壁连接。槽型架能够对功率器件进行更好的支撑，在前后两侧均有限位，便于功率器件从一侧通风口插入安装。

进一步的，成对的两个集风箱的下端低于最下侧的功率器件支撑架并在两个集风箱之间留出用于安装交流器件的安装空间。合理利用了机柜内的有效空间，在保证机柜体积较小的前提下提高了集风箱进风口或出风口的面积，也即提高了通风量，提高了散热效率。

进一步的，柜体的侧壁上在对应于进出风口位置处分别设有防尘防水结构。防止柜体外杂物进入机柜内，影响充电机正常工作。

为实现上述目的，本发明的充电机的技术方案是：

充电机包括充电机机柜和设置在充电机机柜内的功率器件、直流元器件和交流元器件；充电机机柜包括柜体和成对设置的集风箱和风机，柜体内设有功率器件支撑架，同对的两个集风箱分别设置在功率器件支撑架的两侧，集风箱的朝向功率器件支撑架的箱壁上设有用于与功率器件的两端散热口对接的通风口；柜体的侧壁上还分别设有进风口和出风口，成对的两个集风箱中，一个与进风口连通，另一个与出风口连通，以在柜体内形成从进风口经同对的第一集风箱、功率器件内腔、同对的第二集风箱到出风口的独立气体通道；风机设于独立气体通道内，用于促进空气流通而加快散热。

本发明的充电机的有益效果是：本发明在充电机的柜体内设置成对的集风箱，集风箱通过通风口直接将功率模块与机柜上的进风口、出风口连通，将功率模块设置在了一个独立的气体通道内，与机柜内其他模块进行了分隔，功率模块在充电时产生的大量热量被限制在集风箱的内腔内，然后被风扇引导流出机柜外。由于功率模块产生的热量被限制在了集风箱这两块较小的区域内，一方面在进行散热时仅需要对此处进行散热即可，提高了散热的效率；另一方便热量难以进入机柜其他区域，防止高温加速电子元器件的老化，提高了充电机的使用寿命。

进一步的，集风箱上设置的通风口有多个，且在上下方向上间隔布置，以用于与所有功率器件的散热口对接。在一个集风箱上设置多个通风口对应多个功率器件，能够减少集风箱数量，并且有利于风扇在集风箱内集中安装。

进一步的，进风口和出风口的面积均大于对应的集风箱上各通风口的面积之和。由于进风口、出风口与功率模块连通，进风口和出风口可以设计的更大，并且风量全部用于对功率模块进行散热，提高了散热效率。

进一步的，成对的两个集风箱左右相对布置，进风口和出风口分别设置在柜体的左右两侧壁上，并与对应集风箱上的通风口左右相对。进风口和出风口左右相对布置，并且与通风口左右相对，构成了一条直线型的气体通道，风道更短，没有拐角，散热效率更高。

进一步的，集风箱的与通风口相背的一侧敞口并与对应的进、出风口相对，通风口的尺寸大于功率器件的尺寸以使得功率模块可从进风口或出风口装入功率器件支撑架。通过进风口、出风口处直接装入功率器件简单方便，简化了机柜结构。

进一步的，所述功率器件支撑架为开口朝上的槽型架，槽型架的两端分别与成对的两集风箱的箱壁连接。槽型架能够对功率器件进行更好的支撑，在前后两侧均有限位，便于功率器件从一侧通风口插入安装。

进一步的，成对的两个集风箱的下端低于最下侧的功率器件支撑架并在两个集风箱之间留出用于安装交流器件的安装空间。合理利用了机柜内的有效空间，在保证机柜体积较小的前提下提高了集风箱进风口或出风口的面积，也即提高了通风量，提高了散热效率。

进一步的，柜体的侧壁上在对应于进出风口位置处分别设有防尘防水结构。防止柜体外杂物进入机柜内，影响充电机正常工作。

进一步的，所述直流元器件安装在功率器件的上侧，交流元器件安装在功率器件的下侧。直流元器件与交流元器件间隔布置，能够减小交流元器件对直流元器件的干扰，提高了充电机的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本实施例中充电机的具体实施例的结构示意图（柜门打开状态）；

图2为本实施例中充电机的具体实施例的结构示意图（柜门关闭状态）；

图3为本实施例中充电机的具体实施例中集风箱和功率器件部分的结构示意图；

图4为本实施例中充电机的具体实施例中第二集风箱的内部视图；

图5为本实施例中充电机的具体实施例中第一集风箱的内部视图；

附图标记说明：1-计费控制单元；2-直流电能表；3-柜体；4-分流器；5-充电机控制器；6-急停开关；7-绝缘监测模块；8-出风口挡板；9-塑壳断路器；10-枪线；11-出线孔；12-加热器；13-交流元器件安装板；14-指示灯；15-显示屏；16-刷卡模块；17-外部接地端子；18-进风口挡板；19-第一集风箱；20-功率器件支撑架；21-功率器件；22-第二集风箱；23-直流元器件安装板；24-柜门；25-挂槽；26-进线孔；27-接线端子孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的充电机的具体实施例，如图1至图2所示，充电机包括充电机机柜，充电机机柜包括柜体3和柜门24两部分，柜门24通过钢结构铰链固定在柜体3上。充电机机柜内从上到下被依次分为直流配电区域、控制区域、功率模块区域和交流配电区域。

直流配电区域位于机柜上部，直流配电区域设置有直流元器件安装板23，直流元器件通过直流元器件安装板固定，直流元器件主要包括直流接触器，分流器4、直流电能表2、急停开关6和直流接触器等直流元器件；控制区域位于直流配电区域下方，主要包括充电机控制器5，绝缘监测模块7和两块直流电源。柜门上还设置有计费控制单元1、显示屏15、指示灯14、加热器12和刷卡模块16，柜体底部外侧设置有外部接地端子17。从直流配电区域处还向柜体外伸出有枪线10，枪线10连接有充电枪。

功率模块具体结构如图1和图3所示，机柜在柜门左右两侧的侧边上设置有上下方向延伸的进风口和出风口，并在机柜的进风口和出风口处铰接有进风口挡板8和出风口挡板18，进风口挡板8和出风口挡板18上设置有防尘防水结构以使机柜3具有一定的防尘防水能力。功率模块区域内在左右两侧设置有两个集风箱，左侧为第一集风箱19，用于与出风口连通，右侧为第二集风箱22，用于与进风口连通。两个集风箱之间设置有功率器件支撑架20，功率器件支撑架20为开口朝向上方的槽型架，功率器件支撑架20支撑着功率器件21，四个功率器件21的两侧开设有散热口，功率器件21通过散热口与集风箱连通。

集风箱为盒体结构，其中一侧为敞口结构，集风箱通过该侧开口直接罩设在进风口或是出风口处，集风箱背向敞口的一侧设置有与功率器件21的散热口对接的通风口，四个通风口在上下方向上间隔布置，两个集风箱的通风口相对。如图4和图5所示，与进风口对应的集风箱上设置的通风口较大，能够将整个功率器件从通风口处伸入至功率器件支撑架20上，与出风口对应的集风箱上设置的通风口较小，同时还设置有用于供功率器件与其他电气设备连接的两个接线端子孔27，该集风箱在下侧与顶壁上分别设置有用于和供功率器件与交流元器件连线的进线孔26和与直流元器件连线的出线孔11。在一个集风箱上设置多个通风口对应多个功率器件，能够减少集风箱数量，并且有利于风扇在集风箱内集中安装。在安装时，功率器件通过通风口插入，然后被功率器件支撑架20进行支撑，并通过螺钉与通风口旁侧的集风箱箱壁进行固定，两个集风箱上的通风口与功率器件的两侧的散热口进行对接，使得柜体内形成从进风口经第一集风箱19、功率器件21的内腔、第二集风箱22到出风口的独立气体通道，其中第二集风箱22在出风口处还设置有十个交流轴流风扇，风扇共设置两列，用于将热空气吹出柜体3外侧，帮助充电机进行散热。

两个集风箱朝向柜体3后壁的箱壁上设置有四个上下间隔布置的安装孔，并在左右两个集风箱前侧设置有翻边，翻边上设置有开口朝向前方的挂槽25，集风箱前侧通过挂槽25挂在设置于机柜左右两侧侧壁上的螺栓后，在集风箱后侧通过安装孔与机柜后侧的立柱固定。本实施例中第一集风箱19的下侧和右侧集风箱22的上侧设置有穿线孔，分别用于功率器件与交流配电区域内电子元器件和直流配电区域内电子元器件的电连接。

本实施例中集风箱的宽度比功率器件21的宽度略宽，而集风箱底部相较于最下层的功率器件向下延伸很多，在两集风箱之间、最下层功率器件的下方形成有交流配电区域，在交流配电区域内设置有交流器件安装板13，交流器件安装板13在左右两侧通过螺栓固定在集风箱的侧壁上，交流元器件安装在交流元器件安装板上，交流元器件主要包含塑壳断路器9，用于与进线连接的进线端子和交流互感器等器件。将交流配电区域设计在集风箱之间合理利用了机柜内的有效空间，在保证机柜体积较小的前提下提高了集风箱进风口或出风口的面积，也即提高了通风量，提高了散热效率。

本发明中的充电机的柜体内设置成对的集风箱，集风箱通过通风口直接将功率模块与机柜上的进风口、出风口连通，而集风箱位于功率器件的左右两侧，进风口、出风口、通风口和功率模块上散热口在同一高度上布置，形成了与功率器件内腔连通的一个独立的直线型的气体通道内，一方面直接对功率器件进行散热，散热效率较高，另一方面热量难以进入机柜其他区域，防止高温加速电子元器件的老化，提高了充电机的使用寿命。并且本实施例中通过功率器件将交流配电区域和直流配电区域间隔布置，避免两个区域内的电子元器件互相干扰。

在其他实施例中，柜体上的进风口和出风口还可以设置在柜体后壁上，集风箱敞口侧朝向后方，通风口仍与功率器件散热口对接，此时功率器件支撑架为L型结构，功率器件从柜体前侧拆除集风箱前侧箱壁由前向后安装，之后再安装集风箱前侧箱壁进行封闭。

在其他实施例中，集风箱也可以设置两对，两个功率器件对应同一对集风箱；或者每个功率器件对应一对集风箱。

在其他实施例中，在充电机柜体较厚时，可以在同一功率器件安装架上前后并排设置两个功率器件，在集风箱上对应设置并排的通风口。

在其他实施例中，集风箱上也可以仅设置一个通风口，上下相邻的功率器件之间通过封闭件，例如条形封板进行封闭。

在其他实施例中，进风口、出风口面积也可以与多个通风口面积之和相等。

在其他实施例中，功率器件安装架也可以为成对布置的角钢，两个角钢对应支撑同一个功率器件。

在其他实施例中，在集风箱底部与最下层功率器件平齐的情况下，交流配电区域设置在集风箱和功率器件下方，或是交流配电区域与直流配电区域共同设置在功率模块区域上方。

本发明中的充电机机柜的实施例，本实施例中的充电机机柜的结构与上述充电机的具体实施例中充电机机柜结构相同，在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种充电机机柜，其特征是，包括：

柜体，其内设有功率器件支撑架，所述功率器件支撑架为开口朝向上方的槽型架，功率器件支撑架支撑着功率器件，功率器件外壳的两侧开设有散热口；

成对设置的集风箱，同对的两个集风箱分别设置在功率器件支撑架的两侧，集风箱的朝向功率器件支撑架的箱壁上设有用于与功率器件外壳的两端散热口对接的通风口；

柜体的侧壁上还分别设有进风口和出风口，成对的两个集风箱中，一个与进风口连通，另一个与出风口连通，以在柜体内形成从进风口经同对的第一集风箱、功率器件内腔、同对的第二集风箱到出风口的独立气体通道；所述集风箱为盒体结构，其中一侧为敞口结构，所述通风口设置在集风箱的背向敞口结构的一侧；集风箱上设置的通风口有多个，且在上下方向上间隔布置，以用于与所有功率器件外壳的散热口对接，所述第一集风箱通过其上的敞口结构直接罩设在进风口处，第二集风箱通过其上的敞口结构直接罩设在出风口处，成对的两个集风箱左右相对布置，进风口和出风口分别设置在柜体的左右两侧壁上，并与对应集风箱上的通风口左右相对，通风口的尺寸大于功率器件的尺寸以使得功率模块可从进风口或出风口装入功率器件支撑架；

风机，设于独立气体通道内，用于促进空气流通而加快散热。

2.根据权利要求1所述的充电机机柜，其特征是，进风口和出风口的面积均大于对应的集风箱上各通风口的面积之和。

3.根据权利要求1或2所述的充电机机柜，其特征是，所述功率器件支撑架为开口朝上的槽型架，槽型架的两端分别与成对的两集风箱的箱壁连接。

4.根据权利要求1或2所述的充电机机柜，其特征是，成对的两个集风箱的下端低于最下侧的功率器件支撑架并在两个集风箱之间留出用于安装交流器件的安装空间。

5.根据权利要求1或2所述的充电机机柜，其特征是，柜体的侧壁上在对应于进出风口位置处分别设有防尘防水结构。

6.一种充电机，其特征是，充电机包括：

充电机机柜，为上述权利要求1-5中任一项所述的充电机机柜，

设置在柜体内的功率器件，功率器件被支撑在功率器件支撑架上；

直流元器件和交流元器件。

7.根据权利要求6所述的充电机，其特征是，所述直流元器件安装在功率器件的上侧，交流元器件安装在功率器件的下侧。

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