CN113232533B - 一种车辆及充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆及充电机，充电机包括壳体，壳体的上下两侧分别具有多个用板隔开的安装槽，壳体设有上盖和下盖，上侧的安装槽装设有隔开的高压交流滤波模块和交流转直流功率模块，下侧的安装槽装设有隔开的高压直流整流模块、低压系统模块、直流转直流功率模块和低压直流滤波模块，高压交流滤波模块、交流转直流功率模块和高压直流整流模块依次连接，高压直流整流模块、直流转直流功率模块和低压直流滤波模块依次连接，低压系统模块分别与交流转直流功率模块和直流转直流功率模块连接。上述充电机的多种模块设置于独立的安装槽中，高压模块和低压模块分布于壳体的上下两侧，结构紧凑，优化空间利用，实现车载二合一充电机小型化。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车车载装置技术领域，特别涉及一种充电机。还涉及车辆。
背景技术
车载二合一充电机是一种新能源汽车车载装置，可同时实现交流转直流和直流转直流的能量转换。
车载二合一充电机利用两种模块实现了车载交流转直流充电机和车载直流转直流充电机的功能，实现车载二合一充电。现有的车载二合一充电机存在以下缺陷：其一，模块布置分散，空间利用差，整机重量大，散热管理差，难以满足车载二合一充电机小型化和轻量化的开发要求；其二，车载二合一充电机的模块的电路板之间多采用线束连接，理线难度大，线束易磨损，失效风险增加；其三，模块之间存在电磁干扰。
因此，如何能够提供一种优化空间利用、满足小型化和轻量化的开发要求的充电机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种充电机，多种模块设置于独立的安装槽中，高压模块和低压模块分布于壳体的上下两侧，结构紧凑，优化空间利用，实现车载二合一充电机小型化。本发明的另一目的是提供一种包括上述充电机的车辆。
为实现上述目的，本发明提供一种充电机，包括壳体，所述壳体的上下两侧分别具有多个用板隔开的安装槽，所述壳体的上下两侧分别设有封闭所述壳体的上盖和下盖，上侧的所述安装槽装设有隔开的高压交流滤波模块和交流转直流功率模块，下侧的所述安装槽装设有隔开的高压直流整流模块、低压系统模块、直流转直流功率模块和低压直流滤波模块，所述高压交流滤波模块、所述交流转直流功率模块和所述高压直流整流模块依次连接，所述高压直流整流模块、所述直流转直流功率模块和所述低压直流滤波模块依次连接，所述低压系统模块分别与所述交流转直流功率模块和所述直流转直流功率模块连接。
优选地，所述低压系统模块通过板对板连接器分别与所述交流转直流功率模块和所述直流转直流功率模块连接。
优选地，所述壳体包括壳体本体和封闭所述壳体本体的壳体盖板，所述安装槽位于所述壳体盖板上侧和所述壳体本体下侧，所述壳体本体内部设有散热水道，所述壳体本体外部设有分别连接所述散热水道的首尾两端的进水口和出水口。
优选地，所述壳体设有透气阀，所述散热水道中设有散热筋。
优选地，所述高压交流滤波模块、所述高压直流整流模块、所述直流转直流功率模块与所述壳体之间均设有导热硅脂。
优选地，所述交流转直流功率模块包括采用灌封胶与所述壳体固定的高压变压器模块和PFC功率因数校正模块。
优选地，所述直流转直流功率模块包括排布于驱动电路板II的叠加电感模块、低压变压器模块和低压耦合电感模块，所述导热硅脂位于所述驱动电路板II与所述壳体之间。
优选地，所述壳体和所述驱动电路板II的材质均为铝。
优选地，所述壳体还设有高压直流接插件、高压交流接插件、低压直流输出接插件和低压信号接插件，所述高压直流接插件连接所述高压直流整流模块，所述高压交流接插件连接所述高压交流滤波模块，所述低压直流输出接插件连接所述低压直流滤波模块，所述低压信号接插件连接所述低压系统模块。
本发明还提供一种车辆，包括上述任一项所述的充电机，所述充电机具体为车载二合一充电机，所述车辆具体为新能源汽车。
相对于上述背景技术，本发明所提供的充电机包括壳体，壳体的上下两侧分别设有多个安装槽，同侧的安装槽用板隔开，壳体的上下两侧分别设有上盖和下盖，上盖和下盖封闭壳体；在上侧的安装槽中，装设有高压交流滤波模块和交流转直流功率模块，两种模块装设于不同的安装槽以隔开，在下侧的安装槽中，装设有高压直流整流模块、低压系统模块、直流转直流功率模块和低压直流滤波模块，四种模块装设于不同的安装槽以隔开。
在模块的安装中，多种模块设置于独立的安装槽中，高压模块和低压模块分布于壳体的上下两侧，结构紧凑，优化空间利用，实现车载二合一充电机小型化。
在模块的连接中，高压交流滤波模块、交流转直流功率模块和高压直流整流模块依次连接，高压直流整流模块、直流转直流功率模块和低压直流滤波模块依次连接，低压系统模块分别与交流转直流功率模块和直流转直流功率模块连接。
在该充电机的工作过程中，包括交流转直流充电、高压直流转低压直流充电以及低压信号传输三种方式；在第一种方式中，高压交流滤波模块对高压交流电滤波，然后送入交流转直流功率模块转直流，最后流经高压直流整流模块输出高压直流电；在第二种方式中，高压直流整流模块对外部高压直流电滤波，然后送入直流转直流功率模块转低压直流电，最后流经低压直流滤波模块输出低压直流电；在第三种方式中，低压系统模块与整车BMS管理系统通信，继而分别与交流转直流功率模块和直流转直流功率模块进行内部低压信号传输。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的充电机的分解示意图；
图2为本发明实施例提供的交流转直流功率模块的分解示意图；
图3为本发明实施例提供的直流转直流功率模块的分解示意图；
图4为本发明实施例提供的壳体的分解示意图；
图5为本发明实施例提供的壳体本体中水道的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的交流转直流连接示意图；
图7为本发明实施例提供的直流转直流连接示意图；
图8为本发明实施例提供的低压信号连接示意图。
其中：
1-上盖、2-高压交流滤波模块、3-交流转直流功率模块、4-壳体、5-低压信号接插件、6-透气阀、7-高压接插件、8-高压直流整流模块、9-低压系统模块、10-下盖、11-直流转直流功率模块、12-低压直流滤波模块、13-低压直流输出接插件、301-高压变压器模块、302-工作电路板I、303-驱动电路板I、304-PFC功率因数校正模块、401-壳体盖板、402-壳体本体、701-高压直流接插件、702-高压交流接插件、1101-驱动电路板II、1102-工作电路板II、1103-叠加电感模块、1104-低压变压器模块、1105-低压耦合电感模块。
具体实施方式
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。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图8，其中，图1为本发明实施例提供的充电机的分解示意图，图2为本发明实施例提供的交流转直流功率模块的分解示意图，图3为本发明实施例提供的直流转直流功率模块的分解示意图，图4为本发明实施例提供的壳体的分解示意图，图5为本发明实施例提供的壳体本体中水道的结构示意图，图6为本发明实施例提供的交流转直流连接示意图，图7为本发明实施例提供的直流转直流连接示意图，图8为本发明实施例提供的低压信号连接示意图。
在第一种具体的实施方式中，发明所提供的充电机包括壳体4，壳体4的上下两侧分别具有多个独立的安装槽，安装槽之间用板隔开，壳体4的上下两侧分别设有上盖1和下盖10，可通过点胶和螺钉锁紧或摩擦焊的方式实现密封和固定，上盖1和下盖10封闭壳体4，进而封闭上下两侧的安装槽，将充电机与外界环境隔离。
在模块于壳体4的安装中，上侧的安装槽装设有高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3，高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3被安装槽的壁板隔开；与此类似的，下侧的安装槽装设有高压直流整流模块8、低压系统模块9、直流转直流功率模块11和低压直流滤波模块12，高压直流整流模块8、低压系统模块9、直流转直流功率模块11和低压直流滤波模块12的任意两者之间均被隔开。
更具体的，高压交流滤波模块2通过螺钉固定于壳体4上侧，高压直流整流模块8通过螺钉固定于壳体4下侧，此时能够实现高压交流滤波模块2与高压直流整流模块8之间屏蔽；高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3被安装槽的壁板隔开，此时能够实现高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3之间屏蔽；低压系统模块9通过螺钉固定于壳体4下侧，而高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3固定于壳体4上侧，此时能够实现低压系统模块9同时与高压交流滤波模块2和交流转直流功率模块3之间屏蔽；与此类似的，高压直流整流模块8和直流转直流功率模块11之间屏蔽，高压直流整流模块8和低压系统模块9之间屏蔽；而上盖1和下盖10封闭壳体4，此时能够实现壳体4内部元器件与外界之间屏蔽。
在模块的连接中，高压交流滤波模块2、交流转直流功率模块3和高压直流整流模块8依次连接，该路径连线的作用在于实现高压交流转高压直流充电；高压直流整流模块8、直流转直流功率模块11和低压直流滤波模块12依次连接，该路径连线的作用在于实现高压直流转低压直流充电；低压系统模块9分别与交流转直流功率模块3和直流转直流功率模块11连接，该路径连线的作用在于实现低压信号传输。
具体而言，在交流转直流充电中，高压交流电输入高压交流滤波模块2，高压交流滤波模块2对高压交流电滤波，然后送入交流转直流功率模块3转直流，最后流经高压直流整流模块8滤波后输出高压直流电；在高压直流转低压直流充电中，高压直流电输入高压直流整流模块8，高压直流整流模块8对外部高压直流电滤波，然后送入直流转直流功率模块11转低压直流电，最后流经低压直流滤波模块12滤波后输出低压直流电；在低压信号传输中，低压系统模块9与整车BMS管理系统通信，继而分别与交流转直流功率模块3和直流转直流功率模块11进行内部低压信号传输，实现整车BMS管理系统对充电机的控制。
需要强调的是，本实施例的充电机各部分采用模块化设计，模块装配在封闭的壳体4内，模块封闭在各自独立的安装槽的封闭空间内，通俗的说，各个模块左右和上下方式布置，结构紧凑，有效利用壳体4内部空间，优化空间利用，实现车载二合一充电机小型化，且充电机的高压模块和低压模块分设于壳体4的上下两侧，既有效解决内部元器件之间的互相电磁干扰，也有效解决了车载充电机对外界环境的电磁干扰，保证充电机可靠稳定工作。
在一种具体的实施方式中，低压系统模块9通过板对板连接器分别与交流转直流功率模块3和直流转直流功率模块11连接。
在本实施例中，低压系统模块9的电路板与交流转直流功率模块3的电路板通过板对板连接器连接，低压系统模块9的电路板与直流转直流功率模块11的电路板通过板对板连接器连接，印刷电路板之间利用板对板连接器也即接插件实现板对板互联，整体减少线束的使用，易于装配，避免线束磨损风险。
在此基础上，充电机内部的其他印刷电路板都可采用板对板连接技术，模块之间的电器连接均通过板对板互连技术实现，减少线束使用，避免了线束连接易磨损难理清的问题，优化了充电机空间及重量。
壳体4包括壳体本体402和封闭壳体本体402的壳体盖板401，安装槽位于壳体盖板401上侧和壳体本体402下侧，壳体本体402内部设有散热水道，散热水道采用焊接方式密封，省去密封圈，有效防止泄露；壳体本体402外部设有分别连接散热水道的首尾两端的进水口和出水口，水口直接集成在壳体4上，当进水口进水时出水口出水，当出水口进水时进水口出水，二者在结构上没有本质区别。
在本实施例中，图5所示的箭头为冷却液在散热水道中的一种流向，实际使用时，整车系统冷却液通过水口进入散热水道，将传递至壳体4处的发热元器件产生的热量带走，任意一个水口均可作为进口，则另外一个水口作为出口。通过在封闭的壳体4上增加散热水道，增加传热路径和散热面积，提高散热效率，改善充电机散热管理较差的状况，将模块中发热元器件产生的热量迅速带走，确保实现良好的散热效果。
除此以外，水道盖板401和壳体本体402通过搅拌摩擦焊焊接组成壳体4，本发明壳体4设计的水道结构不仅散热效果好，而且还合理有效利用壳体4的高度，散热水道呈摊开的扁平状，覆盖壳体4的横向截面，使得不发热元器件和其他零部件具有较大灵活安装空间，换句话说，发热元器件可在高度方向上贴合或邻近壳体4中散热水道的位置布设，不发热元器件可在高度方向上远离壳体4中散热水道的位置布设，提高壳体4的内部空间利用率，内部各模块布置紧凑，实现车载充电机小型化。
在此基础上，本发明均采用搅拌摩擦焊的方式进行密封和固定。
除此以外，壳体4设有透气阀6，散热水道中设有散热筋。
在本实施例中，透气阀6装配在壳体4侧面，其作用在于平衡内外气压；散热水道内部具有突出的散热筋，其作用在于增加水道散热面积，提高散热效率。
在一种具体的实施方式中，高压交流滤波模块2、高压直流整流模块8、直流转直流功率模块11与壳体4之间均设有导热硅脂。
在本实施例中，高压交流滤波模块2、高压直流整流模块8、直流转直流功率模块11均利用导热硅脂将热量传递给壳体4，进而利用壳体4内散热水道中流动的冷却液将发热元器件的热导出去，进行有效散热。
除此以外，交流转直流功率模块3用螺钉固定于壳体4内部，其包括高压变压器模块301、工作电路板I302、驱动电路板I303和PFC功率因数校正模块304，高压变压器模块301和PFC功率因数校正模块304的发热量较大，采用灌封胶与壳体4固定，将热量传递到壳体4。
需要说明的是，本发明没有改变交流转直流功率模块3的工作原理及模块与电路板的连接关系，请参照现有技术，这里不再赘述。
在本实施例中，直流转直流功率模块11用螺钉固定于壳体4内部，其包括驱动电路板II1101、工作电路板II1102、叠加电感模块1103、低压变压器模块1104和低压耦合电感模块1105，叠加电感模块1103、低压变压器模块1104和低压耦合电感模块1105的发热量较小，均排布于驱动电路板II1101，导热硅脂位于驱动电路板II1101与壳体4之间，通过导热硅脂与壳体4进行热传导。
需要说明的是，本发明没有改变直流转直流功率模块11的工作原理及模块与电路板的连接关系，请参照现有技术，这里不再赘述。
为了更好的技术效果，壳体4和驱动电路板II1101的材质均为铝。
在本实施例中，整机部件较少，金属件多采用铝合金，示例性的，壳体4为铝合金，具有结构轻便、壁厚均匀的特点，整机体积较小，极大减轻了壳体4重量，实现车载充电机轻量化。示例性的，本发明整机重量较现有整机降低15％左右。
除此以外，驱动电路板II1101为铝基板，板端发热量较高的高压元器件均排布在驱动电路板上，此时直流转直流功率模块11的高压发热元器件均布置在散热较好的铝基板上，铝基板再通过导热硅脂将热量传递到壳体4，散热水道中流动的冷却液再将传递至壳体4处的发热元器件产生的热量带走。
壳体4还设有高压直流接插件701、高压交流接插件702、低压直流输出接插件13和低压信号接插件5，在本实施例中，上述插接件设置于壳体4的端部侧壁，高压直流接插件701和高压交流接插件702属于高压接插件7，高压直流接插件701连接高压直流整流模块8，高压交流接插件702连接高压交流滤波模块2，低压直流输出接插件13连接低压直流滤波模块12，低压信号接插件5连接低压系统模块9。
请参考图6，在高压交流转高压直流充电中，外部高压交流电经过高压交流接插件702输入，经过高压交流滤波模块2滤波，电流进入交流转直流功率模块3。先由交流转直流功率模块3的PFC功率因数校正模块304进行校正，再流入功率板的高压变压器模块301变压，最后流经高压直流整流模块8，由高压直流接插件701输出高压直流电。
请参考图7，在高压直流转低压直流充电中，外部高压直流电经过高压直流接插件701输入，经过高压直流整流模块8滤波，电流进入直流转直流功率模块11。先由直流转直流功率模块11的叠加电感模块1103(Boost choke升压电感)进行电路稳压处理，后流入功率板的低压变压器模块1104变压转化，再流经低压耦合电感模块1105(移相全桥输出电感)输出直流，最后流经低压直流滤波模块12，由低压直流输出接插件13输出低压直流电。
请参考图8，在低压信号传输中，低压信号接插件5装配在壳体4上，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。低压系统模块9通过板对板连接技术与交流转直流功率模块3和直流转直流功率模块11进行内部低压信号传输。
本发明还提供一种车辆，包括上述充电机，应具有上述充电机的全部有益效果，这里不再一一赘述；其中，充电机具体为车载二合一充电机，车载二合一充电机的外围设有用于固定车载充电机的安装脚，车辆具体为新能源汽车。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的车辆及充电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种充电机，其特征在于，包括壳体(4)，所述壳体(4)的上下两侧分别具有多个用板隔开的安装槽，所述壳体(4)的上下两侧分别设有封闭所述壳体(4)的上盖(1)和下盖(10)，上侧的所述安装槽装设有隔开的高压交流滤波模块(2)和交流转直流功率模块(3)，下侧的所述安装槽装设有隔开的高压直流整流模块(8)、低压系统模块(9)、直流转直流功率模块(11)和低压直流滤波模块(12)，所述高压交流滤波模块(2)、所述交流转直流功率模块(3)和所述高压直流整流模块(8)依次连接，所述高压直流整流模块(8)、所述直流转直流功率模块(11)和所述低压直流滤波模块(12)依次连接，所述低压系统模块(9)分别与所述交流转直流功率模块(3)和所述直流转直流功率模块(11)连接；所述充电机包括交流转直流充电、高压直流转低压直流充电以及低压信号传输三种方式；所述低压系统模块(9)通过板对板连接器分别与所述交流转直流功率模块(3)和所述直流转直流功率模块(11)连接；所述壳体(4)包括壳体本体(402)和封闭所述壳体本体(402)的壳体盖板(401)，所述安装槽位于所述壳体盖板(401)上侧和所述壳体本体(402)下侧，所述壳体本体(402)内部设有散热水道，所述壳体本体(402)外部设有分别连接所述散热水道的首尾两端的进水口和出水口。
2.根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述壳体(4)设有透气阀(6)，所述散热水道中设有散热筋。
3.根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述高压交流滤波模块(2)、所述高压直流整流模块(8)、所述直流转直流功率模块(11)与所述壳体(4)之间均设有导热硅脂。
4.根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述交流转直流功率模块(3)包括采用灌封胶与所述壳体(4)固定的高压变压器模块(301)和PFC功率因数校正模块(304)。
5.根据权利要求3所述的充电机，其特征在于，所述直流转直流功率模块(11)包括排布于驱动电路板II(1101)的叠加电感模块(1103)、低压变压器模块(1104)和低压耦合电感模块(1105)，所述导热硅脂位于所述驱动电路板II(1101)与所述壳体(4)之间。
6.根据权利要求5所述的充电机，其特征在于，所述壳体(4)和所述驱动电路板II(1101)的材质均为铝。
7.根据权利要求1至6任一项所述的充电机，其特征在于，所述壳体(4)还设有高压直流接插件(701)、高压交流接插件(702)、低压直流输出接插件(13)和低压信号接插件(5)，所述高压直流接插件(701)连接所述高压直流整流模块(8)，所述高压交流接插件(702)连接所述高压交流滤波模块(2)，所述低压直流输出接插件(13)连接所述低压直流滤波模块(12)，所述低压信号接插件(5)连接所述低压系统模块(9)。
8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的充电机，所述充电机具体为车载二合一充电机，所述车辆具体为新能源汽车。
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