CN113286498A - 集成散热模组、车载充电机及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种集成散热模组、车载充电机及电动汽车，所述集成散热模组包括散热壳体、绝缘骨架、若干第一发热器件和若干第二发热器件；所述散热壳体独立于所述车载充电机的外壳，且所述散热壳体包括容置腔；若干所述第一发热器件通过所述绝缘骨架组装在一起形成磁性组件，且所述磁性组件安装在所述容置腔内，所述第二发热器件安装在所述散热壳体的外表面；所述散热壳体包括散热结构，且所述磁性组件和第二发热器件分别通过所述散热结构散热。本发明实施例可大大提高车载充电机的集成度，同时简化车载充电机的外壳结构，减少装配工序，提高装配效率，降低产品成本。

Description

集成散热模组、车载充电机及电动汽车
技术领域
本发明实施例涉及车载充电机领域，更具体地说，涉及一种集成散热模组、车载充电机及电动汽车。
背景技术
在新能源汽车中，主要通过车载充电机(On board charger，OBC)对其动力电池进行充电。在车载充电机中，磁性器件(例如：电感、变压器等)和半导体开关器件(例如：三极管或二极管等)为该车载充电机的重要组成部分。在车载充电机工作过程中，磁性器件和半导体开关器件将产生大量的热，为保证车载充电机正常工作，需要通过散热系统对磁性器件和半导体开关器件进行散热。
现有的车载充电机产品中电感、变压器等磁性器件大部分采用单体安装方式，即电感、变压器等磁性器件一般采用螺钉锁固等方式分散安装在散热腔体内，占用空间大，导致水道利用率较低，且增加了灌胶量；此外，现有的车载充电机产品中一般采用车载充电机的外壳作为散热水道的载体，使得三极管等半导体开关器件仅能设置在车载充电机腔体内的侧壁上，而由于半导体开关器件的数量较多，其排列在车载充电机内的侧壁上需要占用较大的空间，进一步增加了产品的体积，降低了水道利用率。
发明内容
本发明实施例针对上述车载充电机的产品体积大、水道利用率较低以及灌胶成本高的问题，提供一种集成散热模组、车载充电机及电动汽车。
本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种集成散热模组，应用于车载充电机，且所述车载充电机包括外壳，所述集成散热模组包括散热壳体、绝缘骨架、若干第一发热器件和若干第二发热器件；
所述散热壳体独立于所述车载充电机的外壳，且所述散热壳体包括容置腔；若干所述第一发热器件通过所述绝缘骨架组装在一起形成磁性组件，且所述磁性组件安装在所述容置腔内，所述第二发热器件安装在所述散热壳体的外表面；所述散热壳体包括散热结构，且所述磁性组件和第二发热器件分别通过所述散热结构散热。
作为本发明的进一步改进，所述第一发热器件包括以下器件中的一个或多个：主变压器、直流变压器、功率因数校正电感；
所述绝缘骨架包括绝缘板，所述绝缘板包括多个第一端子孔，且每一所述第一端子孔贯穿所述绝缘板的上表面和下表面；
若干所述第一发热器件分别固定在所述绝缘板下方，且若干所述第一发热器件的端脚分别穿过多个所述第一端子孔后到达所述绝缘板的上方。
作为本发明的进一步改进，每一所述第一端子孔包括突出于所述绝缘骨架的上表面的导引部，若干所述第一发热器件的端脚分别通过所述导引部引导突伸的方向。
作为本发明的进一步改进，所述散热壳体包括分别与多个所述第一端子孔对应的第二端子孔；
在所述磁性组件安装到所述散热壳体的容置腔时，若干所述第一发热器件的端脚分别穿过多个所述第二端子孔后突伸到所述散热壳体外。
作为本发明的进一步改进，所述磁性组件通过螺钉紧固和灌胶相结合的方式固定在所述容置腔内；
所述绝缘板上设有一个或多个灌胶避让孔，且每一所述灌胶避让孔贯穿所述绝缘板的上表面和下表面。
作为本发明的进一步改进，所述散热壳体的散热结构包括冷却液入口、冷却液出口及形成于所述冷却液入口和冷却液出口之间的冷却液通道，所述散热壳体、磁性组件及第二发热器件通过流经所述冷却液通道的冷却液带走热量。
作为本发明的进一步改进，所述散热壳体包括顶壁和多个侧壁，多个所述侧壁分别垂直连接在所述顶壁上并依次首尾相连形成闭合的环状，所述容置腔由所述顶壁和多个侧壁的内表面围合而成；
所述冷却液通道包括位于所述侧壁的侧壁段流道以及位于所述顶壁的顶壁段流道，所述第二发热器件安装在所述侧壁的外表面和/或顶壁的外表面。
作为本发明的进一步改进，所述侧壁段流道的第一端与所述冷却液入口相连，所述侧壁段流道的第二端与所述顶壁段流道的第一端相连，所述顶壁段流道的第二端与所述冷却液出口相连。
作为本发明的进一步改进，所述冷却液入口和冷却液出口位于所述散热壳体的同一侧壁的外表面。
本发明实施例还提供一种车载充电机，包括外壳和如上任一项所述的集成散热模组，所述集成散热模组上具有多个固定孔，且所述集成散热模组通过穿过所述固定孔的紧固件固定在所述外壳的腔体内。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的车载充电机。
本发明实施例的集成散热模组、车载充电机及电动汽车，通过绝缘骨架将第一发热器件组装形成磁性组件，并将磁性组件和第二发热器件集成到散热壳体，形成一个独立的模块，可大大提高车载充电机的集成度，同时提高装配效率，降低产品成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的集成散热模组的分解结构示意图；
图2是本发明实施例提供的集成散热模组中磁性组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的集成散热模组中绝缘骨架的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的集成散热模组及侧壁段通道中冷却液的流向示意图；
图5是本发明实施例提供的集成散热模组及顶壁段通道中冷却液的流向示意图；
图6是本发明实施例提供的车载充电机的分解结构示意图。
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。
如图1所示，是本发明实施例提供的集成散热模组的分解结构示意图，该集成散热模组可应用于车载充电机，该车载充电机可安装到新能源汽车，并为新能源汽车的动力电池充电。上述车载充电机包括外壳，本实施例的集成散热模组安装在该外壳内，且该集成散热模组包括散热壳体11、绝缘骨架124、若干第一发热器件121～123和若干第二发热器件13。在本发明的一个实施例中，第一发热器件121～123都为磁性器件，例如第一发热器件121～123可包括主变压器121、直流变压器122、功率因数校正电感123等，其分别可实现交流变压、直流变压、滤波等功能；第二发热器件13为半导体功率器件，其可实现整流、逆变等，例如第二发热器件13具体可包括以下器件中的一个或多个：二极管、三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等。在车载充电机工作时，上述集成散热模组中的第一发热器件121～123和第二发热器件13可进行电能转换，且在第一发热器件121～123和第二发热器件13可进行电能转换过程中，将产生大量的热。
本实施例中的散热壳体11独立于车载充电机的外壳，且该散热壳体11包括容置腔。第一发热器件121～123通过绝缘骨架124组装在一起形成一个整体，即磁性组件。该磁性组件安装在散热壳体11的容置腔内，第二发热器件13则安装在散热壳体11的外侧面，即第二发热器件13则安装在容置腔外。该散热壳体11可由具有较高热传导效率的材料构成，例如铁、铝、铝合金等材料，从而可以与容置腔内的磁性组件和外侧面的第二发热器件13进行高效的热交换以及快速进行热传导。
同时，散热壳体11还包括散热结构，并通过散热结构带走热量。这样，在第一发热器件121～123、第二发热器件13工作过程中，散热壳体11可与第一发热器件121～123、第二发热器件13持续进行热交换，并由散热结构将热量带走，从而实现第一发热器件121～123、第二发热器件13的散热，以保证第一发热器件121～123、第二发热器件13始终处于正常工作状态。
上述集成散热模组通过绝缘骨架124将若干第一发热器件121～123组装在一起形成磁性组件，并将磁性组件和第二发热器件13分别集成到散热壳体11的内侧和外侧，形成一个独立的模块，再安装到车载充电机的外壳内，从而无需分别将第一发热器件121～123和第二发热器件13安装到车载充电机的外壳，大大提高了车载充电机的集成度，同时简化车载充电机的外壳结构，减少了车载充电机的装配工序，提高其装配效率。
结合图2～3所示，在本发明的一个实施例中，绝缘骨架124包括绝缘板，且该绝缘板包括多个第一端子孔，且每一第一端子孔贯穿绝缘板的上表面和下表面。若干第一发热器件121～123分别固定在绝缘板下方，且这些第一发热器件121～123的端脚1211、1221、1231分别穿过多个第一端子孔后到达绝缘板的上方。从而可在磁性组件的同一侧实现各个第一发热器件121～123的接线。
并且，为使第一发热器件121～123的端脚1211、1221、1231的朝向一致，以便于将这些端脚1211、1221、1231焊接到电路板，每一第一端子孔包括突出于绝缘骨架124的上表面的导引部1241，若干第一发热器件121～123的端脚1211、1221、1231分别通过导引部1241引导突伸的方向，例如所有端脚1211、1221、1231均垂直于绝缘板的上表面。
相应地，散热壳体11包括分别与多个第一端子孔对应的第二端子孔，在磁性组件安装到散热壳体11的容置腔时，露出到第一端子孔外的若干第一发热器件121～123的端脚1211、1221、1231，分别穿过多个第二端子孔后突伸到散热壳体外，从而便于后续的电路板焊接操作。
在本发明的一个实施例中，集成有所有第一发热器件121～123的磁性组件可通过螺钉紧固及灌胶(导热胶)相结合的方式固定在散热壳体11的容置腔内(例如绝缘板与散热壳体11的顶面平行)，相应地，绝缘板上可设置好有固定孔1243，从而可先将绝缘骨架124通过螺钉锁紧固定在容置腔内，再向容置腔内灌注导热胶，从而大大提高第一发热器件121～123与散热壳体11的热交换效率。
并且，绝缘板上设有一个或多个灌胶避让孔1242，且每一灌胶避让孔贯穿绝缘板的上表面和下表面。在灌胶时，导热胶可穿过灌胶避让孔1242，充分填充到磁性组件的各个第一发热器件121～123之间、绝缘板与第一发热器件121～123之间以及绝缘板与散热壳体11之间，避免出现空隙而降低热传导效率。此外，散热壳体11上的容置腔的形状和大小可与磁性组件的形状和大小相适配，从而减少灌胶量，只需导热胶填充磁性组件与容置腔的内壁之间的间隙即可。
第二发热器件13分别以发热面贴于散热壳体11的外侧面的方式固定在散热壳体11上。具体地，为提高热传导效率及装配效率，可先将第二发热器件13(即半导体功率器件)先贴装到一导热基片(例如陶瓷基片)14，每一导热基片14的表面可贴装一个或多个半导体功率器件，然后再将导热基片14粘贴到散热壳体11的外侧面。当然，在实际应用中，也可通过弹片等将第二发热器件13及导热基片14固定在散热壳体11的外侧面。
并且，为便于后续的电路板焊接操作，各个第二发热器件13的端脚具有相同的朝向，例如图1中，各个第二发热器件13的端脚均垂直向上。
为提高散热壳体11的散热效率，该散热壳体11的散热结构可采用液冷散热结构。具体地，散热壳体11的散热结构包括冷却液入口15、冷却液出口16及形成于冷却液入口15和冷却液出口16之间的冷却液通道，即散热壳体11的本体内具有冷却液通道。上述冷却液入口15和冷却液出口16可分别与外部的冷却液系统(例如车载充电机的外壳内的冷却液通道，或独立于车载充电机的冷却液系统)连通，从而散热壳体11、第一发热器件121～123和第二发热器件13通过流经冷却液通道的冷却液带走热量。相应地，车载充电机的外壳无需再设置散热水道，简化了外壳的结构。
在本发明的一个实施例中，散热壳体11包括顶壁111和多个侧壁112，其中多个侧壁112分别垂直连接在顶壁111上并依次首尾相连形成闭合的环状，容置腔由顶壁111和多个侧壁112的内表面围合而成，而散热壳体11的与顶壁111相对的部分则形成容置腔的开口，第一发热器件121～123可通过该开口装配到容置腔内，且通过该开口可实现灌胶操作。从而容置腔内的第一发热器件121～123可同时与散热壳体11的顶壁111和侧壁112进行热交换。
与现有车载充电机中的磁性器件和功率半导体器件的散热结构相比，上述散热壳体11多了一个顶壁111的外侧面进行第二发热器件13的安装，扩展了第二发热器件13的安装空间，避免了因第二发热器件13的安装空间不足而增加车载充电机外壳的整体体积，同时可实现第二发热器件13的集中安装。
特别地，散热壳体11内的冷却液通道包括位于侧壁的侧壁段流道以及位于顶壁的顶壁段流道，即散热壳体11内的冷却液通道流经散热壳体11的顶壁111和侧壁112，容置腔内的第一发热器件121～123可同时通过散热壳体11的顶壁111和侧壁112进行高效散热，大大提高了第一发热器件121～123的散热效率。
相应地，第二发热器件13安装在散热壳体11的侧壁112的外表面和/或顶壁111的外表面。
为提高产品的集成度，第二发热器件13可同时安装到散热壳体11的侧壁112的外表面和顶壁111的外表面，即第二发热器件13集中安装。这样，使用尺寸相对较小的叠层铜排和驱动电路板即可实现所有第二发热器件13的焊接，不仅利于与外部铜排连接、缩小外部铜排尺寸，而且可节省叠层铜排和驱动电路板的材料成本。
结合图4-5所示，在本发明的一个实施例中，散热壳体11内的冷却液通道中，侧壁段流道的第一端与冷却液入口15相连，侧壁段流道的第二端与顶壁段流道的第一端相连，顶壁段流道的第二端则与冷却液出口16相连。即由冷却液入口15流入的冷却液先流经散热壳体11的多个侧壁112，再流入到散热壳体11的顶壁111，最后由从冷却液出口16流出，如图4-5中的箭头所指方向所示。由于散热壳体11需同时为第一发热器件121～123和第二发热器件13散热，在多个第二发热器件13集中固定在散热壳体11的一个侧壁112及顶壁111时，上述冷却液通道结构便于均衡各个第二发热器件13的散热，使各个第二发热器件13基本具有相近的温度。
特别地，为便于与外部冷却液系统相连通，同时使得散热壳体11内的冷却液通道的行程最长，散热壳体11上的冷却液入口15和冷却液出口16可位于散热壳体11的同一侧壁112的外表面。
在上述集成散热模组组装完成后，可通过回流焊等工艺将驱动电路板与第二发热器件13的端脚焊接固定。
结合图6所示，本发明实施例还提供一种车载充电机，该车载充电机可应用于新能源汽车，并为新能源汽车中的动力电池充电。本实施例的车载充电机包括外壳、控制电路板3和如上所述的集成散热模组1，其中外壳由箱体21和上盖22构成，且箱体21和上盖22之间形成有安装腔，集成散热模组1和控制电路板3分别安装在安装腔内，且集成散热模组1中第一发热器件121～123及第二发热器件13的端脚分别焊接固定在控制电路板3上。集成散热模组1上具有多个固定孔，且集成散热模组1通过穿过固定孔的紧固件固定在外壳的安装腔内。
具体地，散热壳体11的侧壁112的外侧面可具有多个凸耳17，每一凸耳17上具有固定孔，紧固件则可采用螺钉，从而集成散热模组1可通过螺钉安装固定到车载充电机的外壳内。同时冷却液入口15和冷却液出口16上也可设置凸耳17，从而便于冷却液入口15和冷却液出口16与车载充电机的外壳相固定，由外壳接入的冷却液可通过冷却液入口15流入，并从冷却液出口16排出。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的车载充电机。该车载充电机可为电动汽车中的动力电池充电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种集成散热模组，应用于车载充电机，且所述车载充电机包括外壳，其特征在于，所述集成散热模组包括散热壳体、绝缘骨架、若干第一发热器件和若干第二发热器件；
所述散热壳体独立于所述车载充电机的外壳，且所述散热壳体包括容置腔；若干所述第一发热器件通过所述绝缘骨架组装在一起形成磁性组件，且所述磁性组件安装在所述容置腔内，所述第二发热器件安装在所述散热壳体的外表面；所述散热壳体包括散热结构，且所述磁性组件和第二发热器件分别通过所述散热结构散热。
2.根据权利要求1所述的集成散热模组，其特征在于，所述第一发热器件包括以下器件中的一个或多个：主变压器、直流变压器、功率因数校正电感；
所述绝缘骨架包括绝缘板，所述绝缘板包括多个第一端子孔，且每一所述第一端子孔贯穿所述绝缘板的上表面和下表面；
若干所述第一发热器件分别固定在所述绝缘板下方，且若干所述第一发热器件的端脚分别穿过多个所述第一端子孔后到达所述绝缘板的上方。
3.根据权利要求2所述的集成散热模组，其特征在于，每一所述第一端子孔包括突出于所述绝缘骨架的上表面的导引部，若干所述第一发热器件的端脚分别通过所述导引部引导突伸的方向。
4.根据权利要求2所述的集成散热模组，其特征在于，所述散热壳体包括分别与多个所述第一端子孔对应的第二端子孔；
在所述磁性组件安装到所述散热壳体的容置腔时，若干所述第一发热器件的端脚分别穿过多个所述第二端子孔后突伸到所述散热壳体外。
5.根据权利要求2所述的集成散热模组，其特征在于，所述磁性组件通过螺钉紧固和灌胶相结合的方式固定在所述容置腔内；
所述绝缘板上设有一个或多个灌胶避让孔，且每一所述灌胶避让孔贯穿所述绝缘板的上表面和下表面。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的集成散热模组，其特征在于，所述散热壳体的散热结构包括冷却液入口、冷却液出口及形成于所述冷却液入口和冷却液出口之间的冷却液通道，所述散热壳体、磁性组件及第二发热器件通过流经所述冷却液通道的冷却液带走热量。
7.根据权利要求6所述的集成散热模组，其特征在于，所述散热壳体包括顶壁和多个侧壁，多个所述侧壁分别垂直连接在所述顶壁上并依次首尾相连形成闭合的环状，所述容置腔由所述顶壁和多个侧壁的内表面围合而成；
所述冷却液通道包括位于所述侧壁的侧壁段流道以及位于所述顶壁的顶壁段流道，所述第二发热器件安装在所述侧壁的外表面和/或顶壁的外表面。
8.根据权利要求7所述的集成散热模组，其特征在于，所述侧壁段流道的第一端与所述冷却液入口相连，所述侧壁段流道的第二端与所述顶壁段流道的第一端相连，所述顶壁段流道的第二端与所述冷却液出口相连。
9.一种车载充电机，其特征在于，包括外壳和如权利要求1-8中任一项所述的集成散热模组，所述集成散热模组上具有多个固定孔，且所述集成散热模组通过穿过所述固定孔的紧固件固定在所述外壳的腔体内。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的车载充电机。
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