CN115734589B - 一种bdu散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种BDU散热结构，包括中空的盒体；若干开关单元设置在盒体内；所述若干开关单元的至少一个端面与盒体的内表面间隔设置；若干导热单元设置在盒体内；若干导热单元用于连接至少一个开关单元的端面；其中，所述盒体内还设置有若干抵持部，若干抵持部抵接在导热单元的表面，用于将导热单元处的热量向盒体处转移。本方案在壳体内新增了用于导热的通道结构，便于将开关单元与壳体不相邻部位产生的热量进行有效的传导，改善局部的换热条件，提高BDU的可靠性和寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电池包断路设备技术领域，尤其涉及一种BDU散热结构。
背景技术
电池包断路单元，即Battery Disconnect Unit，用于连接电池与控制器，实现高压输出及通断控制。通常集成有高压采样、电流检测、过流保护等功能。BDU的性能决定了三电之一的电控部分的可靠性。BDU在工作时，通过其导电元件或者继电器的电流较大，使得BDU局部会产生大量的热量，如果不能可靠的进行散热，很有可能造成BDU损坏，使高压电控部分不稳定或者失效，轻则影响BDU的寿命，重则导致行驶安全问题。
公开号为CN111403831A的中国专利公开了一种长寿命BDU的设计方法，其在外壳底部的缺口中设置导热垫，导热垫顶部还与继电器的底部贴合，继电器发热产生的热量经由底部的导热垫传导到电池包下箱体。但是继电器的触点部分也可能有大电流流过产生大电流，但是该部位远离外壳或者电池包下箱体，而且缺乏有效的热量传递的通道，仍有可能导致BDU局部发生过热的现象。因此，开发一种利于发热部件热量可靠传导的BDU散热结构，是很有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能将远离壳体部位的热量有效向壳体导出的BDU散热结构。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种BDU散热结构，包括中空的盒体1；
若干开关单元2，设置在盒体1内；所述若干开关单元2的至少一个端面与盒体(1)的内表面间隔设置；
若干导热单元3，设置在盒体1内；若干导热单元3用于连接至少一个所述若干开关单元2的端面；
其中，所述盒体1内还设置有若干抵持部4，若干抵持部4抵接在导热单元3的表面，用于将导热单元3处的热量向盒体1处转移。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述盒体1包括一端开口的底座11和上盖12，上盖12开口的一侧端面抵持在底座11开口的一侧端面上；底座11远离上盖12的端面上设置有若干第一窗口100，各第一窗口100或者底座11内表面的边缘处分别设置有若干抵持部4，抵持部4的一端与底座11的内表面固定连接，抵持部4的另一端伸出底座11的开口部朝着上盖12内部延伸；所述若干开关单元2跨设在第一窗口100处的底座11内表面，并与至少一个抵持部4的表面相抵持，若干开关单元2也朝着上盖12内部延伸。
优选的，所述上盖12的侧表面设置有若干第二窗口200，相邻的第二窗口200间隔设置。
优选的，所述导热单元3包括顺次设置的金属层31、导热层32和绝缘层33；金属层31跨设在开关单元2上方，或者开关单元2与相邻的抵持部4上方，金属层31与开关单元2固定且电性连接；金属层31靠近底座11的一侧端面上设置有导热层32，导热层32靠近底座11的一侧端面上设置有绝缘层33，绝缘层33的端面与抵持部4的端面相抵持。
进一步优选的，所述上盖12上设置有若干贯通的第三窗口300，所述若干导热单元3还抵持在第三窗口30所在的上盖12内表面。
进一步优选的，所述第三窗口300所在的上盖12处设置有可开启的盖板121。
更进一步优选的，所述导热单元3还包括翅片式散热器34，翅片式散热器34设置在导热单元3延伸方向的表面上，翅片式散热器34还向着远离导热单元3的方向延伸。
更进一步优选的，还包括安装座5，所述安装座5设置在底座11的内表面与导热单元3的端面之间，且分别与底座11和导热单元3固定连接，用于限定导热单元3与底座11的相对位置。
优选的，所述安装座5延伸方向的端部设置有环形凸台51，底座11上对应的设置有与环形凸台51配合的卡槽111；安装座5的侧表面还设置有定位柱52，卡槽111的侧表面对应的设置有缺口112，定位柱52与缺口112的形状相吻合；导热单元3上对应的设置有与环形凸台51配合的连接孔35。
优选的，所述环形凸台51上设置有若干筋条53，所述若干筋条53沿着环形凸台51的径向方向伸出并与卡槽111的不同的端面紧配合。
优选的，还包括若干连接器6，所述若干连接器6的一端与若干开关单元2固定且电性连接，若干连接器6的另一端穿过盒体1并固设在上盖12远离底座11的端面上。
优选的，所述若干抵持部4与底座11为一体成型结构，底座11的材质为镁铝合金。
本发明提供的一种BDU散热结构，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本方案通过在盒体内设置额外的多个导热的通道，将开关单元处的热量直接与盒体热交换，或者经由导热单元与抵持部传递至盒体的外表面上，显著增大开关单元处与空气的接触面积，改善开关单元处的换热效果，底座能实现BDU整体的对外换热物理连接通道；
(2)底座和上盖合围而成的内部空间用于放置开关单元、导热单元和抵持部，使开关单元的各个表面均能够得到充分的换热，有利于提高开关单元端面处的散热效果；
(3)本方案的BDU散热结构可分别应用在BDU的正极或者负极中，适应不同的开关单元的类型或者结构。
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为本发明一种BDU散热结构的立体图；
图2为本发明一种BDU散热结构的正极的立体图；
图3为本发明一种BDU散热结构的正极的爆炸状态立体图；
图4为本发明一种BDU散热结构的正极的前视图；
图5为图4的A-A向剖面视图和B-B向剖面视图；
图6为本发明一种BDU散热结构的正极的底座的立体图；
图7为本发明一种BDU散热结构的正极的底座的俯视图；
图8为本发明一种BDU散热结构的正极的上盖的立体图；
图9为本发明一种BDU散热结构的正极的上盖的俯视图；
图10为本发明一种BDU散热结构的正极的安装座的立体图；
图11为本发明一种BDU散热结构的正极的安装座的俯视图及C-C向剖面视图；
图12为本发明一种BDU散热结构的负极的爆炸状态立体图；
图13为本发明一种BDU散热结构的负极的前视图；
图14为图13的C-C向剖面视图和D-D相剖面视图；
图15为本发明一种BDU散热结构的负极的底座的立体图；
图16为本发明一种BDU散热结构的负极的上盖的立体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案是这样实现的：如图1—16所示，本发明提供了一种BDU散热结构，包括
中空的盒体1；盒体内部空间用于容纳开关单元2、导热单元3和抵持部4。
若干开关单元2设置在盒体1内；若干开关单元2的至少一个端面与盒体1的内表面间隔设置；开关单元2是BDU的动作部件，承受着较大的电流，发热量也较大。
若干导热单元3设置在盒体1内；若干导热单元3用于连接至少一个若干开关单元2的端面；导热单元本身即可以相互间隔设置不同的开关单元2的端面，也可以仅连接一个开关单元2的一个与盒体1内表面不接触的端面。
其中，盒体1内还设置有若干抵持部4，若干抵持部4抵接在导热单元3的表面，用于将导热单元3处的热量向盒体1处转移。抵持部4既可以抵持在连接两个不同的开关单元2的导热单元3表面，也可以抵持仅与一个开关单元2的端面的导热单元3表面，用于将一个或者两个开关单元2上的热量经由抵持部传递至盒体1的表面，避免因开关单元2流过较大的电流而导致局部过热且不能及时进行热交换的现象，维持BDU的稳定性，延长BDU的寿命。
为了更好的贴合开关单元2，抵持部还可以贴合在开关单元2的一个或者多个连续的侧表面上，为了提高与开关单元2贴合的紧密程度，抵持部4上设置有避让开关单元2轮廓的空间立体凸起或者凹陷部位。抵持部4结合盒体1能够限定开关单元2的具体位置。抵持部4与开关单元2的若干个连续且相邻设置的端面分别贴合，提高与开关单元2的侧表面的接触面积。
图示的盒体1及其内部结构即可用于BDU的正极，又可用于BDU的负极。分别对正极和负极的结构进行举例说明如下。
如图2-11所示，图示展示了BDU的正极的一种结构。其盒体1包括一端开口的底座11和上盖12，上盖12开口的一侧端面抵持在底座11开口的一侧端面上；底座11远离上盖12的端面上设置有若干第一窗口100，各第一窗口100或者底座11内表面的边缘处分别设置有若干抵持部4，抵持部4的一端与底座11的内表面固定连接，抵持部4的另一端伸出底座11的开口部朝着上盖12内部延伸；所述若干开关单元2跨设在第一窗口100处的底座11内表面，并与至少一个抵持部4的表面相抵持，若干开关单元2也朝着上盖12内部延伸。底座11与上盖均为内部中空且一端面开口的结构，由附图可知，底座11的表面起伏不平，底座11的内表面间隔的设置有第一窗口100，第一窗口100处的底座11内表面用于与开关单元2的一个端面相抵持。第一窗口100处的底座11内表面附近还设置有不同截面形状的抵持部4，抵持部4基本与开关单元2等高，用于贴合开关单元2的不同的侧表面，增大与开关单元2的接触面积，并将开关单元2侧表面的热量向着。如果开关单元2是继电器单元，该端面通常设置有接线端子，也会产生较大的热量，但是伸入上盖12的端面缺乏可靠的散热通道，累积的热量无法及时进行交换。本方案通过设置导热单元3构建深入上盖12的端面与底座11之间的热交换通道。底座11的开口与上盖12的开口面积相当。底座11可以进一步与外部液冷单元或者空冷单元连通，实现较好的冷却散热功能。
若干抵持部4与底座11可以为一体成型结构，可以分体设计，独立安装，本方案优选为一体成型结构，底座11和抵持部4的材质可以选择镁铝合金，相比常规有机复合材料具有更好的导热能力。
为了提高上盖12内部的热交换能力，上盖12的侧表面设置进一步有若干第二窗口200，相邻的第二窗口200间隔设置。第二窗口200使得上盖12内部与外部相互连通，形成多个空气流动的通道。
如图3-5所示，导热单元3包括顺次设置的金属层31、导热层32和绝缘层33；金属层31跨设在开关单元2上方，或者开关单元2与相邻的抵持部4上方，金属层31与开关单元2固定且电性连接；金属层31靠近底座11的一侧端面上设置有导热层32，导热层32靠近底座11的一侧端面上设置有绝缘层33，绝缘层33的端面与抵持部4的端面相抵持。本方案中，导热单元3的金属层31采用导热良好的材料制成，比如铜排；导热层32可采用高导热性能的硅胶垫；绝缘层33可采用耐高温的绝缘云母片。导热单元3既能提供较好的导热性能，同时能够起到绝缘的功能，防止局部意外短路。从而实现电流或者热量的定向流动。
导热单元3本身还可以作为BDU的外部连接部件。为了便于导热单元3的接线，上盖12上设置有若干贯通的第三窗口300，若干导热单元3还抵持在第三窗口300所在的上盖12内表面。如图3所示，第三窗口300所在的上盖12处进一步设置有可开启的盖板121。可以在需要时旋转或者移除盖板121，将外部接口与导热单元3的金属层31进行电性连接。
为了进一步组增大导热单元3与空气的接触面积，提高导热单元3的传热效果，导热单元3还设置有一个或者多个翅片式散热器34，翅片式散热器34设置在导热单元3延伸方向的表面上，翅片式散热器34还向着远离导热单元3的方向延伸。翅片式散热器34具有多个向外伸出的翅片，翅片式散热器可采用铜合金、铝合金或者镁铝合金制成。
如图3-11所示，为了进一步限定导热单元3在盒体1内的位置，本方案还包括安装座5，所述安装座5设置在底座11的内表面与导热单元3的端面之间，且分别与底座11和导热单元3固定连接，用于限定导热单元3与底座11的相对位置。由于部分导热单元3仅一端与开关单元2固定连接，导热单元3可能会受到冲击而发生位置变化，通过设置安装座5能更好的限定导热单元3的位置，提高其与开关单元2以及抵持部4的换热效果的稳定。
具体的，安装座5延伸方向的端部设置有环形凸台51，底座11上对应的设置有与环形凸台51配合的卡槽111；安装座5的侧表面还设置有定位柱52，卡槽111的侧表面对应的设置有缺口112，定位柱52与缺口112的形状相吻合；导热单元3上对应的设置有与环形凸台51配合的连接孔35。环形凸台嵌设在卡槽内。还可以进一步在环形凸台51的侧表面上设置有若干筋条53，若干筋条53沿着环形凸台51的径向方向伸出并与卡槽111的不同的端面紧配合。筋条53能防止环形凸台51从卡槽111内掉落。
作为一种优选的实施方式，定位柱52还可以设置在环形凸台51的端面上，该定位柱51偏离环形凸台51的中心设置，与环形凸台51相邻的导热单元3上也对应的设置有连接孔。偏心设置的环形凸台51的端面的定位柱，能够起到导热单元3的防放反作用。为了防止环形凸台装反或者导热单元3装反，对应设置的定位柱52与缺口、定位柱与连接孔均能够起到防呆功能，避免安装座5方向装反。定位柱51还能进一步对导热单元3起到限位的作用。
安装座5内部设置有镂空结构，导热单元3与安装座5固定后，连接两者的连接件伸入安装座5内，与空气之间会有更大的接触面积。
如图2所示，本方案还包括若干连接器6，若干连接器6的一端与若干开关单元2固定且电性连接，若干连接器6的另一端穿过盒体1并固设在上盖12远离底座11的端面上。开关单元2是继电器单元时，连接器6可以与继电器单元的线圈电性连接。如果是其他的动作机构，连接器6可以输入对应的控制信号或者采样信号。
如图12-16所示，图示展示了本方案的BDU散热结构在BDU负极上的应用。由附图可知，导热单元3除了是投影为等高的平面多边形结构，也可以是空间弯折的结构异型多边形结构。同正极类似，翅片式散热器34可分别设置在导热单元3的长度延伸方向的相对的端面上，且不同位置的翅片式散热器34的伸出方向相同或者相反。
本发明的使用方法为，预先制备导热单元3和安装座5，将开关单元2和安装座5放置在BDU的正极或者负极的底座11内，随后选取导热单元3，将导热单元3与开关单元2或者安装座5进行固定，连接若干连接器6，然后盖合上盖12即可。通过导热单元3将不与任何盒体1内表面接触的开关单元2的端面的热量经由抵持部4，进一步导向底座11所在位置，由底座11实现一体散热。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种BDU散热结构，其特征在于，包括
中空的盒体(1)；
若干开关单元(2)，设置在盒体(1)内；所述若干开关单元(2)的至少一个端面与盒体(1)的内表面间隔设置；
若干导热单元(3)，设置在盒体(1)内；若干导热单元(3)用于连接至少一个所述若干开关单元(2)的端面；
其中，所述盒体(1)内还设置有若干抵持部(4)，若干抵持部(4)抵接在导热单元(3)的表面，用于将导热单元(3)处的热量向盒体(1)处转移；
所述盒体(1)包括一端开口的底座(11)和上盖(12)，上盖(12)开口的一侧端面抵持在底座(11)开口的一侧端面上；底座(11)远离上盖(12)的端面上设置有若干第一窗口(100)，各第一窗口(100)或者底座(11)内表面的边缘处分别设置有若干抵持部(4)，抵持部(4)的一端与底座(11)的内表面固定连接，抵持部(4)的另一端伸出底座(11)的开口部朝着上盖(12)内部延伸；所述若干开关单元(2)跨设在第一窗口(100)处的底座(11)内表面，并与至少一个抵持部(4)的表面相抵持，若干开关单元(2)也朝着上盖(12)内部延伸；底座(11)的表面起伏不平，底座(11)远离上盖(12)的表面间隔的设置有第一窗口(100)，第一窗口(100)处的底座(11)内表面用于与开关单元(11)的一个端面相抵持；第一窗口(100)处的底座(11)内表面附近还设置有不同截面形状的抵持部(4)，抵持部(4)基本与开关单元(2)等高，用于贴合开关单元(2)的不同的侧表面；
还包括安装座(5)，所述安装座(5)设置在底座(11)的内表面与导热单元(3)的端面之间，且分别与底座(11)和导热单元(3)固定连接，用于限定导热单元(3)与底座(11)的相对位置；
所述安装座(5)延伸方向的端部设置有环形凸台(51)，底座(11)上对应的设置有与环形凸台(51)配合的卡槽(111)；安装座(5)的侧表面还设置有定位柱(52)，卡槽(111)的侧表面对应的设置有缺口(112)，定位柱(52)与缺口(112)的形状相吻合；导热单元(3)上对应的设置有与环形凸台(51)配合的连接孔(35)。
2.根据权利要求1所述的一种BDU散热结构，其特征在于，所述上盖(12)的侧表面设置有若干第二窗口(200)，相邻的第二窗口(200)间隔设置。
3.根据权利要求1所述的一种BDU散热结构，其特征在于，所述导热单元(3)包括顺次设置的金属层(31)、导热层(32)和绝缘层(33)；金属层(31)跨设在开关单元(2)上方，或者开关单元(2)与相邻的抵持部(4)上方，金属层(31)与开关单元(2)固定且电性连接；金属层(31)靠近底座(11)的一侧端面上设置有导热层(32)，导热层(32)靠近底座(11)的一侧端面上设置有绝缘层(33)，绝缘层(33)的端面与抵持部(4)的端面相抵持。
4.根据权利要求3所述的一种BDU散热结构，其特征在于，所述上盖(12)上设置有若干贯通的第三窗口(300)，所述若干导热单元(3)还抵持在第三窗口(300)所在的上盖(12)内表面。
5.根据权利要求4所述的一种BDU散热结构，其特征在于，所述导热单元(3)还包括翅片式散热器(34)，翅片式散热器(34)设置在导热单元(3)延伸方向的表面上，翅片式散热器(34)还向着远离导热单元(3)的方向延伸。
6.根据权利要求1所述的一种BDU散热结构，其特征在于，所述环形凸台(51)上设置有若干筋条(53)，所述若干筋条(53)沿着环形凸台(51)的径向方向伸出并与卡槽(111)的不同的端面紧配合。
7.根据权利要求1所述的一种BDU散热结构，其特征在于，还包括若干连接器(6)，所述若干连接器(6)的一端与若干开关单元(2)固定且电性连接，若干连接器(6)的另一端穿过盒体(1)并固设在上盖(12)远离底座(11)的端面上。
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