CN117439403B - 一种电动汽车快速直流充电用的全桥llc谐振转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，利用多个并联的电感元件增加电感元件的散热面积，结合谐振电感外置的设计形式配合散热风扇形成了主被动双重散热方式，能够使降温效果显著提高。针对外置电感元件附近的温度变化较为剧烈，易导致容纳谐振电路板的封闭主板空间内水汽凝结的问题，本发明提供了在主板空间中设置防潮蜂窝板的手段，有效避免了电路受潮短路，提高了设备的长期可靠性。该谐振转换器中各部件的布局设计合理紧凑，便于对包括谐振电感、导线、内部电路板以及防潮蜂窝板等各部件的拆卸与更换，有效降低了装置的制造与使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及LLC谐振转换器技术领域，具体为一种电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器。
背景技术
在电动汽车充电桩执行快速充电时，由于充电电流与电压相对较高，谐振转换器中的谐振电感元件常发生剧烈产热的情况，长期的高温不仅容易造成转换器自身及充电桩内部其他零部件的损坏，也可能导致设备过热起火等严重安全风险。现有技术中虽然已存在一些针对充电设备降温的解决方案，譬如通过增设被动散热元件或采用风冷和水冷的主动散热装置。然而，使用被动散热元件时的降温效果差强人意，明显无法满足实际要求；一些采用水冷方式的现有方案虽然能够取得较好的降温效果，但其导流装置、管路等相关部件所占用的空间巨大，不仅增加了充电桩结构设计布局的复杂程度，易损坏且不易维护，也带来了相当高的设备制造和使用成本。因此，如何提供一种降温效果、结构布局得以优化并且成本较低的快充谐振单元，是本领域迫切需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，针对本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，包括主板一、主板二和两个全桥LLC谐振转换器电路板，分别对应左右两个独立的充电位；其中，所述主板一和主板二的上表面相互远离的一侧均设置有盖板；所述主板一和主板二的上表面相接触的位置设有连板；所述主板一和主板二相靠近的一侧上部均安装有框盒，两个所述全桥LLC谐振转换器电路板分别设置在两个框盒的内部，两个所述盖板上方相靠近的一侧均水平安装有两组多个外置电感元件，每个盖板上的一组电感元件相互并联作为其中一个LLC谐振转换器的谐振电感；每个电感元件均由磁芯与其上缠绕的电感线圈绕组组成；所述连板上设置有与电感元件对应的多个通槽，两组电感元件相靠近的一端均与相对应的通槽卡合，相远离的一端分别与两侧盖板的侧面固定连接；每个通槽的内部均具有一对相向放置孔板，每一对孔板之间均安装有一个直流电机，每个直流电机上设有一个散热风扇，用于引导气流通过通槽并为通槽两端的电感元件降温；所述主板一和主板二相远离一侧底部均安装有并盒，每个并盒的内部空间与相邻的所述框盒连通并设置有防潮蜂窝板，用于使所述全桥LLC谐振转换器电路板保持干燥；每个所述电感元件的中部设置有包含固定螺栓的夹架，用于将电感元件可拆卸的安装于盖板上方；所述全桥LLC谐振转换器电路板上设置除谐振电感以外的其他电路元件。
进一步地，所述框盒的外表面上设置有多个套管，套管的通孔使框盒内部空间与外部相联通，用于容纳与内部全桥LLC谐振转换器电路板相连接的导线。
进一步地，所述连板的通槽上方若干连线套管，所述连线套管的内部设有与所述直流电机线电连接并为其供电的导线；连线套管与连板之间通过固定螺栓可拆卸连接。
进一步地，所述盖板的底部设置有滑块，所述主板一和主板二的上表面设置有滑槽，所述滑槽与相对应的滑块可滑动连接。
进一步地，所述框盒上设置套管的上方位置设有可拆卸的接板二，每个接板二分别通过固定螺栓与相邻的主板一或主板二可拆卸连接。
进一步地，所述主板一和主板二相靠近一侧的底部均安装有接板一，每个接板一分别与对应的主板一或主板二通过固定螺栓可拆卸连接，并用于将谐振转换器与充电桩机体固定；两个所述框盒的底部设有接电板，用于设置与全桥LLC谐振转换器电路板电连接的控制与通信接线端子。
进一步地，所述直流电机上均设有连接架用于将其固定在通所述槽的内部。
进一步地，每个全桥LLC谐振转换器分别由一个LLC谐振转换器电路板和一组电感元件构成的外置谐振电感共同组成，具体包括依次电连接的整流滤波模块、高频全桥逆变模块、高频变压模块、快速整流滤波模块和负载。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明利用多个并联的电感元件组成谐振转换器中的谐振电感，增大了电感元件的散热面积，配合谐振电感外置的设计形式与散热风扇形成了主被动双重散热方式，能够使降温效果显著提高。
2、针对外置电感元件附近的温度变化较为剧烈，易导致容纳谐振电路板的封闭主板空间内水汽凝结的问题，本发明提供了在主板空间中设置防潮蜂窝板的手段，有效避免了电路受潮短路，提高了设备的长期可靠性。
3、本发明所提供的谐振转换器中各部件的布局设计合理紧凑，便于对包括谐振电感、导线、内部电路板以及防潮蜂窝板等各部件的拆卸与更换，有效降低了装置的制造与使用成本。
附图说明
图1为本发明的主视立体图；
图2为本发明的俯视立体图；
图3为本发明的结构拆分立体图；
图4为框盒上包含电机与散热风扇的局部结构放大图；
图5为本发明的侧视立体图；
图6为本发明的全桥LLC全桥LLC谐振转换器电路组成模块图。
附图标记释义：1、主板一；2、主板二；3、连板；4、盖板；5、电感元件；6、电感线圈绕组；7、框盒；8、套管；9、通孔；10、通槽；11、孔板；12、直流电机；13、散热风扇；14、连接架；15、连线套管；16、连接线；17、固定螺栓；18、滑槽；19、滑块；20、接板一；21、固定螺栓；22、并盒；23、防潮蜂窝板；24、夹架一；25、夹架二；26、固定螺栓；27、接板二；28、固定螺栓；29、全桥LLC谐振转换器电路板；30、接电板；31、连接端子；32、整流滤波模块；33、高频全桥逆变模块；34、高频变压模块；35、快速整流滤波模块；36、负载。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，本发明所提供的电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，包括主板一1、主板二2和一对全桥LLC谐振转换器电路板29，分别对应左右两个独立的充电位；所述主板一1和主板二2的上表面相互远离的一侧均设置有盖板4，所述主板一1和主板二2的上表面相互接触的位置设有连板3，所述主板一1和主板二2相靠近的一侧上部均安装有框盒7，两个所述全桥LLC谐振转换器电路板29分别设置在两个框盒7的内部；
两个所述盖板4上方相靠近的一侧均水平安装有两组多个外置电感元件5，每个盖板上的一组电感元件相互并联作为其中一个LLC谐振转换器的谐振电感，用于降低单个元件在快充时的产热，同时增大散热面积提高散热效果；每个电感元件5均由磁芯与其上缠绕的电感线圈绕组6组成；本领域技术人员应当知晓，由于多个电感并联后的总电感值应小于每个个支路的电感，因此本发明的这种设计实际能够达到的散热效果，还取决于各支路电流大小、线圈绕组的缠绕方式、铁芯规格与材料等多方面因素影响。因此，基于本发明的教导，本领域技术人员应当明确在采用这种多电感并联设计的同时，应当对所选择的支路电感大小、绕线方式、铁芯选择等做综合性地考虑，在保证充分的散热面积以及散热风扇带动的空气流速以外，使单个支路电感产热与各电感的铜耗、铁耗、涡流损耗等相关致热因素均尽可能降低。
所述连板3上设置有与电感元件5对应的多个通槽10，两组电感元件5相靠近的一端均与相对应的通槽10卡合，相远离的一端分别与两侧盖板的侧面固定连接；每个通槽10的内部均具有一对相向放置孔板11，每一对孔板11之间均安装有一个直流电机12，每个直流电机12上设有一个散热风扇13，在工作时散热风扇配合通槽形成气流通路并加速两端电感元件附近的气流流速，从而为两端的电感元件5同时实现降温；
由于在快速充电时谐振电感产生的热量极高且升温较快，使得其附近在工作与空闲时的温差变化也较为明显，这对谐振转换器电路板所在的主板内部空间温度也会造成影响，尤其是在空气湿度较高的环境条件下，主板内部与电路板上常会发生水汽凝结，极容易导致设备短路故障。为此本发明设计了在所述主板一1和主板二2相远离一侧底部均安装有并盒22，每个并盒22的内部空间与相邻的所述框盒连通并设置有防潮蜂窝板23，用于使所述全桥LLC谐振转换器电路板29保持干燥；
每个所述电感元件5的中部设置有包含固定螺栓26的夹架24、25，用于将电感元件5可拆卸的安装于盖板4上方；所述全桥LLC谐振转换器电路板29上设置除谐振电感以外的其他电路元件；通过多处可拆卸的设计可保证本发明的各部件均易于维护和更换。
在本发明的一个优选实施方式中，所述框盒7的外表面上设置有多个套管8，套管8的通孔9使框盒内部空间与外部相联通，用于容纳与内部全桥LLC谐振转换器电路板29相连接的导线。
在本发明的一个优选实施方式中，所述连板3的通槽10上方若干连线套管15，所述连线套管15的内部设有与所述直流电机线12电连接并为其供电的导线16；连线套管15与连板3之间通过固定螺栓17可拆卸连接。
在本发明的一个优选实施方式中，所述盖板4的底部设置有滑块19，所述主板一1和主板二2的上表面设置有滑槽18，所述滑槽18与相对应的滑块19可滑动连接。通过这种可滑动盖板的设计有利于对主板内谐振变换器电路板与防潮蜂窝板的安装和拆卸。
在本发明的一个优选实施方式中，所述框盒7上设置套管8的上方位置设有可拆卸的接板二27，每个接板27二分别通过固定螺栓28与相邻的主板一1或主板二2可拆卸连接。
在本发明的一个优选实施方式中，所述主板一1和主板二2相靠近一侧的底部均安装有接板一20，每个接板一20分别与对应的主板一1或主板二2通过固定螺栓21可拆卸连接，并用于将谐振转换器与充电桩机体固定；两个所述框盒7的底部设有接电板30，用于设置与全桥LLC谐振转换器电路板29电连接的控制与通信接线端子31。通过盖板、接板一、接板二、连板、框盒等多处可拆卸结构形成了容纳内部电路板、线路、防潮蜂窝板的封闭空间，同时也便于拆卸维护。
所述直流电机12上均设有连接架14用于将其固定在通所述槽10的内部。
本发明的谐振转换器可采用现有的转换器组成形式，即每个全桥LLC谐振转换器分别由一个全桥LLC谐振转换器电路板29和一组电感元件5构成的外置谐振电感共同组成，具体包括依次电连接的整流滤波模块32、高频全桥逆变模块33、高频变压模块34、快速整流滤波模块35和负载36，其中负载即为接入充电桩的待充电车辆动力电池系统。
应理解，本发明实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，其特征在于：包括主板一、主板二和两个全桥LLC谐振转换器电路板，分别对应左右两个独立的充电位；
其中，所述主板一和主板二的上表面相互远离的一侧均设置有盖板；所述主板一和主板二的上表面相接触的位置设有连板；所述主板一和主板二相靠近的一侧上部均安装有框盒，两个所述全桥LLC谐振转换器电路板分别设置在两个框盒的内部，两个所述盖板上方相靠近的一侧均水平安装有两组多个外置电感元件，每个盖板上的一组电感元件相互并联作为其中一个LLC谐振转换器的谐振电感；每个电感元件均由磁芯与其上缠绕的电感线圈绕组组成；所述连板上设置有与电感元件对应的多个通槽，两组电感元件相靠近的一端均与相对应的通槽卡合，相远离的一端分别与两侧盖板的凸起侧面固定连接；每个通槽的内部均具有一对相向放置孔板，每一对孔板之间均安装有一个直流电机，每个直流电机上设有一个散热风扇，用于引导气流通过通槽并为通槽两端的电感元件降温；所述主板一和主板二相远离一侧底部均安装有并盒，每个并盒的内部空间与相邻的所述框盒连通并设置有防潮蜂窝板，用于使所述全桥LLC谐振转换器电路板保持干燥；每个所述电感元件的中部设置有包含固定螺栓的夹架，用于将电感元件可拆卸的安装于盖板上方；所述全桥LLC谐振转换器电路板上设置除谐振电感以外的其他电路元件；
所述框盒的外表面上设置有多个套管，套管的通孔使框盒内部空间与外部相联通，用于容纳与内部全桥LLC谐振转换器电路板相连接的导线；所述连板的通槽上方设置若干连线套管，所述连线套管的内部设有与所述直流电机线电连接并为其供电的导线；连线套管与连板之间通过固定螺栓可拆卸连接；
所述盖板的底部设置有滑块，所述主板一和主板二的上表面设置有滑槽，所述滑槽与相对应的滑块可滑动连接；
所述框盒上设置套管的上方位置设有可拆卸的接板二，每个接板二分别通过固定螺栓与相邻的主板一或主板二可拆卸连接；
所述主板一和主板二相靠近一侧的底部均安装有接板一，每个接板一分别与对应的主板一或主板二通过固定螺栓可拆卸连接，并用于将谐振转换器与充电桩机体固定；两个所述框盒的底部设有接电板，用于设置与全桥LLC谐振转换器电路板电连接的控制与通信接线端子。
2.如权利要求1所述的电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，其特征在于：所述直流电机上均设有连接架用于将其可拆卸的固定在通所述槽的内部。
3.如权利要求1所述的电动汽车快速直流充电用的全桥LLC谐振转换器，其特征在于：每个全桥LLC谐振转换器分别由一个LLC谐振转换器电路板和一组电感元件构成的外置谐振电感共同组成，具体包括依次电连接的整流滤波模块、高频全桥逆变模块、高频变压模块、快速整流滤波模块和负载。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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