CN117612839A - 一种车载集成变压器及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车载集成变压器及新能源汽车，涉及变压器技术领域，其中车载集成变压器，包括：底板、第一磁芯、第一电感绕组、第一变压器绕组、第二变压器绕组和第三变压器绕组，第一磁芯设置于底板上，包括与底板表面相平行的第一磁柱和第二磁柱；第一电感绕组绕设于第一磁柱上；第一变压器绕组绕设于第二磁柱上，且第一变压器绕组的首端引线与第一电感绕组的末端引线连接；第二变压器绕组绕设于第二磁柱上，并与第一变压器绕组之间形成第一磁路；第三变压器绕组设置于第一磁芯内，且环绕于第二变压器绕组设置，第三变压器绕组与第二变压器绕组之间存在间隙，并形成第二磁路。本申请能够减少生产成本，以及在汽车内的占用体积。

Description

一种车载集成变压器及新能源汽车

技术领域

本申请涉及变压器技术领域，特别涉及一种车载集成变压器及新能源汽车。

背景技术

现有技术中，通常在电动汽车内部设置相互独立的OBC(On-Board Charge，车载充电器)电源变压器和DC(Di rect Current，直流)电源变压器。在实际工作时，通过OBC电源变压器变压以给车载蓄电池充电，通过DC电源变压器实现车载蓄电池放电，由于OBC电源变压器和DC电源变压器相互独立，OBC电源变压器和DC电源变压器内的各电气器件不能共用，同时不同的变压器还涉及到对谐振电感的配套使用，对于不同的器件在生产时，都需要分开制作，每种选用不同形状的磁芯及材料，材料使用量增加，库存种类繁多，管理成本高，由于产品需要分开制作，每个器件需要独立一条产线，配备更多的管理及制作人员，人工成本及管理成本高。同时，OBC电源变压器和DC电源变压器在汽车上所占用的空间较大，导致整个电源的体积会大很多，也会导致重量会增加。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种车载集成变压器及新能源汽车，能够减少生产成本，以及在汽车内的占用体积。

第一方面，本申请提供了一种车载集成变压器，包括：

底板；

第一磁芯，所述第一磁芯设置于底板上，包括与所述底板表面相平行的第一磁柱和第二磁柱；

第一电感绕组，所述第一电感绕组绕设于所述第一磁柱上；

第一变压器绕组，所述第一变压器绕组绕设于所述第二磁柱上，且所述第一变压器绕组的首端引线与所述第一电感绕组的末端引线连接；

第二变压器绕组，所述第二变压器绕组绕设于所述第二磁柱上，并与所述第一变压器绕组之间形成第一磁路；

第三变压器绕组，所述第三变压器绕组设置于所述第一磁芯内，且环绕于所述第二变压器绕组设置，所述第三变压器绕组与所述第二变压器绕组之间存在间隙，并形成第二磁路。

根据本申请第一方面实施例的车载集成变压器，至少具有如下有益效果：第一磁芯设置在底板上，底板用于将第一磁芯固定汽车内部，第一磁芯包括与底板表面相平行的第一磁柱和第二磁柱，第一电感绕组作为OBC的输入谐振电感，其绕设于第一磁柱上，第一电感绕组的末端直接引线作为第一变压器绕组的首端，不需要做断线接线处理，使其一次绕制成型，第一变压器绕组与第二变压器绕组绕设于第二磁柱上，形成第一磁路，即车载OBC电源变压器，第一变压器绕组作为OBC电源变压器的原边绕组，第二变压器绕组作为OBC电源变压器的副边绕组；第三变压器绕组设置于第一磁芯内且环绕在第二变压器绕组的外侧，并与第二变压器绕组共同形成第二磁路，即DC电源变压器，在本申请提供的车载集成变压器中，第二变压器绕组作为OBC电源变压器的副边绕组的同时，也作为DC电源变压器的原边绕组，即为共用绕组，且输入谐振电感、OBC电源变压器和DC电源变压器均集成设置于同一个第一磁芯内，减小了产品的尺寸，也因工艺更简单，进而减少单独制作而产生的制作与材料成本，同时还减小了车载变压器在汽车内的占用体积。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第一磁柱包括若干个气隙磁柱，相邻的所述气隙磁柱之间通过中间镂空的陶瓷片连接，若干个所述气隙磁柱的外侧设有第一骨架，所述第一电感绕组绕设于所述第一骨架上。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第二磁柱的外侧套设有第二骨架，所述第一变压器绕组和所述第二变压器绕组均绕设于所述第二骨架上。

根据本申请第一方面的一些实施例，还包括第二磁芯和PFC电感绕组，所述第二磁芯设置于所述底板上且位于所述第一磁芯的一侧，所述第二磁芯包括至少一个第三磁柱，所述PFC电感绕组绕设于所述第三磁柱上，所述PFC电感绕组的输出端通过外围线路板与所述第一电感绕组的输入端连接。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第三磁柱的外侧套设有第三骨架，所述PFC电感绕组绕设于所述第三骨架上。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第三变压器绕组为双层铜箔绕组结构，包括第一铜箔绕组和第二铜箔绕组，所述第一铜箔绕组和所述第二铜箔绕组之间设有绝缘层。

根据本申请第一方面的一些实施例，还包括第三磁芯和第二电感绕组，所述第三磁芯设置于所述底板上且位于所述第一磁芯的另一侧，所述第三磁芯上设有第四磁柱，所述第二电感绕组绕设于所述第四磁柱上，所述第二电感绕组的输入端分别与所述第一铜箔绕组的第一输出端和第二铜箔绕组的第一输出端连接，所述第二电感绕组的输出端、所述第一铜箔绕组的第二输出端和第二铜箔绕组的第二输出端用于与外围线路板连接。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第一磁芯还包括三个第五磁柱，其中一个所述第五磁柱设置于所述第一磁柱和所述第二磁柱之间的一侧，另外两个所述第五磁柱分别设置于所述第一磁柱和所述第二磁柱的另一侧。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述第一变压器绕组和所述第二变压器绕组通过双线并绕、分层绕制或三明治绕制的方式绕设于所述第二磁柱上。

第二方面，本申请还提供了一种新能源汽车，包括如第一方面任意一项实施例所述的车载集成变压器。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一些实施例提供的车载集成变压器的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的车载集成变压器的分解示意图；

图3为本申请一些实施例提供的车载集成变压器的电路示意图。

附图标号如下：

底板100；第一磁芯200；第一磁柱210；气隙磁柱211；第一骨架212；第二磁柱220；第二骨架221；第五磁柱230；第一电感绕组300；第一变压器绕组400；第二变压器绕组500；第三变压器绕组600；第一铜箔绕组610；第二铜箔绕组620；第二磁芯710；第三磁柱711；PFC电感绕组720；第三骨架730；第三磁芯810；第四磁芯811；第二电感绕组820。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

随着科学技术的进步以及电子技术的发展，越来越多的电子设备需使用变压器元件，随着电动汽车行业的蓬勃发展，车载电子设备呈小型化、集成化、高功率密度化的趋势。特别是车载OBC充电机和车载DC输出，作为整个电动汽车的电能转换核心部件，迫切需求小型化、高度集成化。

现有技术中，通常在电动汽车内部设置相互独立的OBC电源变压器和DC电源变压器。在实际工作时，通过OBC电源变压器变压以给车载蓄电池充电，通过DC电源变压器实现车载蓄电池放电，由于OBC电源变压器和DC电源变压器相互独立，OBC电源变压器和DC电源变压器内的各电气器件不能共用，同时不同的变压器还涉及到对谐振电感的配套使用，对于不同的器件在生产时，都需要分开制作，每种选用不同形状的磁芯及材料，材料使用量增加，库存种类繁多，管理成本高，由于产品需要分开制作，每个器件需要独立一条产线，配备更多的管理及制作人员，人工成本及管理成本高。同时，OBC电源变压器和DC电源变压器在汽车上所占用的空间较大，导致整个电源的体积会大很多，也会导致重量会增加。

基于此，本申请提供了一种车载集成变压器及新能源汽车解决上述的技术问题，下面对本申请提供的技术方案进行一一详细的赘述。

第一方面，参照图1至图3，本申请提供了一种车载集成变压器，包括：底板100、第一磁芯200、第一电感绕组300、第一变压器绕组400、第二变压器绕组500和第三变压器绕组600，第一磁芯200设置于底板100上，包括与底板100表面相平行的第一磁柱210和第二磁柱220；第一电感绕组300绕设于第一磁柱210上；第一变压器绕组400绕设于第二磁柱220上，且第一变压器绕组400的首端引线与第一电感绕组300的末端引线连接；第二变压器绕组500绕设于第二磁柱220上，并与第一变压器绕组400之间形成第一磁路；第三变压器绕组600设置于第一磁芯200内，且环绕于第二变压器绕组500设置，第三变压器绕组600与第二变压器绕组500之间存在间隙，并形成第二磁路。

第一磁芯200设置在底板100上，底板100用于将第一磁芯200固定汽车内部，第一磁芯200包括与底板100表面相平行的第一磁柱210和第二磁柱220，第一电感绕组300作为OBC的输入谐振电感，其绕设于第一磁柱210上，第一电感绕组300的末端直接引线作为第一变压器绕组400的首端，不需要做断线接线处理，使其一次绕制成型，第一变压器绕组400与第二变压器绕组500绕设于第二磁柱220上，形成第一磁路，即车载OBC电源变压器，第一变压器绕组400作为OBC电源变压器的原边绕组，第二变压器绕组500作为OBC电源变压器的副边绕组；第三变压器绕组600设置于第一磁芯200内且环绕在第二变压器绕组500的外侧，并与第二变压器绕组500共同形成第二磁路，即DC电源变压器，在本申请提供的车载集成变压器中，第二变压器绕组500作为OBC电源变压器的副边绕组的同时，也作为DC电源变压器的原边绕组，即为共用绕组，且输入谐振电感、OBC电源变压器和DC电源变压器均集成设置于同一个第一磁芯200内，减小了产品的尺寸，也因工艺更简单，进而减少单独制作而产生的制作与材料成本，同时还减小了车载变压器在汽车内的占用体积。

参照图2，可以理解的是，第一磁柱210包括若干个气隙磁柱211，相邻的气隙磁柱211之间通过中间镂空的陶瓷片连接，若干个气隙磁柱211的外侧设有第一骨架212，第一电感绕组300绕设于第一骨架212上。在OBC的输入谐振电感的第一电感绕组300通过多个分段的气隙磁柱211调整电感量，分段气隙能是涡流损耗变低，每段气隙使用陶瓷片(不局限于陶瓷片)，使气隙处涡流损耗产生的热量能更好的导出，提升产品效率。同时，第一骨架212能够起到限制第一电感绕组300的绕制形状的作用，还能对第一电感绕组300起到限位的作用，避免外部环境的抖动导致第一电感绕组300在第一磁柱210上偏移。

参照图1和图2，可以理解的是，第二磁柱220的外侧套设有第二骨架221，第一变压器绕组400和第二变压器绕组500均绕设于第二骨架221上。第二骨架221能够起到限制第一变压器绕组400和第二变压器绕组500的绕制形状的作用，还能对第一变压器绕组400和第二变压器绕组500起到限位的作用，避免外部环境的抖动导致第一变压器绕组400和第二变压器绕组500在第二磁柱220上偏移。

参照图1和图2，可以理解的是，本申请提供的车载集成变压器还包括第二磁芯710和PFC(Power Factor Correct ion，功率因数校正)电感绕组720，第二磁芯710设置于底板100上且位于第一磁芯200的一侧，第二磁芯710包括至少一个第三磁柱711，PFC电感绕组720绕设于第三磁柱711上，PFC电感绕组720的输出端通过外围线路板与第一电感绕组300的输入端连接。在本申请中，第二磁芯710呈口字形，即第二磁芯710包括两个第三磁柱711，PFC电感绕组720依次绕设于两个第三磁柱711上，产品灌了导热胶后能使胶水能充分与第二磁芯710、PFC电感绕组720接触，导走产生的热量。PFC电感绕组720对输入电流起到滤波作用，电流经过PFC电感绕组720后输出至外围线路板的输入端，对输入的电流进行处理，随后电路板的输入端将处理后的电流输入至第一电感绕组300中，将第二磁芯710和第一磁芯200设置在同一个底板100上，将PFC电感、输入谐振电感、OBC电源变压器和DC电源变压器同时集成在一起，进一步减少了汽车内部电子器件的占用体积。

参照图2，可以理解的是，第三磁柱711的外侧套设有第三骨架730，PFC电感绕组720绕设于第三骨架730上。第三骨架730能够起到限制PFC电感绕组720的绕制形状的作用，还能对PFC电感绕组720起到限位的作用，避免外部环境的抖动导致PFC电感绕组720在第三磁柱711上偏移。

参照图3，可以理解的是，第三变压器绕组600为双层铜箔绕组结构，包括第一铜箔绕组610和第二铜箔绕组620，第一铜箔绕组610和第二铜箔绕组620之间设有绝缘层。第一变压器绕组400和第二变压器绕组500采用漆包线制成，第一变压器绕组400和第二变压器绕组500的多股线线径最小可做0.05mm，最大可做0.2mm，股数从10-10000可根据实际需要调整，第三变压器绕组600的第一铜箔和第二铜箔可以根据实际电流密度更改所需宽度及厚度。第一铜箔绕组610和第二铜箔绕组620可以是采用注塑的方式一体成型，本申请对此不做限定，注塑的铜片不易变形，又能保证与磁芯之间的耐压，铜箔因直接位于原边绕组的正上方，使其漏感紧密结构，效率更高，也不会出现偏流现象。

参照图1至图3，可以理解的是，本申请提供的车载集成变压器还包括第三磁芯810和第二电感绕组820，第三磁芯810设置于底板100上且位于第一磁芯200的另一侧，第三磁芯810上设有第四磁柱，第二电感绕组820绕设于第四磁柱上，第二电感绕组820的输入端分别与第一铜箔绕组610的第一输出端和第二铜箔绕组620的第一输出端连接，其中，第一铜箔绕组610的第一输出端和第二铜箔绕组620的第一输出端可以通过一块汇流铜排焊接在一起，第二电感绕组820的输出端、第一铜箔绕组610的第二输出端和第二铜箔绕组620的第二输出端用于与外围线路板连接。在本申请的实施例中，第三磁芯810采用截面积较大的E型磁芯，较大的截面积更利于磁芯的导热效果。在DC电源变压器中，作为副边绕组的第三变压器绕组600的输出端连接至第二电感绕组820，对输出的电压进行过滤，以提高输出电压的稳定性。同时，将第三磁芯810设置于底板100上，使得PFC电感、输入谐振电感、OBC电源变压器、DC电源变压器和输出电感五合一集成在同一个底板100上，提高了汽车内电子元器件的集成化，进一步减少了汽车内部电子器件的占用体积，减少单独制作而产生的制作与材料成本。

需要说明的是，PFC电感绕组720及第二电感绕组820可使用扁平线或铜箔制作，规格按照实际所需调整，在本申请对此不做限定。

参照图2，可以理解的是，第一磁芯200还包括三个第五磁柱230，其中一个第五磁柱230设置于第一磁柱210和第二磁柱220之间的一侧，另外两个第五磁柱230分别设置于第一磁柱210和第二磁柱220的另一侧。即第一磁芯200为由一个第一磁柱210、一个第二磁柱220和三个第五磁柱230组成的五柱磁芯，第五磁柱230设置于第一磁柱210和第二磁柱220的两侧，能够防止第一磁柱210和第二磁柱220产生的磁场对其他电子元器件造成干扰，提高本申请提供的车载集成变压器整体工作时的稳定性。

可以理解的是，第一变压器绕组400和第二变压器绕组500通过双线并绕、分层绕制或三明治绕制的方式绕设于第二磁柱220上。第一变压器绕组400和第二变压器绕组500，使OBC电源变压器的原边和副边能够紧密结合，达到比较小的漏感，减小绕组间的损耗，使其效率最大化。

第二方面，本申请还提供了一种新能源汽车，包括如第一方面任意一项实施例的车载集成变压器。其中车载集成变压器的具体技术方案可以在第一方面的实施例中已经详细说明，在此不再进行重复赘述。应用了第一方面的车载集成变压器，新能源汽车能够减小内部OBC电源变压器和DC电源变压器的尺寸，也因工艺更简单，进而减少单独制作而产生的制作与材料成本，同时还减小了车载变压器在汽车内的占用体积。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.一种车载集成变压器，其特征在于，包括：

底板；

第一磁芯，所述第一磁芯设置于底板上，包括与所述底板表面相平行的第一磁柱和第二磁柱；

第一电感绕组，所述第一电感绕组绕设于所述第一磁柱上；

第一变压器绕组，所述第一变压器绕组绕设于所述第二磁柱上，且所述第一变压器绕组的首端引线与所述第一电感绕组的末端引线连接；

第二变压器绕组，所述第二变压器绕组绕设于所述第二磁柱上，并与所述第一变压器绕组之间形成第一磁路；

第三变压器绕组，所述第三变压器绕组设置于所述第一磁芯内，且环绕于所述第二变压器绕组设置，所述第三变压器绕组与所述第二变压器绕组之间存在间隙，并形成第二磁路。

2.根据权利要求1所述车载集成变压器，其特征在于，所述第一磁柱包括若干个气隙磁柱，相邻的所述气隙磁柱之间通过中间镂空的陶瓷片连接，若干个所述气隙磁柱的外侧设有第一骨架，所述第一电感绕组绕设于所述第一骨架上。

3.根据权利要求1所述车载集成变压器，其特征在于，所述第二磁柱的外侧套设有第二骨架，所述第一变压器绕组和所述第二变压器绕组均绕设于所述第二骨架上。

4.根据权利要求1所述的车载集成变压器，其特征在于，还包括第二磁芯和PFC电感绕组，所述第二磁芯设置于所述底板上且位于所述第一磁芯的一侧，所述第二磁芯包括至少一个第三磁柱，所述PFC电感绕组绕设于所述第三磁柱上，所述PFC电感绕组的输出端通过外围线路板与所述第一电感绕组的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的车载集成变压器，其特征在于，所述第三磁柱的外侧套设有第三骨架，所述PFC电感绕组绕设于所述第三骨架上。

6.根据权利要求1所述车载集成变压器，其特征在于，所述第三变压器绕组为双层铜箔绕组结构，包括第一铜箔绕组和第二铜箔绕组，所述第一铜箔绕组和所述第二铜箔绕组之间设有绝缘层。

7.根据权利要求6所述的车载集成变压器，其特征在于，还包括第三磁芯和第二电感绕组，所述第三磁芯设置于所述底板上且位于所述第一磁芯的另一侧，所述第三磁芯上设有第四磁柱，所述第二电感绕组绕设于所述第四磁柱上，所述第二电感绕组的输入端分别与所述第一铜箔绕组的第一输出端和第二铜箔绕组的第一输出端连接，所述第二电感绕组的输出端、所述第一铜箔绕组的第二输出端和第二铜箔绕组的第二输出端用于与外围线路板连接。

8.根据权利要求1所述的车载集成变压器，其特征在于，所述第一磁芯还包括三个第五磁柱，其中一个所述第五磁柱设置于所述第一磁柱和所述第二磁柱之间的一侧，另外两个所述第五磁柱分别设置于所述第一磁柱和所述第二磁柱的另一侧。

9.根据权利要求1所述的车载集成变压器，其特征在于，所述第一变压器绕组和所述第二变压器绕组通过双线并绕、分层绕制或三明治绕制的方式绕设于所述第二磁柱上。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的车载集成变压器。