CN119421316A - 一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆，涉及电力电子技术领域。功率变换装置包括电路板、功率模块和集成磁器件。集成磁器件和功率模块分别与电路板电连接，功率模块与电路板设置于集成磁器件的同一侧。集成磁器件包括散热壳体和多个磁器件。散热壳体内设有多个收容腔，至少包括第一收容腔和第二收容腔。前述多个器件至少包括第一磁器件和第二磁器件。第一磁器件位于第一收容腔，第二磁器件位于第二收容腔。本申请的集成磁器件将多个磁器件集中设置，可实现磁器件的一体化散热，进而提高磁器件损耗密度，以降低功率变换装置的损耗。

Description

一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及到一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆。
背景技术
近年来，随着人们对节能和环保要求的提高，新能源汽车占市场的比例也逐年升高。车载充电机(on board charger，OBC)是新能源汽车中电力系统的重要组成部分，用于将充电桩的电能充入到电动车辆的动力电池中。OBC主要具有整流充电、直流输出和车用配电等功能。OBC包括功率因素矫正(power factor correction，PFC)模块、直流-直流变换(direct current-direct current converter，DC-DC)模块和LLC(inductanceinductance capacitance)模块等，这些模块的磁器件配合功率管在OBC内充当电压变比等功能。
随着OBC长时间工作，OBC的磁器件会产生热量。然而，由于磁器件分布较为分散，磁器件的散热效率较低，导致OBC的内部温度较高，从而影响磁器件以及其他器件的工作效率，甚至对磁器件和其他器件造成损耗。并且，磁器件的分散布局不利于OBC的高密化和集成化的发展。
发明内容
本申请提供了一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆，以实现功率变换装置内磁器件的集成化布局，从而实现磁器件的一体化散热，进而提高功率变换装置内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置的损耗。
第一方面，本申请提供了一种功率变换装置。功率变换装置包括电路板、功率模块和集成磁器件，集成磁器件和功率模块分别与电路板电连接，并且功率模块和电路板设置在集成磁器件的同一侧。具体的，集成磁器件包括散热壳体和多个磁器件。散热壳体内设置有挡墙。挡墙将散热壳体的内部空间分隔为多个收容腔。前述多个收容腔可至少包括第一收容腔和第二收容腔。上述多个磁器件至少包括第一磁器件和第二磁器件。在散热壳体内，第一磁器件放置于第一收容腔内，第二磁器件放置于第二收容腔内。
在本申请的功率变换装置中，集成磁器件将多个磁器件集中设置在散热壳体内，可使多个磁器件的热量通过散热壳体进行集中散热。该集成磁器件一方面可以实现磁器件的集成化布局，另一方面可以实现磁器件的一体化散热，从而提高功率变换装置内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置的损耗。
在一个可能的实现方式中，挡墙的导热系数小于散热壳体的导热系数，从而可引导磁器件的热量传递给散热壳体，并减小相邻两个收容腔的磁器件之间的热传递。挡墙可以与散热壳体采用不同的材料，具体的，挡墙可以采用导热系数低的材料制成，例如采用塑胶件制成，以降低制作成本。在该技术方案中，挡墙可以与散热壳体可拆卸连接。或者，在另一个可能的实现方式中，挡墙也可以与散热壳体为一体成型结构，因此，磁器件的热量也可以通过挡墙传递至散热壳体，从而增大散热面积。
在一个可能的实现方式中，在上述多个收容腔的内壁设置有至少一个散热凸起。前述至少一个散热凸起中的一个散热凸起对应第一磁器件或第二磁器件的一个凹陷，这样可以缩短凹陷区域与内壁之间的导热路径，使磁器件的外表面与内壁之间的导热路径较为均匀。
在一个可能的实现方式中，在上述多个收容腔中，每个收容腔内的磁器件的表面与每个收容腔的内壁之间的距离的小于或等于设定阈值，从而缩小磁器件与散热壳体的导热路径，以降低散热热阻，同时可以减少灌封胶的用量，从而降低成本。在一个具体的技术方案中，该设定阈值可以设置为4毫米。
在一个可能的实现方式中，上述多个收容腔的内壁设有多个散热齿，多个散热齿呈阵列分布。前述多个散热齿可以增加散热壳体与磁器件之间的散热面积，进一步提高散热效率。
在一个可能的实现方式中，第一磁器件的高热损耗区域沿远离第二收容腔的方向设置，第二磁器件的高损耗区域沿远离第一收容腔的方向设置。这样，磁器件的低热损耗区域靠近散热壳体的中心位置放置，磁器件的高热损耗区域靠近散热壳体的外周放置，实现低温内聚、高温外置的布局，从而可以使磁器件的大部分热量能够直接通过散热壳体传递出去，以降低磁器件之间的热耦合。
在一个可能的实现方式中，功率变换装置可以包括车载充电机。具体的，第一磁器件包括DC-DC变压器和DC-DC电感，第二磁器件包括LLC变压器和LLC电感。该技术方案可以实现车载充电机的DC-DC磁器件和LLC磁器件的集成化布局和一体化散热。
在一个可能的实现方式中，DC-DC变压器的热损耗小于DC-DC电感的热损耗，DC-DC变压器沿靠近第二收容腔的方向设置，DC-DC电感位于DC-DC变压器的背离第二收容腔的一侧。LLC变压器的热损耗小于LLC电感的热损耗，LLC变压器沿靠近第一收容腔的方向放置，LLC电感位于LLC变压器的背离第一收容腔的一侧。在第一收容腔和第二收容腔内，热损耗较小的磁器件靠近散热壳体的中心位置放置，热损耗较高的磁器件靠近散热壳体的外周放置，实现低温内聚、高温外置的布局，从而可以使磁器件的大部分热量能够直接通过散热壳体传递出去，以降低磁器件之间的热耦合。
在一个可能的实现方式中，功率变换装置还包括DC-DC变换器和电源分配单元(power distribution unit，PDU)，DC-DC变换器和PDU分别位于集成磁器件的周侧。该技术方案中的功率变换装置可以集成OBC、DC-DC变换器以及PDU，有利于动力总成的集成化和轻量化。
在一个可能的实现方式中，功率变换装置还包括相对设置的第一冷却板和第二冷却板。第一冷却板设有第一冷却流道，第二冷却板设有第二冷却流道。电路板位于第一冷却板与第二冷却板之间。功率模块位于第二冷却板与电路板之间，集成磁器件位于第一冷却板与电路板之间。在该技术方案中，集成磁器件可通过第一冷却板进行散热，功率模块可通过第二冷却板进行散热，从而将功率变换装置内的热量传递至外部。
当然，集成磁器件可以与多个冷却板进行散热，以增大散热效率。在另一个可能的实现方式中，功率变换装置还包括相对设置的第一冷却板和第二冷却板。第一冷却板设有第一冷却流道，第二冷却板设有第二冷却流道。电路板位于第二冷却板背离第一冷却板的一侧。功率模块位于电路板与第二冷却板之间，集成磁器件位于第一冷却板与第二冷却板之间。因此，集成磁器件可通过第一冷却板和第二冷却板进行散。
在一个可能的实现方式中，第一冷却板可以为功率变换装置的外壳的一部分。具体的，功率变换装置还可包括盖板和多个侧板。盖板与第一冷却板相对设置。前述多个侧板依次连接并位于盖板和第一冷却板之间。盖板、前述多个侧板和第一冷却板围合成功率变换装置的外壳，电路板、功率模块、集成磁器件和第二冷却板位于外壳内。第二冷却板位于集成磁器件与盖板之间，散热壳体固定连接于第一冷却板朝向盖板的一侧表面。在该技术方案中，进一步，散热壳体还可以与第一冷却板可拆卸连接，这样可将集成磁器件整体拆卸，以维护或更换。
在一个可能的实现方式中，散热壳体与第一冷却板之间设有导热垫，导热垫的导热系数大于挡墙的导热系数。散热壳体的热量通过导热垫传递给外壳，从而增大散热速率。
在另一个可能的实现方式中，第一冷却板也可以相对于功率变换装置的外壳独立设置。功率变换装置还可包括底壳和盖板，盖板盖合底壳。电路板、功率模块、集成磁器件和第二冷却板位于底壳内。第一冷却板固定连接于底壳背离盖板的一侧，第二冷却板位于集成磁器件与盖板之间。在该技术方案中，进一步，散热壳体还可以与底壳为一体结构，即散热壳体的底板可以为底壳的一部分，这样可以减小功率变换装置的高度尺寸。
在一个可能的实现方式中，上述多个收容腔中的至少一个收容腔朝向第一冷却板的一侧包括一个通孔，上述至少一个收容腔中的磁器件部分伸出通孔。磁器件伸出散热壳体，可以缩短磁器件与第一冷却流道之间的导热距离，从而降低散热热阻，同时散热壳体的材料用量减少，可降低成本。
在本申请的功率变换器中，上述多个磁器件的具体数量不限于两个，并且这些磁器件均可以相互独立放置于不同的收容腔内。在一个可能的实现方式中，当功率变换装置为车载充电机时，上述多个收容腔还可以包括第三收容腔，第一收容腔和第二收容腔分别与第三收容腔相邻设置。上述多个磁器件还可以包括第三磁器件，第三收容腔用于容纳第三磁器件，第三磁器件为PFC磁器件。
在一个可能的实现方式中，第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔三者的开口朝向相同，可以便于磁器件的安装与拆卸。并且，第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔呈品字形排列，可以实现散热壳体的小型化。在另一个可能的实现方式中，第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔中的至少两个收容腔的开口朝向不同。在该技术方案中，散热壳体具有不同的开口，从而可以根据实际应用场景，从不同方向对磁器件进行安装和拆卸。
在一个可能的实现方式中，第一收容腔与第一磁器件之间、以及第二收容腔与第二磁器件之间分别填充有灌封胶，灌封胶的导热系数大于挡墙的导热系数。灌封胶不仅可以将磁器件固定在散热壳体内，还可以将磁器件的热量传递给散热壳体。
第二方面，本申请提供了一种动力总成。动力总成包括电机、减速器和第一方面的功率变换装置。其中，电机与功率变换装置连接，电机与减速连接。该动力总成中，功率变换装置可以向电机提供电能，使电机能够运转。减速器的输入轴与电机的输出轴传动连接，用于传动电机的动能。其中，功率变换装置的集成磁器件可实现磁器件的集成化布局以及一体化散热，从而提高功率变换装置内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置的损耗，进而提高动力总成的工作效率。
第三方面，本申请提供了一种电动车辆。电动车辆包括动力电池和上述第二方面的动力总成。动力总成的功率变换装置用于向动力电池充电，动力电池用于向动力总成提供直流电。在本申请的电动车辆中，功率变换装置内部的损耗较小，可改善功率变换装置向动力电池充电的效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电动车辆的充电示意图；
图2为本申请实施例提供的电动车辆的动力系统示意图；
图3为本申请实施例提供的功率变换装置的一示意图；
图4为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图；
图5为本申请实施例提供的集成磁器件的一示意图；
图6为本申请实施例提供的集成磁器件的另一示意图；
图7为本申请实施例提供的集成磁器件的一爆炸示意图；
图8为本申请实施例提供的散热壳体的一示意图；
图9为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的一布局示意图；
图10为本申请实施例提供的集成磁器件的另一爆炸示意图；
图11为图8中散热壳体与第三磁器件沿A-A方向的一截面示意图；
图12为图8中散热壳体与第二磁器件沿B-B方向的一截面示意图；
图13为本申请实施例提供的散热壳体与磁器件的另一爆炸示意图；
图14为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图；
图15为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图；
图16为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图；
图17为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图；
图18为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图；
图19为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图；
图20为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图；
图21为本申请实施例提供的散热壳体的另一示意图；
图22为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图。
附图标记：
10-电动车辆
11-动力电池
12-动力总成
20-功率变换装置
21-外壳
22-电路板
23-功率模块
24-集成磁器件
25-DC-DC变换器
26-PDU
211-底壳
212-盖板
213-第一冷却板
214-第二冷却板
215-导热垫
241-散热壳体
242-第一磁器件
243-第二磁器件
244-第三磁器件
2411-第一收容腔
2412-第二收容腔
2413-第三收容腔
2414-挡墙
2415-散热凸起
2416-散热齿
2417-第一通孔
2418-第二通孔
2419-第三通孔
2421-DC-DC变压器
2422-DC-DC电感
2431-LLC变压器
2432-LLC电感
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
为了方便理解本申请实施例提供的功率变换装置、功率总成以及电动车辆，下面说明一下其应用场景。随着电动车辆技术发展的逐渐成熟，用户对于电动车辆性能的要求也越来越高。图1为本申请实施例提供的电动车辆的充电示意图，图2为本申请实施例提供的电动车辆的动力系统示意图。如图1和图2所示，电动车辆10包括动力电池11和动力总成12。动力总成12可以包括功率变换装置20、电机和减速器。进一步，功率变换装置20可以包括电机控制器(motor control unit，MCU)、OBC、DC-DC变换器和PDU中的至少一者。其中，电机控制器(motor control unit，MCU)可以用于控制电机。OBC用于与充电桩连接，并向动力电池11充电。动力电池11用于向电动车辆10提供电能。在电动车辆10中，动力电池11充电问题是决定电动车辆10性能和用户体验的关键问题。目前，电动车辆10中动力电池11充电的方式主要包括快充和慢充。其中，快充为直流充电桩将直流电(direct current，DC)直接给动力电池11充电。慢充为交流充电桩将交流电(alternating current，AC)直接接入电动车辆10，通过OBC将交流电变换为直流电之后，再给动力电池11充电。具体的，功率变换装置20包括多个磁器件。例如，OBC包括PFC电路、DC-DC电路和LLC谐振电路，每个电路包括至少一个磁器件。其中，PFC电路将接入的交流电变换为直流电之后，DC-DC电路和LLC谐振电路将来自PFC电路的直流电变换为高压直流电为动力电池11充电。
本申请中，OBC用于将充电桩的直流电变换为交流电，并供给动力电池11进行充电。动力电池11也可以向OBC提供直流电，经过OBC变换为交流电，以供给外部交流用电设备，例如在车辆应急救援场景下对其他车辆进行充电，或者对小型电子设备进行充电。当然，OBC还可以将动力电池11的直流电输出给DC-DC变换器。DC-DC变换器可以输出9V～16V的低压直流电，以供车载蓄电池充电(例如12V蓄电池)。PDU可以分别与动力电池11、OBC、DC-DC变换器、MCU等部件连接，以对这些部件进行电源分配，保证整车用电安全。
目前的功率变换装置中，以OBC为示例，PFC电路、DC-DC电路和LLC谐振电路各自包括至少一个磁器件。例如，PFC电路包括PFC电感，DC-DC磁器件包括DC-DC电感和DC-DC变压器，LLC谐振电路包括LLC电感和LLC变压器。然而，这些磁器件分散在OBC内。当OBC长时间处于工作状态时，磁器件会逐渐产生热量，使得OBC内部多个位置的热量较高。
鉴于此，本申请提供了一种功率变换装置、动力总成以及电动车辆，以实现功率变换装置内磁器件的集成化布局，从而实现磁器件的一体化散热，进而提高功率变换装置内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置的损耗。
需要说明的是，以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本文中，“顶”、“底”、“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。
本申请的电动车辆10中，动力总成12可以采用叠放式结构。例如，减速器的输入轴与电机的输出轴连接，功率变换装置20叠放在电机和减速器的顶部。MCU与动力电池11连接，可用于将动力电池11的直流电变换为交流电，并输出给电机。电机将电能转换为动能，并通过减速器驱动电动车辆10行驶。
图3为本申请实施例提供的功率变换装置的一示意图，图4为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图。如图3和图4所示，功率变换装置20包括外壳21，以及放置于外壳21内的电路板22、功率模块23和集成磁器件24，功率模块23和集成磁器件24分别与电路板22电连接，并且功率模块23和集成磁器件24可以通过电路板22电连接。功率模块23和电路板22设置在集成磁器件24的同一侧。
集成磁器件24包括散热壳体241和多个磁器件，散热壳体241用于容纳前述多个磁器件。散热壳体241内设置有挡墙2414，挡墙2414将散热壳体241的内部空间分隔为多个收容腔。前述多个收容腔可至少包括两个收容腔。上述多个磁器件至少包括两个磁器件。
图5为本申请实施例提供的集成磁器件的一示意图。如图5所示，在一个实施例中，上述多个收容腔包括第一收容腔2411和第二收容腔2412，上述多个磁器件包括第一磁器件242和第二磁器件243。在散热壳体241内，第一磁器件242放置于第一收容腔2411内，第二磁器件243放置于第二收容腔2412内。
在上述实施例中，第一磁器件242和第二磁器件243集中设置在散热壳体241内，并且可以采用灌封胶填充第一磁器件242与第一收容腔2411的内壁之间的间隙、以及第二磁器件243与第二收容腔2412的内壁之间的间隙，从而将第一磁器件242和第二磁器件243固定在散热壳体241内。并且，第一收容腔2411和第二收容腔2412通过挡墙2414分隔，降低第一磁器件242和第二磁器件243之间的热耦合，并且可以减少灌封胶的用量，从而降低成本。本申请的集成磁器件24一方面可以实现磁器件的集成化布局，另一方面可以实现磁器件的一体化散热，从而提高功率变换装置20内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置20的损耗。
在上述实施例中，灌封胶的导热系数大于挡墙2414的导热系数。灌封胶不仅可以将磁器件固定在散热壳体241内，还可以将磁器件的热量传递给散热壳体241。
另外，挡墙2414与散热壳体241可以采用不同的材料制成。具体的，挡墙2414的导热系数可以小于散热壳体241的导热系数，从而可引导磁器件的热量传递给散热壳体241，并减小相邻两个收容腔的磁器件之间的热传递。挡墙2414可以采用导热系数低的材料制成，例如可采用塑胶件制成，以降低成本。
在一些实施例中，第一磁器件242的高热损耗区域沿远第二收容腔2412的方向设置，第二磁器件243的高损耗区域沿远离第一收容腔2411的方向设置。这样，第一磁器件242和第二磁器件243的低热损耗区域靠近散热壳体241的中心位置放置，第一磁器件242和第二磁器件243的高热损耗区域靠近散热壳体241的外周放置，实现低温内聚、高温外置的布局，从而可以使第一磁器件242和第二磁器件243的大部分热量能够直接通过散热壳体241传递出去，以降低第一磁器件242和第二磁器件243之间的热耦合。例如，在一个实施例中，第一磁器件242可以包括DC-DC变压器2421和DC-DC电感2422，第二磁器件243包括LLC变压器2431和LLC电感2432。在实际应用中，如果电感的热损耗可以小于变压器的热损耗，DC-DC电感2422和LLC电感2432可以放置在散热壳体241的中心位置，DC-DC变压器2421和LLC变压器2431放置在散热壳体241的外周位置。如果电感的热损耗可以大于变压器的热损耗，DC-DC电感2422和LLC电感2432可以放置在散热壳体241的外周位置，DC-DC变压器2421和LLC变压器2431放置在散热壳体241的中心位置。
在本申请的实施例中，功率变换装置20的多个磁器件的具体数量不限，散热壳体241可以对应这些磁器件设置收容腔，使这些磁器件相互独立的放置在单个收容腔内，从而将这些磁器件相互隔离。
下面以OBC为示例对功率变换装置20的具体结构进行说明。图6为本申请实施例提供的集成磁器件的另一示意图，图7为本申请实施例提供的集成磁器件的一爆炸示意图，图8为本申请实施例提供的散热壳体的一示意图，图9为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的一布局示意图。如图6至图9所示，前述多个收容腔可包括第一收容腔2411、第二收容腔2412和第三收容腔2413。其中，第一收容腔2411、第二收容腔2412和第三收容腔2413两两相邻设置。上述多个磁器件包括第一磁器件242、第二磁器件243和第三磁器件244。第一磁器件242容纳于第一收容腔2411内，第二磁器件243容纳于第二收容腔2412内，第三磁器件244容纳于第三收容腔2413内。具体的，在OBC中，第一磁器件242可以包括DC-DC变压器2421和DC-DC电感2422，第二磁器件243包括LLC变压器2431和LLC电感2432，第三磁器件244包括PFC磁器件。OBC的多个磁器件集中放置，以实现磁器件的集成化布局和一体化散热。
需要说明的是，该实施例中三个磁器件和三个收容腔仅为了示意OBC的结构，并不限制磁器件的数量和收容腔的数量仅只有三个。当散热壳体241中容纳有MCU、DC-DC变换器和/或PDU的磁器件时，收容腔的具体数量根据需要放置的磁器件数量进行设置。
如图7所示，上述挡墙2414可以与散热壳体241为一体成型结构，因此，磁器件的热量也可以通过挡墙2414传递至散热壳体241，从而增大散热面积。图10为本申请实施例提供的集成磁器件的另一爆炸示意图。如图10所示，挡墙2414也可以与散热壳体241可拆卸连接。
图11为图8中散热壳体与第三磁器件沿A-A方向的一截面示意图，图12为图8中散热壳体与第二磁器件沿B-B方向的一截面示意图。如图11和图12所示，在一些实施例中，上述多个收容腔中的至少一个收容腔的内壁设置有至少一个散热凸起2415。前述至少一个散热凸起2415中的一个散热凸起2415对应磁器件的一个凹陷，这样可以缩短凹陷区域与内壁之间的导热路径，使磁器件的外表面与内壁之间的导热路径较为均匀，从而可以缩小磁器件与散热壳体241的导热路径，以降低散热热阻，同时可以减少灌封胶的用量，从而降低成本。
在上述多个收容腔中，每个收容腔内的磁器件的表面与每个收容腔的内壁之间的距离的小于或等于设定阈值，从而缩小磁器件与散热壳体241的导热路径，以降低散热热阻，同时可以减少灌封胶的用量，从而降低成本。在一个具体的实施例中，该设定阈值可以设置为4毫米，即磁器件的表面与相应的收容腔的内壁之间的距离小于或等于4毫米。
图13为本申请实施例提供的散热壳体与磁器件的另一爆炸示意图。如图13所示，在一个实施例中，上述多个收容腔中的至少一个收容腔的内壁设有多个散热齿2416，多个散热齿2416呈阵列分布。前述多个散热齿2416可以增加散热壳体241与磁器件之间的散热面积，进一步提高散热效率。在本申请中，散热齿2416的形状不作具体限制，例如散热齿2416的形状可以为柱形、锥形或其他不规则形状。
在本申请中，上述三个磁器件的热损耗不同，在功率变换装置20工作时各磁器件的温度也不同。具体的，在OBC中，DC-DC变压器2421的热损耗可以小于DC-DC电感2422的热损耗。图14为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图。如图9和图14所示，DC-DC变压器2421与第二收容腔2412相邻放置并且与第三收容腔2413相邻放置。在第一收容腔2411内，热损耗较小的DC-DC变压器2421靠近散热壳体241的中心位置放置，热损耗较高的DC-DC电感2422靠近散热壳体241的外周放置，从而可以实现低温内聚、高温外置的布局，使DC-DC电感2422的大部分热量能够直接通过散热壳体241传递出去，以降低磁器件之间的热耦合。
类似的，LLC变压器2431的热损耗可以小于LLC电感2432的热损耗。图15为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图，图16为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图。如图9、图15和图16所示，LLC变压器2431与第一收容腔2411相邻放置并且与第三收容腔2413相邻放置。在第二收容腔2412内，热损耗较小的LLC变压器2431靠近散热壳体241的中心位置放置，热损耗较高的LLC电感2432靠近散热壳体241的外周放置，从而可以实现低温内聚、高温外置的布局，使LLC电感2432的大部分热量能够直接通过散热壳体241传递出去，以降低磁器件之间的热耦合。
上述低温内聚、高温外置的布局，可以提高功率变换装置20内部的磁器件损耗密度，以降低功率变换装置20的损耗，进而可改善功率变换装置20向动力电池11充电的效率。
当然，通过调节磁器件的损耗分配，也可以使变压器与电感的温度变化。图17为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图。如图15、图16和图17所示，DC-DC电感2422的热损耗小于DC-DC变压器2421的热损耗。DC-DC电感2422与第二收容腔2412相邻放置并且与第三收容腔2413相邻放置。如图17所示，LLC变压器2431的热损耗可以大于LLC电感2432的热损耗。LLC电感2432与第一收容腔2411相邻放置并且与第三收容腔2413相邻放置。
如图7所示，在一个实施例中，第一收容腔2411、第二收容腔2412和第三收容腔2413三者的开口朝向相同，可以便于磁器件的安装与拆卸。并且，第一收容腔2411、第二收容腔2412和第三收容腔2413呈品字形排列，可以实现散热壳体241的小型化。此时，挡墙2414呈T字形。
在另一个实施例中，第一收容腔2411、第二收容腔2412和第三收容腔2413中的至少两个收容腔的开口朝向不同。在该实施例中，散热壳体241具有不同的开口，从而可以根据实际应用场景，从不同方向对磁器件进行安装和拆卸。图18为本申请实施例提供的第一磁器件、第二磁器件和第三磁器件的另一布局示意图。如图18所示，散热壳体241可以从位置相对的两侧开口。其中，第一收容腔2411的开口朝向和第三收容腔2413的开口朝向相同，且第二收容腔2412的开口朝向与第一收容腔2411的开口朝向相反。在该实施例中，第二磁器件243可以位于第一磁器件242和第三磁器件244的上方。
图19为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图。如图19所示，功率变换装置20的外壳21包括底壳211和盖板212，盖板212盖合底壳211并形成容纳空间，电路板22、功率模块23和集成磁器件24位于该容纳空间内。此外，外壳21还包括相对设置的第一冷却板213和第二冷却板214，第一冷却板213设有第一冷却流道，第二冷却板214设有第二冷却流道。在一个实施例中，电路板22位于第一冷却板213与第二冷却板214之间。功率模块23位于第二冷却板214与电路板22之间，集成磁器件24位于第一冷却板213与电路板22之间。在该实施例中，集成磁器件24可通过第一冷却板213进行散热，功率模块23可通过第二冷却板214进行散热，从而将功率变换装置20内的热量传递至外部。
当然，集成磁器件24可以与多个冷却板进行散热，以增大散热效率。图20为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图。如图20所示，在另一个实施例中，电路板22位于第二冷却板214背离第一冷却板213的一侧。功率模块23位于电路板22与第二冷却板214之间，集成磁器件24位于第一冷却板213与第二冷却板214之间。因此，集成磁器件24可通过第一冷却板213和第二冷却板214进行散。
在一个实施例中，第一冷却板213可以为功率变换装置20的外壳21的一部分。具体的，底壳211包括第一冷却板213和多个侧板。盖板212与第一冷却板213相对设置。前述多个侧板依次连接并位于盖板212和第一冷却板213之间。盖板212、前述多个侧板和第一冷却板213围合成功率变换装置20的外壳21，电路板22、功率模块23、集成磁器件24和第二冷却板214位于外壳21内。第二冷却板214位于集成磁器件24与盖板212之间，散热壳体241固定连接于第一冷却板213朝向盖板212的一侧表面。在该实施例中，进一步，散热壳体241还可以与第一冷却板213可拆卸连接，这样可将集成磁器件24整体拆卸，以维护或更换。
如图19和图20所示，在一个实施例中，散热壳体241与第一冷却板213之间设有导热垫215，导热垫215的导热系数大于挡墙2414的导热系数。散热壳体241的热量通过导热垫215传递给外壳21，从而增大散热速率。
在另一个实施例中，第一冷却板213也可以相对于功率变换装置20的外壳21独立设置。电路板22、功率模块23、集成磁器件24和第二冷却板214位于底壳211内。散热壳体241与底壳211为一体结构。第一冷却板213固定连接于底壳211背离盖板212的一侧，第二冷却板214位于集成磁器件24与盖板212之间。在该实施例中，进一步，散热壳体241还可以与底壳211为一体结构，即散热壳体241的底板可以为底壳211的部分，这样可以减小功率变换装置20的高度尺寸。
在一些实施例中，上述多个收容腔中的至少一个收容腔朝向第一冷却板213的一侧包括一个通孔，上述至少一个收容腔中的磁器件部分伸出通孔。图21为本申请实施例提供的散热壳体的另一示意图。如图21所示，第一收容腔2411朝向第一冷却板213的一侧设有第一通孔2417，第一磁器件242部分伸出第一通孔2417。类似的，第二收容腔2412朝向第一冷却板213的一侧设有第二通孔2418，第二磁器件243部分伸出第二通孔2418。类似的，第三收容腔2413朝向第一冷却板213的一侧设有第三通孔2419，第三磁器件244部分伸出第三通孔2419。磁器件伸出散热壳体241，可以缩短磁器件与冷却流道之间的导热距离，从而降低散热热阻，同时散热壳体241的材料用量减少，可降低成本。
图22为本申请实施例提供的功率变换装置的另一示意图。如图22所示，功率变换装置20还包括位于外壳21内的DC-DC变换器25和PDU 26，DC-DC变换器25和PDU 26分别位于集成磁器件24的周侧。该实施例中的功率变换装置20可以集成OBC、DC-DC变换器25以及PDU26，有利于动力总成12的集成化和轻量化。其中，图22中的虚线框可以示意为OBC。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种功率变换装置，其特征在于，包括电路板、功率模块和集成磁器件，所述集成磁器件和所述功率模块分别与所述电路板电连接，且所述功率模块与所述电路板设置于所述集成磁器件的同一侧，其中：
所述集成磁器件包括散热壳体和多个磁器件；所述散热壳体内设有挡墙，所述挡墙将所述散热壳体的内部空间分隔为多个收容腔；所述多个收容腔至少包括相邻设置的第一收容腔和第二收容腔；
所述多个磁器件至少包括第一磁器件和第二磁器件；所述第一磁器件放置于所述第一收容腔内，所述第二磁器件放置于所述第二收容腔内。
2.如权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述挡墙的导热系数小于所述散热壳体的导热系数。
3.如权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，在所述多个收容腔的内壁设有至少一个散热凸起，所述至少一个散热凸起中一个散热凸起对应所述第一磁器件或所述第二磁器件的一个凹陷。
4.如权利要求1至3中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，在所述多个收容腔中，每个收容腔内的磁器件的表面与所述每个收容腔的内壁之间的距离的小于或等于设定阈值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述多个收容腔的内壁设有多个散热齿，所述多个散热齿呈阵列分布。
6.如权利要求1至5中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一磁器件的高热损耗区域沿远离所述第二收容腔的方向设置，所述第二磁器件的高损耗区域沿远离所述第一收容腔的方向设置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一磁器件包括DC-DC变压器和DC-DC电感，所述第二磁器件包括LLC变压器和LLC电感。
8.如权利要求7所述的功率变换装置，其特征在于，所述DC-DC变压器的热损耗小于所述DC-DC电感的热损耗，所述DC-DC变压器沿靠近所述第二收容腔的方向设置，所述DC-DC电感位于所述DC-DC变压器的背离所述第二收容腔的一侧；
所述LLC变压器的热损耗小于所述LLC电感的热损耗，所述LLC变压器沿靠近所述第一收容腔的方向放置，所述LLC电感位于所述LLC变压器的背离所述第一收容腔的一侧。
9.如权利要求7或8所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括DC-DC变换器和电源分配单元，所述DC-DC变换器和所述电源分配单元分别位于所述集成磁器件的周侧。
10.如权利要求1至9中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括相对设置的第一冷却板和第二冷却板；
所述第一冷却板设有第一冷却流道，所述第二冷却板设有第二冷却流道；所述电路板位于所述第一冷却板与所述第二冷却板之间；所述功率模块位于所述第二冷却板与所述电路板之间，所述集成磁器件位于所述第一冷却板与所述电路板之间。
11.如权利要求1至9中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括相对设置的第一冷却板和第二冷却板；
所述第一冷却板设有第一冷却流道，所述第二冷却板设有第二冷却流道；所述电路板位于所述第二冷却板背离所述第一冷却板的一侧；所述功率模块位于所述电路板与所述第二冷却板之间，所述集成磁器件位于所述第一冷却板与所述第二冷却板之间。
12.如权利要求10或11所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括盖板和多个侧板，所述盖板与所述第一冷却板相对设置，所述多个侧板依次连接并位于所述盖板和所述第一冷却板之间；所述盖板、所述多个侧板和所述第一冷却板围合成所述功率变换装置的外壳，所述电路板、所述功率模块、所述集成磁器件和所述第二冷却板位于所述外壳内；所述第二冷却板位于所述集成磁器件与所述盖板之间，所述散热壳体固定连接于所述第一冷却板朝向所述盖板的一侧表面。
13.如权利要求12所述的功率变换装置，其特征在于，所述散热壳体与所述第一冷却板之间设有导热垫，所述导热垫的导热系数大于所述挡墙的导热系数。
14.如权利要求10或11所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括底壳和盖板，所述盖板盖合所述底壳；所述电路板、所述功率模块、所述集成磁器件和所述第二冷却板位于所述底壳内；所述散热壳体与所述底壳为一体结构；所述第一冷却板固定连接于所述底壳背离所述盖板的一侧，所述第二冷却板位于所述集成磁器件与所述盖板之间。
15.如权利要求10至11中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述多个收容腔中的至少一个收容腔朝向所述第一冷却板的一侧包括一个通孔，所述至少一个收容腔中的磁器件部分伸出所述通孔。
16.如权利要求7至12中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述多个收容腔还包括第三收容腔，所述第一收容腔和所述第二收容腔分别与所述第三收容腔相邻设置；所述多个磁器件还包括第三磁器件；所述第三收容腔用于容纳所述第三磁器件，所述第三磁器件为PFC磁器件。
17.如权利要求16所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一收容腔、所述第二收容腔和所述第三收容腔的开口朝向相同，且所述第一收容腔、所述第二收容腔和所述第三收容腔呈品字形排列；或者
所述第一收容腔、所述第二收容腔和所述第三收容腔中的至少两个收容腔的开口朝向不同。
18.如权利要求1至17中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一收容腔与所述第一磁器件之间、以及所述第二收容腔与所述第二磁器件之间分别填充有灌封胶，所述灌封胶的导热系数大于所述挡墙的导热系数。
19.一种动力总成，其特征在于，包括电机、减速器和如权利要求1至14中任一项所述的功率变换装置，所述电机与所述功率变换装置连接，所述电机与所述减速器连接。
20.一种电动车辆，其特征在于，包括动力电池和如权利要求19所述的动力总成，所述动力总成的功率变换装置用于向所述动力电池充电，所述动力电池用于向所述动力总成提供直流电。
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