CN209402411U - 一种车载充电器的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种车载充电器的结构，包括机箱盖板、水冷机箱、控制板组件、功率板组件、DC‑DC变压器、PFC电感及变压器、限位板、端子安装板、输入/输出端子、透气阀、水道盖板、进出水管、安装支架、第一硅胶防水圈、第二硅胶防水圈。水冷机箱的一端设有开口结构，另一端设有凸壁，水冷机箱的内部两侧分别设有一个条状的向下第一凹槽和第二凹槽，水冷机箱的底部设有一个水箱，水箱的靠近凸壁这端为圆弧的侧壁，水箱的另一端的侧壁上设有两个进出水孔，两个进出水孔的中间向另一端方向设有一个隔水壁条，沿着该隔水壁条设有多个U形壁槽。本方案具有高空间利用率、高生产效率、高散热性能、高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载领域，尤其涉及一种车载充电器的结构。
背景技术
车载充电器具有低碳、节能、环保的优点，已经成为电动新能源汽车必不可少的核心部件，能促进我国新能源汽车产业快速发展的需要，是有效缓解全球能源紧张问题的重要举措。随着新能源汽车的快速发展，对主要器件的要求越来越严苛，要求高功率密度，高可靠性，高稳定性。因此要求各个器件必须要有紧凑的结构设计及良好的散热性能，以保证其高稳定性。
现有车载充电器的主要特点如下：
(1)结构布局上主要采用单独的DC-DC模块与车载充电器模块在同一平面上平铺设计。
(2)安装孔定位尺寸固定、输入输出端子孔固定。
(3)MOS管的固定螺钉不是直接安装在MOS管本体上，而是通过间接接触MOS管的固定方式，比如用PCB板压住MOS管本体，或者采用压条压住MOS 管本体。
(4)MOS管的绝缘散热上，主要采用矽胶片(导热系数0.8-2.8W/M＊K) 或者贝格斯K10导热材料(导热系数1.3W/M＊K)。
(5)电感、变压器、MOS管及主要发热器件的散热，主要采用焊接在PCB 的顶层，或者直接安装在机器内部通过热辐射散热。
现有车载充电器主要存在以下问题：
(1)现有的DC-DC模块、车载充电器模块平铺式安装，空间利用率很低，造成车载充电器尺寸偏大，功率密度低。
(2)现有的DC-DC模块，发热器件的散热性能不好。现有的DC-DC模块是将本身的发热器件安装在自身的散热基板上，然后通过导热硅脂将DC-DC 模块的散热基板与DC-DC、OBC模块的散热器贴合。这种散热方式，增加了一层导热硅脂，明显降低了DC-DC模块发热器件的导热系数，不利于DC-DC模块发热器件的散热。
(3)现有结构的安装孔和机箱是一体的，固定的安装孔尺寸，很难满足不同客户不同的安装尺寸要求，不具有灵活性及兼容性。
(4)现有固定的输入输出端子孔，不具有很好的兼容性。目前现有结构都是根据某一端子开与之相适应的孔，如果要换端子或者客户需要订制，就很难实现兼容。
(5)现有固定MOS管的螺钉不直接与MOS管本体接触，会造成MOS管底部与散热器接触不够充分，影响MOS管的散热，从而出现过热报警，降低车载充电器的稳定性。通过PCB板压MOS管的方法，对MOS管整形及焊接的工艺要求很高，如果不能保证MOS管顶部与PCB板底部完全贴合，就会造成MOS管底部与散热器不能紧密贴合，从而影响MOS管的散热。通过压条压MOS管的方法，对压条本身的强度要求很高，如果压条采用塑料绝缘材料，随着塑料的老化，压条的强度会慢慢的变弱，导致MOS管与散热器出现松动，导致MOS管发热，从而引发车载充电器故障，如果压条采用金属材料，虽然强度可以长时间满足需求，但是必须用绝缘材料包裹住金属压条，不然MOS管本身与压条之间的爬电距离不够，造成短路，使得车载充电器的故障率上升。
(6)现有MOS管的绝缘导热材料矽胶片及贝格斯导热材K10的导热系数不高，影响MOS管的散热，从而出现过热报警，降低了车载充电器的稳定性，同时为了满足散热需求会选择大电流的MOS管导致车载充电器成本上升。
(7)现有的主要发热器件如电感，变压器，MOS管主要焊接在PCB板的顶层，采用热辐射散热方式，散热效果很差，会提高器件自身的温度，也会提高车载充电器内部整体温度，降低车载充电器内部其他电子元器件的性能，从而降低车载充电器的可靠性。
为了克服上述的不足，我们发明了一种车载充电器的结构。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于解决现有DC-DC模块、车载充电器模块平铺式安装浪费空间、功率密度低、散热性能不好、固定的结构和安装尺寸兼容性差、固定MOS管的方式不合理、降低了车载充电器的稳定性、绝缘导热材料的导热系数不高、主要发热器件焊接在PCB板的顶层，采用热辐射散热方式，散热效果很差的问题。其具体解决方案如下：
一种车载充电器的结构，包括机箱盖板、水冷机箱、控制板组件、功率板组件、DC-DC变压器、PFC电感及变压器、限位板、端子安装板、输入/ 输出端子、透气阀、水道盖板、进出水管、安装支架、第一硅胶防水圈、第二硅胶防水圈。
所述水冷机箱的一端设有匹配所述端子安装板及所述第二硅胶防水圈安装的开口结构，另一端设有向外凸出的凸壁，所述水冷机箱的内部两侧分别设有一个条状的向下第一凹槽和第二凹槽，所述水冷机箱的底部设有一个水箱，所述水箱的靠所述凸壁这端为圆弧的侧壁，水箱的另一端的侧壁上设有两个进出水孔，两个进出水孔的中间向另一端方向设有一个隔水壁条，沿着该隔水壁条设有多个由小到大间隔套在一起的U形壁槽，U形壁槽的拱起端靠所述凸壁这端，所述水道盖板通过摩擦焊接与所述水箱密封连接。所述透气阀设置在所述水冷机箱的底部一角上。
所述水冷机箱的内部设有多个安装第一MOS管的上凸矩形平台，每个矩形平台上设有一个螺丝孔，在靠近所述第二凹槽处设有一个上凸的条形平台，条形平台旁边设有多个螺丝孔，所述第一凹槽靠所述凸壁端设有一个导热硅胶绝缘片，该导热硅胶绝缘片的一面紧贴所述水冷机箱的底部，另一面紧贴整流桥的表面。
所述限位板上设有与多个所述矩形平台匹配的挖空区，用于限定和安放多个氧化铝陶瓷片，氧化铝陶瓷片一面紧贴所述矩形平台，另一面紧贴所述第一MOS管的表面。所述限位板上面设有一个绝缘片，绝缘片的外形与所述功率板组件的外形匹配，绝缘片上设有让卧装在所述功率板组件背面上的多个所述第一MOS管、所述整流桥、沿一条线分布的多个第二MOS管的表面穿过的挖空区，第二MOS管的表面通过导热硅胶绝缘条紧贴在所述条形平台上，所述绝缘片上面紧贴所述功率板组件的背面，所述功率板组件的上面通过多个支撑铜柱及螺钉与所述控制板组件连接，所述控制板组件包括EMI器件和控制电路器件。条形的所述DC-DC变压器安装在所述第二凹槽中，条形的所述PFC电感及变压器安装在所述第一凹槽中。
所述输入/输出端子安装在所述端子安装板上，所述进出水管分别安装在两个所述进出水孔中，所述安装支架分别安装在所述水冷机箱底部的四角上，所述机箱盖板通过所述第一硅胶防水圈及螺钉安装在所述水冷机箱上部开口端上。
进一步地，所述功率板组件的两侧分别设有与所述DC-DC变压器、所述PFC电感及变压器的外形匹配的避位区，所述绝缘片、所述限位板上设有匹配所述功率板组件安装的螺丝孔，所述功率板组件通过螺钉紧固在所述水冷机箱的内部。所述PFC电感及变压器通过排线分别与所述控制板组件和所述功率板组件连接。所述DC-DC变压器与所述第二凹槽、所述PFC电感及变压器与所述第一凹槽的间隔中分别涂有导热灌封AB胶。所述水冷机箱为IP67 的防护等级的压铸水冷机箱。所述第一硅胶防水圈、所述第二硅胶防水圈为硬度60HD的硅胶材料。所述进出水管为SUS304不锈钢材料。
综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本方案解决了现有的DC-DC模块、车载充电器模块平铺式安装浪费空间、功率密度低、散热性能不好、固定的结构和安装尺寸兼容性差、固定MOS管的方式不合理、降低了车载充电器的稳定性、绝缘导热材料的导热系数不高、主要发热器件焊接在PCB板的顶层，采用热辐射散热方式，散热效果很差的问题。
从上述的结构特征可以看出本方案具有如下优势：
(1)高空间利用率，高功率密度，质量轻，高生产效率
紧凑的结构布局，空间利用率高达93％，安装工艺简单，生产效率高
(2)高IP防护等级(IP67)
所有的输入/输出端子防护等级高达IP68，水冷机箱防护等级可达 IP67，高防护等级可以提高车载充电器的高可靠性。
(3)高兼容
灵活多变的端子安装板及安装支架，可以满足不同客户的不同需求。
(4)高散热性能，高稳定，高可靠性
车载充电器主要发热器件，第一MOS管、第二MOS管、整流桥、 DC-DC变压器、PFC电感及变压器都是直接与水冷机箱接触，可以最大限度地降低器件的温升，提高车载充电器的稳定性、可靠性。
(5)高效率
本方案中硬件采用LLC软开关技术，减小第一MOS管、第二MOS管的开关损耗，从而提高整个车载充电器的效率。
(6)结构设计合理
透气阀保持了车载充电器内外的大气压一致，保证车载充电器内壁不会出现凝雾。导热硅胶绝缘片、导热硅胶绝缘条能有效地将整流桥及第二MOS管的热量传导到水冷机箱上，从而达到最佳的散热性能。氧化铝陶瓷片(导热系数25-28W/M＊K)能高效地将第一MOS管的热损耗传导到水冷机箱上，从而达到最佳的散热性能。限位板能对氧化铝陶瓷片在安装的时候起限位作用，提高了生产效率。水冷机箱采用压铸成型工艺，可以保证整个车载充电器的结构强度，满足汽车使用需求，并降低整个车载充电器的壳体温度。水道盖板与水箱采用摩擦焊方式连接固定，以保证散热水道的密封性能长期稳定可靠。水冷机箱的水箱中的多个U形壁槽提高了水与水冷机箱之间的热交换率，散热效果更好。第一硅胶防水圈、第二硅胶防水圈采用硬度60HD的高硬度的材料，可以保证防水圈的长期良好的密封性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的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实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种车载充电器的结构图；
图2为本实用新型水冷机箱的内部发热器件的结构图，其中第二MOS管没有画出；
图3为本实用新型水冷机箱的底部结构图；
图4为本实用新型水冷机箱的横断面的结构图；
图5为本实用新型功率板组件的背面结构图。
附图标记说明：
1-机箱盖板，2-水冷机箱，3-控制板组件，4-功率板组件，5-DC-DC变压器，6-PFC电感及变压器，7-限位板，8-端子安装板，9-输入/输出端子，10-透气阀，11-水道盖板，12-进出水管，13-安装支架,14-第一硅胶防水圈，15-第二硅胶防水圈，16-第一凹槽，17-水箱，18-进出水孔，19-隔水壁条，20-U形壁槽，21-第一MOS管，22-矩形平台，23-条形平台24-导热硅胶绝缘片25-整流桥，26-氧化铝陶瓷片，27-绝缘片，28-第二MOS管，29-导热硅胶绝缘条，30- 支撑铜柱，31-导热灌封AB胶，32-第二凹槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本专利中DC-DC即直流到直流的意思。PFC的英文全称为“Power FactorCorrection”，意思是“功率因数校正”。MOS管是金属(metal)—氧化物(oxide) —半导体(semiconductor)，也叫场效应晶体管。LLC叫谐振转换电路。EMI:英文全称为electromagnetic interference，即电磁干扰，意思是整机正常工作时对外产生的干扰，分为传导和辐射两种。
如图1至图5所示，一种车载充电器的结构，包括机箱盖板1、水冷机箱2、控制板组件3、功率板组件4、DC-DC变压器5、PFC电感及变压器6、限位板7、端子安装板8、输入/输出端子9、透气阀10、水道盖板11、进出水管12、安装支架13、第一硅胶防水圈14、第二硅胶防水圈15。
水冷机箱2的一端设有匹配端子安装板8及第二硅胶防水圈15安装的开口结构，另一端设有向外凸出的凸壁，水冷机箱2的内部两侧分别设有一个条状的向下第一凹槽16和第二凹槽32，水冷机箱2的底部设有一个水箱17，水箱17的靠近凸壁这端为圆弧的侧壁，水箱17的另一端的侧壁上设有两个进出水孔18，两个进出水孔18的中间向另一端方向设有一个隔水壁条19，沿着该隔水壁条19设有多个由小到大间隔套在一起的U形壁槽20，U形壁槽20 的拱起端靠近凸壁这端，水道盖板11通过摩擦焊接与水箱17密封连接。透气阀10设置在水冷机箱2的底部一角上。
水冷机箱2的内部设有多个安装第一MOS管21的上凸矩形平台22，每个矩形平台22上设有一个螺丝孔，在靠近一个第二凹槽32处设有一个上凸的条形平台23，条形平台23旁边设有多个螺丝孔，第一凹槽16靠凸壁端设设有一个导热硅胶绝缘片24，该导热硅胶绝缘片24的一面紧贴水冷机箱2的底部，另一面紧贴整流桥25的表面。
限位板7上设有与多个矩形平台22匹配的挖空区，用于限定和安放多个氧化铝陶瓷片26，氧化铝陶瓷片26一面紧贴矩形平台22，另一面紧贴第一 MOS管21的表面。限位板7上面设有一个绝缘片27，绝缘片27的外形与功率板组件4的外形匹配，绝缘片27上设有让卧装(卧装指器件的主体表面贴装在电路板板面上)在功率板组件4背面上的多个第一MOS管21、整流桥25、沿一条线分布的多个第二MOS管28的表面穿过的挖空区，第二MOS管28 的表面通过导热硅胶绝缘条29紧贴在条形平台23上，绝缘片27上面紧贴功率板组件4的背面，功率板组件4的上面通过多个支撑铜柱30及螺钉(图中未画出)与控制板组件3连接，控制板组件3包括EMI器件和控制电路器件。条形的DC-DC变压器5安装在第二凹槽32中，条形的PFC电感及变压器6 安装在第一凹槽中16中。
输入/输出端子9安装在端子安装板8上，进出水管12分别安装在两个进出水孔18中，安装支架13分别安装在水冷机箱2底部的四角上，机箱盖板 1通过第一硅胶防水圈14及螺钉(图中未画出)安装在水冷机箱2上部开口端上。
进一步地，功率板组件4的两侧分别设有与DC-DC变压器5、PFC电感及变压器6的外形匹配的避位区，绝缘片27、限位板7上设有匹配功率板组件 4安装的螺丝孔，功率板组件4通过螺钉(图中未画出)紧固在水冷机箱2的内部。PFC电感及变压器6通过排线(图中未画出)分别与控制板组件3和功率板组件4连接，DC-DC变压器5通过排线(图中未画出)与功率板组件4 连接。DC-DC变压器5与第二凹槽32、PFC电感及变压器6与第一凹槽16的间隔中分别涂有导热灌封AB胶31。水冷机箱2为IP67的防护等级的压铸水冷机箱2。第一硅胶防水圈14、第二硅胶防水圈15为硬度60HD的硅胶材料。进出水管12为SUS304不锈钢材料。
综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本方案解决了现有的DC-DC模块、车载充电器模块平铺式安装浪费空间、功率密度低、散热性能不好、固定的结构和安装尺寸兼容性差、固定第一MOS管、第二MOS管的方式不合理、降低了车载充电器的稳定性、绝缘导热材料的导热系数不高、主要发热器件焊接在PCB板的顶层，采用热辐射散热方式，散热效果很差的问题。
从上述的结构特征可以看出本方案具有如下优势：
(1)高空间利用率，高功率密度，质量轻，高生产效率
紧凑的结构布局，空间利用率高达93％，安装工艺简单，生产效率高
(2)高IP防护等级(IP67)
所有的输入/输出端子9防护等级高达IP68，水冷机箱2防护等级可达IP67，高防护等级可以提高车载充电器的高可靠性。
(3)高兼容
灵活多变的端子安装板8及安装支架13，可以满足不同客户的不同需求。
(4)高散热性能，高稳定，高可靠性
车载充电器主要发热器件，第一MOS管21、第二MOS管28、整流桥 25、DC-DC变压器5、PFC电感及变压器6都是直接与水冷机箱2接触，可以最大限度地降低器件的温升，提高车载充电器的稳定性、可靠性。
(5)高效率
本方案中硬件采用LLC软开关技术，减小第一MOS管21、第二MOS 管28的开关损耗，从而提高整个车载充电器的效率。
(6)结构设计合理
透气阀10保持了车载充电器内外的大气压一致，保证车载充电器内壁不会出现凝雾。导热硅胶绝缘片24、导热硅胶绝缘条29能有效地将整流桥25 及第二MOS管28的热量传导到水冷机箱2上，从而达到最佳的散热性能。氧化铝陶瓷片26(导热系数25-28W/M*K)能高效地将第一MOS管21的热损耗传导到水冷机箱2上，从而达到最佳的散热性能。限位板7能对氧化铝陶瓷片26在安装的时候起限位作用，提高了生产效率。水冷机箱2采用压铸成型工艺，可以保证整个车载充电器的结构强度，满足汽车使用需求，并降低整个车载充电器的壳体温度。水道盖板1与水箱17采用摩擦焊方式连接固定，以保证散热水道的密封性能长期稳定可靠。水冷机箱2的水箱17中的多个U形壁槽20提高了水与水冷机箱2之间的热交换率，散热效果更好。第一硅胶防水圈14、第二硅胶防水圈15采用硬度60HD的高硬度的材料，可以保证防水圈的长期良好的密封性。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种车载充电器的结构，其特征在于：包括机箱盖板、水冷机箱、控制板组件、功率板组件、DC-DC变压器、PFC电感及变压器、限位板、端子安装板、输入/输出端子、透气阀、水道盖板、进出水管、安装支架、第一硅胶防水圈、第二硅胶防水圈；
所述水冷机箱的一端设有匹配所述端子安装板及所述第二硅胶防水圈安装的开口结构，另一端设有向外凸出的凸壁，所述水冷机箱的内部两侧分别设有一个条状的向下第一凹槽和第二凹槽，所述水冷机箱的底部设有一个水箱，所述水箱的靠所述凸壁这端为圆弧的侧壁，水箱的另一端的侧壁上设有两个进出水孔，两个进出水孔的中间向另一端方向设有一个隔水壁条，沿着该隔水壁条设有多个由小到大间隔套在一起的U形壁槽，U形壁槽的拱起端靠所述凸壁这端，所述水道盖板通过摩擦焊接与所述水箱密封连接；所述透气阀设置在所述水冷机箱的底部一角上；
所述水冷机箱的内部设有多个安装第一MOS管的上凸矩形平台，每个矩形平台上设有一个螺丝孔，在靠近所述第二凹槽处设有一个上凸的条形平台，条形平台旁边设有多个螺丝孔，所述第一凹槽靠所述凸壁端设有一个导热硅胶绝缘片，该导热硅胶绝缘片的一面紧贴所述水冷机箱的底部，另一面紧贴整流桥的表面；
所述限位板上设有与多个所述矩形平台匹配的挖空区，用于限定和安放多个氧化铝陶瓷片，氧化铝陶瓷片一面紧贴所述矩形平台，另一面紧贴所述第一MOS管的表面；所述限位板上面设有一个绝缘片，绝缘片的外形与所述功率板组件的外形匹配，绝缘片上设有让卧装在所述功率板组件背面上的多个所述第一MOS管、所述整流桥、沿一条线分布的多个第二MOS管的表面穿过的挖空区，第二MOS管的表面通过导热硅胶绝缘条紧贴在所述条形平台上，所述绝缘片上面紧贴所述功率板组件的背面，所述功率板组件的上面通过多个支撑铜柱及螺钉与所述控制板组件连接，所述控制板组件包括EMI器件和控制电路器件；条形的所述DC-DC变压器安装在所述第二凹槽中，条形的所述PFC电感及变压器安装在所述第一凹槽中；
所述输入/输出端子安装在所述端子安装板上，所述进出水管分别安装在两个所述进出水孔中，所述安装支架分别安装在所述水冷机箱底部的四角上，所述机箱盖板通过所述第一硅胶防水圈及螺钉安装在所述水冷机箱上部开口端上。
2.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述功率板组件的两侧分别设有与所述DC-DC变压器、所述PFC电感及变压器的外形匹配的避位区，所述绝缘片、所述限位板上设有匹配所述功率板组件安装的螺丝孔，所述功率板组件通过螺钉紧固在所述水冷机箱的内部。
3.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述PFC电感及变压器通过排线分别与所述控制板组件和所述功率板组件连接，DC-DC变压器通过排线与所述功率板组件连接。
4.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述DC-DC变压器与所述第二凹槽、所述PFC电感及变压器与所述第一凹槽的间隔中分别涂有导热灌封AB胶。
5.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述水冷机箱为IP67的防护等级的压铸水冷机箱。
6.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述第一硅胶防水圈、所述第二硅胶防水圈为硬度60HD的硅胶材料。
7.根据权利要求1所述一种车载充电器的结构，其特征在于：所述进出水管为SUS304不锈钢材料。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201822239885.7U CN209402411U (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种车载充电器的结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822239885.7U CN209402411U (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种车载充电器的结构 |
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| CN209402411U true CN209402411U (zh) | 2019-09-17 |
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| CN201822239885.7U Withdrawn - After Issue CN209402411U (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种车载充电器的结构 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109546855A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-29 | 深圳市西林电气技术有限公司 | 一种dc-dc、车载充电器及散热的结构 |
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2018
- 2018-12-28 CN CN201822239885.7U patent/CN209402411U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| CN109546855A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-29 | 深圳市西林电气技术有限公司 | 一种dc-dc、车载充电器及散热的结构 |
| CN109546855B (zh) * | 2018-12-28 | 2023-12-29 | 深圳市西林电气技术有限公司 | 一种车载充电器的结构 |
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