CN209731873U - 功率开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种功率开关装置。功率开关装置用于电池，其包括：外壳，具有容纳腔室；功率开关单元，设置于容纳腔室内，功率开关单元包括冷却板、绝缘导热板、导热基板、功率开关器件和电路板；其中，冷却板、绝缘导热板和导热基板依次层叠设置，电路板与导热基板间隔设置并且相互连接，功率开关器件设置于导热基板和电路板之间，功率开关器件包括主体以及与主体相连接的引脚，主体与导热基板背向冷却板的表面接触连接，引脚与电路板电连接，导热基板和冷却板用于冷却功率开关器件。本实用新型的功率开关装置，能够有效冷却功率开关器件，使功率开关器件保持正常工作温度。

Description

功率开关装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种功率开关装置。

背景技术

二次电池指的是可循环充放电电池。随着科学技术的发展，二次电池逐渐应用于高输出电压或大充电电容的设备中，例如电动车辆或混合动力车辆。目前，不仅要求使用动力电池的汽车具有极高的安全性，还要求其具有更大的输出功率。在动力电池的电池管理系统中，普遍使用功率开关器件(例如MOS管)作为开关保护器件。然而，在大功率下，功率开关器件会产生大量热能，从而会其它元器件的工作性能造成不良影响，也会造成与功率开关器件相连接的电路板发生结构变形或失效，降低使用过程的安全性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种功率开关装置，能够有效冷却功率开关器件，使功率开关器件保持于正常工作温度。

一方面，本实用新型实施例提出了一种功率开关装置，用于电池，其包括：

外壳，具有容纳腔室；功率开关单元，设置于容纳腔室内，功率开关单元包括冷却板、绝缘导热板、导热基板、功率开关器件和电路板；其中，冷却板、绝缘导热板和导热基板依次层叠设置，电路板与导热基板间隔设置并且相互连接，功率开关器件设置于导热基板和电路板之间，功率开关器件包括主体以及与主体相连接的引脚，主体与导热基板背向冷却板的表面接触连接，引脚与电路板电连接，导热基板和冷却板用于冷却功率开关器件。

根据本实用新型实施例的一个方面，功率开关单元还包括支撑柱，导热基板通过支撑柱与电路板相连接，主体与电路板间隔设置以在两者之间形成空气隔热层。

根据本实用新型实施例的一个方面，支撑柱包括第一柱段和第二柱段，第一柱段的直径大于第二柱段的直径，以在两者之间形成台阶面，支撑柱通过第一柱段与导热基板相连接，电路板具有与支撑柱相对应设置的通孔，支撑柱的第二柱段穿过通孔并与电路板相连接，支撑柱通过台阶面对电路板形成限位。

根据本实用新型实施例的一个方面，导热基板上设置有连接部，支撑柱通过连接部与导热基板相连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，导热基板具有向外延伸的凸出部，连接部设置于凸出部。

根据本实用新型实施例的一个方面，导热基板上相对设置的两个边缘上分别设置有支撑柱。

根据本实用新型实施例的一个方面，导热基板具有定位孔，定位孔与功率开关器件间隔设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，导热基板上设置有焊盘，主体与焊盘焊接连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，功率开关单元包括两列功率开关器件，导热基板上两个相对设置的边缘分别设置一列功率开关器件。

根据本实用新型实施例的一个方面，功率开关单元还包括连接器，导热基板设置有让位缺口，让位缺口用于让位连接器。

根据本实用新型实施例提供的功率开关装置，其包括功率开关器件以及能够冷却功率开关器件的导热基板和冷却板。导热基板和冷却板能够快速带走功率开关器件所产生的热量，降低功率开关器件温度过高超过正常工作温度的可能性，从而保证功率开关器件运行稳定，并且不会对其它元器件的工作性能造成不良影响，提升使用过程安全性。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例的功率开关装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的功率开关装置的分解结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的功率开关单元的整体结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的功率开关单元的整体侧视结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的功率开关单元的局部结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的导热基板和冷却板的组装结构示意图；

图7是本实用新型另一实施例的功率开关单元的整体侧视结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10、外壳；10a、壳体；10b、盖体；10c、容纳腔室；

20、功率开关单元；

30、冷却板；

40、导热基板；40a、焊盘；40b、连接部；40c、凸出部；40d、让位缺口；40e、定位孔；

50、功率开关器件；50a、主体；50b、引脚；

60、电路板；60a、通孔；

70、空气隔热层；

80、支撑柱；80a、第一柱段；80b、第二柱段；80c、台阶面；

90、连接器；

100、绝缘导热板；

X、厚度方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图7对本实用新型实施例的功率开关装置进行详细描述。

参见图1和图2所示，本实用新型实施例提出了一种功率开关装置。本实施例的功率开关装置用于电池。本实施例的功率开关装置包括外壳10 以及设置于外壳10内的功率开关单元20。

本实施例的外壳10包括壳体10a以及盖体10b。壳体10a以及盖体 10b相互连接以形成用于容纳功率开关单元20的容纳腔室10c。在一个实施例中，壳体10a和盖体10b密封连接，以使容纳腔室10c处于密封状态。

本实施例的功率开关单元20设置于容纳腔室10c内。参见图3和图4 所示，功率开关单元20包括冷却板30、绝缘导热板100、导热基板40、功率开关器件50和电路板60。在冷却板30的厚度方向X上，本实施例的冷却板30、绝缘导热板100、导热基板40和电路板60依次排布。本实施例的冷却板30、绝缘导热板100和导热基板40层叠设置。在一个实施例中，在壳体10a的挤压作用下，冷却板30、绝缘导热板100和导热基板40 紧密贴合，从而保证导热基板40吸收的热量能够快速地传导至冷却板 30，提高冷却效率。电路板60与导热基板40间隔设置并且相互连接。功率开关器件50设置于导热基板40和电路板60之间。功率开关器件50与电路板60电连接，从而能够与电路板60之间进行数据交互。功率开关器件50与导热基板40背向冷却板30的表面接触连接，从而功率开关器件 50产生的热量能够以热传导的方式快速传导至导热基板40，然后从导热基板40再依次传导至绝缘导热板100和冷却板30，最终冷却板30将热量传导至外壳10的外部，以此实现对功率开关器件50进行冷却的目的。

参见图3所示，本实施例的绝缘导热板100设置于冷却板30和导热基板40之间。功率开关单元20与导热基板40连接后，能够使得导热基板 40带电。绝缘导热板100能够使冷却板30和导热基板40之间保持绝缘状态，避免导热基板40和冷却板30发生电连接。绝缘导热板100自身具有良好的导热性能，有利于热量快速地从导热基板40传导至冷却板30。可选地，绝缘导热板100可以是绝缘硅胶或陶瓷片。

参见图4和图5所示，本实施例的功率开关器件50包括主体50a以及与主体50a相连接的引脚50b。主体50a与导热基板40相连接。引脚50b 与电路板60电连接。由于功率开关器件50所产生的热量主要来自于主体 50a所散发的热量，而本实施例的主体50a不与电路板60直接连接，因此能够减少由主体50a传导至电路板60热量，降低电路板60温度过高而导致工作性能发生异常或结构发生变形。另外，由于功率开关器件50所包括的主体50a是连接于导热基板40，而不是连接于电路板60，因此也能够减小电路板60的体积，使得电路板60自身结构更加紧凑，降低空间占用率。在一个实施例中，导热基板40上设置有焊盘40a。主体50a与焊盘 40a焊接连接，从而保证两者连接可靠稳定，也使得两者之间保持良好的热传导性能。在一个示例中，主体50a呈矩形结构，而焊盘40a也呈矩形结构。参见图5所示，本实施例的功率开关单元20包括两列功率开关器件50。导热基板40上两个相对设置的边缘分别设置一列功率开关器件 50。每列功率开关器件50包括一个以上的功率开关器件50。由于功率开关器件50靠近导热基板40的边缘设置，因此功率开关器件50所产生的热量不易发生集聚，更加有利于功率开关器件50散热。

参见图4和图5所示，本实施例的功率开关单元20还包括支撑柱 80。导热基板40通过支撑柱80与电路板60相连接。支撑柱80能够增强导热基板40和电路板60之间的连接强度，保证导热基板40和电路板60 连接状态可靠稳定，避免出现电路板60或导热基板40受到外力作用而导致两者相互靠近，进而挤压功率开关器件50而导致功率开关器件50或电路板60发生损坏的情况。在一个实施例中，导热基板40上相对设置的两个边缘上分别设置有支撑柱80。在一个示例中，导热基板40具有预定宽度和长度。在宽度方向上，导热基板40上相对设置的两个边缘上分别设置有支撑柱80。或者，在长度方向上，导热基板40上相对设置的两个边缘上分别设置有支撑柱80。

在一个实施例中，引脚50b与电路板60焊接连接。在一个实施例中，参见图4所示，主体50a与电路板60间隔设置以在两者之间形成空气隔热层70。电路板60受到支撑柱80的限位作用，从而主体50a朝向电路板60的顶面与电路板60朝向导热基板40的表面之间形成有间隙，该间隙形成空气隔热层70。空气隔热层70能够有效阻止主体50a所产生的热量以热传导的方式传导至电路板60，从而一方面，主体50a所产生的热量大部分被导热基板40和冷却板30吸收并传导至外壳10的外部，提升散热效果，提高散热效率，另一方面，能够进一步减少由主体50a传导至电路板 60热量。

本实施例的支撑柱80包括第一柱段80a和第二柱段80b。第一柱段 80a的直径大于第二柱段80b的直径，以在两者之间形成台阶面80c。支撑柱80通过第一柱段80a与导热基板40相连接。电路板60具有与支撑柱 80相对应设置的通孔。支撑柱80的第二柱段80b穿过该通孔并与电路板 60相连接。支撑柱80通过台阶面80c对电路板60形成限位。

参见图5和图6所示，本实施例的导热基板40上设置有连接部40b。导热基板40上的连接部40b与电路板60上的通孔相对应设置。支撑柱80 通过连接部40b与导热基板40相连接。可选地，支撑柱80通过连接部 40b与导热基板40焊接连接。在一个实施例中，连接部40b为凹槽。支撑柱80的端部插入连接部40b并与导热基板40相连接。这样，导热基板40 上的连接部40b能够对支撑柱80形成限位，同时也便于支撑柱80在导热基板40上的定位，从而可以将支撑柱80和导热基板40进行预装配，然后再将支撑柱80和导热基板40连接固定，提高组装工作效率。在支撑柱80 包括第一柱段80a和第二柱段80b的实施例中，第一柱段80a远离第二柱段80b的端部插入连接部40b并与导热基板40相连接。在一个实施例中，连接部40b为设置于导热基板40表面上的焊接部。支撑柱80的端部与连接部40b直接焊接连接。在支撑柱80包括第一柱段80a和第二柱段80b的实施例中，第一柱段80a远离第二柱段80b的端部与连接部40b直接焊接连接。

参见图6所示，本实施例的导热基板40具有向外延伸的凸出部40c。连接部40b设置于凸出部40c。这样，在保证导热基板40与电路板60通过支撑柱80连接的前提下，有利于缩小导热基板40的整体尺寸，从而一方面可以减轻导热基板40的重量，另一方面也使得导热基板40的结构更加紧凑，降低了导热基板40空间占用率，节省安装空间。

本实施例的导热基板40具有定位孔40e。定位孔40e与功率开关器件 50间隔设置。导热基板40上相对的两个边缘上分别设置有定位孔40e。本实施例中，在将功率开关器件50的主体50a与导热基板40连接固定和功率开关器件50的引脚50b与电路板60连接固定之前，可以通过定位孔 40e对导热基板40进行定位，从而保证导热基板40自身位置稳定，进而保证功率开关器件50的主体50a和引脚50b分别与导热基板40和电路板 60连接过程的稳定性，提高功率开关器件50与导热基板40以及功率开关器件50与电路板60组装工作效率和组装精度。

参见图2所示，本实施例的功率开关单元20还包括连接器90。连接器90设置于电路板60上。参见图6和图7所示，导热基板40设置有让位缺口40d。让位缺口40d用于让位连接器90，从而有利于提高功率开关单元20整体紧凑性，降低功率开关单元20整体空间占用率。

在一个实施例中，导热基板40和冷却板30的材质为铝、铜、铝合金和铜合金等材质。

在一个实施例中，功率开关器件50可以是MOS管或与MOS管结构类似的器件。

根据本实用新型实施例提供的功率开关装置，其包括功率开关器件50 以及能够冷却功率开关器件50的导热基板40和冷却板30。导热基板40 和冷却板30能够快速带走功率开关器件50所产生的热量，降低功率开关器件50温度过高超过正常工作温度的可能性，从而保证功率开关器件50 运行稳定，并且不会对其它元器件的工作性能造成不良影响，提升使用过程安全性。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种功率开关装置，用于电池，其特征在于，所述功率开关装置包括：

外壳，具有容纳腔室；

功率开关单元，设置于所述容纳腔室内，所述功率开关单元包括冷却板、绝缘导热板、导热基板、功率开关器件和电路板；

其中，所述冷却板、所述绝缘导热板和所述导热基板依次层叠设置，所述电路板与所述导热基板间隔设置并且相互连接，所述功率开关器件设置于所述导热基板和所述电路板之间，所述功率开关器件包括主体以及与所述主体相连接的引脚，所述主体与所述导热基板背向所述冷却板的表面接触连接，所述引脚与所述电路板电连接，所述导热基板和所述冷却板用于冷却所述功率开关器件。

2.根据权利要求1所述的功率开关装置，其特征在于，所述功率开关单元还包括支撑柱，所述导热基板通过所述支撑柱与所述电路板相连接，所述主体与所述电路板间隔设置以在两者之间形成空气隔热层。

3.根据权利要求2所述的功率开关装置，其特征在于，所述支撑柱包括第一柱段和第二柱段，所述第一柱段的直径大于所述第二柱段的直径，以在两者之间形成台阶面，所述支撑柱通过所述第一柱段与所述导热基板相连接，所述电路板具有与所述支撑柱相对应设置的通孔，所述支撑柱的所述第二柱段穿过所述通孔并与所述电路板相连接，所述支撑柱通过所述台阶面对所述电路板形成限位。

4.根据权利要求2所述的功率开关装置，其特征在于，所述导热基板上设置有连接部，所述支撑柱通过所述连接部与所述导热基板相连接。

5.根据权利要求4所述的功率开关装置，其特征在于，所述导热基板具有向外延伸的凸出部，所述连接部设置于所述凸出部。

6.根据权利要求2所述的功率开关装置，其特征在于，所述导热基板上相对设置的两个边缘上分别设置有所述支撑柱。

7.根据权利要求1至6任一项所述的功率开关装置，其特征在于，所述导热基板具有定位孔，所述定位孔与所述功率开关器件间隔设置。

8.根据权利要求1至6任一项所述的功率开关装置，其特征在于，所述导热基板上设置有焊盘，所述主体与所述焊盘焊接连接。

9.根据权利要求1至6任一项所述的功率开关装置，其特征在于，所述功率开关单元包括两列所述功率开关器件，所述导热基板上两个相对设置的边缘分别设置一列所述功率开关器件。

10.根据权利要求1至6任一项所述的功率开关装置，其特征在于，所述功率开关单元还包括连接器，所述导热基板设置有让位缺口，所述让位缺口用于让位所述连接器。