CN220401617U - 一种功率转换模块及应用其的车载充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种功率转换模块及应用其的车载充电机，功率转换模块包括壳体、设于壳体的立体水道、主功率板、输入端子、信号端子、LVDC端子、输出端子，输入端子、信号端子、LVDC端子、输出端子设于壳体同一侧，输入端子、输出端子分别位于壳体同一侧相对两端；功率转换模块还包括输入滤波板和输出滤波板，输入滤波板、输出滤波板分别设于壳体设有输入端子、输出端子一侧的相邻两侧，并分别与输入端子、输出端子电连接；主功率板设于壳体顶端并分别与输入滤波板和输出滤波板电连接。该功率转换模块将主滤波板拆分为集成度高、尺寸小的输入滤波板和输出滤波板，各端子、水嘴设于壳体同一侧，提高了整机功率密度，优化了散热、配电布局。

Description

一种功率转换模块及应用其的车载充电机

技术领域

本实用新型涉及汽车充变电技术领域，特别涉及一种功率转换模块及应用其的车载充电机。

背景技术

随着当今对节能减排以及控制大气污染的需求与日俱增，欲达成“碳达峰”和“碳中和”的目标，汽车行业需尽早进行能源结构转型。目前新能源汽车逐渐在市场上商用化，而电动汽车更是新能源汽车的主力军，其未来发展潜力和市场需求巨大。功率转换模块作为电动汽车充电系统(包括电动车充电桩、车载OBC充电机、电压变换器DCDC及相关集成产品)的重要组成部分，未来市场需求量同样巨大。如今用工成本不断增加，为了保证产品质量稳定以及生产的一致性，实现OBC充电模块等功率转换模块的自动化生产是本领域的大势所趋。

当前，追求汽车零部件的轻量化为业内追求的目标，OBC充电模块尺寸随之逐渐缩小，且OBC充电模块内部集成了大量的电路元件及电磁器件，而对于OBC充电模块自动化生产，这些电路元件及电磁器件的安装结构和方式仍存在优化空间。传统的OBC充电模块，通常在壳体内部空间上下相对设置滤波主板和功率主板，且滤波主板的尺寸与功率主板相匹配并放置在功率板的上方，这种滤波板与主功率板分开放置的常规安装布局导致滤波板尺寸大、OBC充电模块功率密度低。同时，这样的布局方式导致OBC充电模块的内部散热结构复杂化，且功率器件的散热效果不理想；此外，采用这种布局的OBC充电模块在配电接线时，需要在壳体的上下两面分开对多个功率连接器与壳体内各个方位的功率器件进行连线装配，导致OBC充电模块的配电布局较分散，不利于OBC充电模块的自动化装配。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的功率转换模块将主滤波板和主功率板分开安装导致滤波板尺寸大、模块功率密度低的技术问题，提出一种集成度和功率密度高的功率转换模块及应用其的车载充电机。

为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提出一种功率转换模块，包括：

壳体、设于壳体的立体水道、主功率板、输入端子、信号端子、LVDC端子、输出端子，输入端子、信号端子、LVDC端子、输出端子设于壳体的同一侧，输入端子、输出端子分别位于壳体的同一侧的相对两端；

功率转换模块还包括：

输入滤波板和输出滤波板，输入滤波板、输出滤波板分别对应设于壳体设有输入端子、输出端子的一侧的相邻两侧，并分别与输入端子、输出端子电连接；

主功率板设于壳体顶端并分别对应与输入滤波板和输出滤波板电连接。

优选地，立体水道设于壳体的中部并位于输入滤波板和输出滤波板之间，立体水道的进水嘴和出水嘴设于壳体设有输入端子、信号端子、LVDC端子和输出端子的同一侧。

进一步地，功率转换模块还包括：

分别对应设于输入滤波板和主功率板、输出滤波板和主功率板之间的第一屏蔽罩和第二屏蔽罩。

优选地，信号端子、LVDC端子位于输入端子和输出端子之间，且信号端子和LVDC端子上下设置；

进水嘴和出水嘴分别对应位于输入端子和LVDC端子、输出端子和LVDC端子之间。

进一步地，功率转换模块还包括：

设于壳体底部的平面水道，立体水道、平面水道和壳体之间形成多个灌胶容腔，输入滤波板和输出滤波板的发热器件容纳于对应的灌胶容腔中。

优选地，输入滤波板和输出滤波板分别通过功率连接铜柱、信号连接铜针与主功率板对应电连接。

优选地，输入端子、输出端子分别通过端子焊针与输入滤波板、输出滤波板对应电连接。

优选地，输入端子、输出端子分别通过转接线与输入滤波板、输出滤波板的接线柱对应电连接。

优选地，输入滤波板为AC输入滤波板、输出滤波板为HV输出滤波板，输入端子为AC输入端子、输出端子为HV输出端子。

本实用新型还提供一种车载充电机，采用了上述的功率转换模块。

与现有技术相比，本实用新型提供的将主滤波板拆分为输入滤波板和输出滤波板，减小了滤波板的尺寸安装面积、提高整机的功率密度；壳体中部增设隔层，将壳体内部分隔成上部配电空间和下部安装空间，在隔层底端中部设置平面水道和立体水道，在立体水道与壳体两侧之间设置连接至立体水道的灌胶容腔，副功率板竖直贴合于立体水道的水道壁上，副滤波板安装于立体水道与壳体两侧间的灌胶容腔底端，在保持以上副功率板和AC副滤波板、HV副滤波板的安装布局以减小功率板尺寸、提高功率密度的前提下使散热结构布局得到简化、散热效果提高；AC输入滤波和HV输出滤波通过线束穿过隔层与配电板连接，预设于上部配电空间对应的壳体外侧的各功率连接器通过线束直接连接至配电板的对应连接位置，扩大了配电板的安装空间，各功率连接器输出的位置灵活，提高了整车输出匹配度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型提出的技术方案，下面结合实施例和附图进行详细地说明，应该理解到，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在本实用新型的构思下可以对这些附图进行变化。

图1为本实用新型提供的功率转换模块的实施例的整体装配结构示意图；

图2为本实用新型提供的功率转换模块的实施例的输入滤波板的示意图；

图3为本实用新型提供的功率转换模块的实施例的输出滤波板的示意图；

图4为图1中的功率转换模块去除上盖板、第一屏蔽罩、第二屏蔽罩和主功率板的状态俯视图；

图5为图4中的功率转换模块安装第一屏蔽罩、第二屏蔽罩后的状态示意图；

图6为图1中的功率转换模块去除上盖板后的主功率板的爆炸结构示意图；

图7为图1中的功率转换模块的整体爆炸结构示意图；

图8为图4中的功率转换模块去除输入滤波板、输出滤波板后的状态示意图；

图9为图1中的功率转换模块的剖面结构示意图；

图10为图5中的功率转换模块将转接线替换为端子焊针的结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1、壳体；11、灌胶容腔；12、上盖板；2、立体水道；21、进水嘴；22、出水嘴；3、主功率板；4、输入端子；41、转接线；42、端子焊针；5、信号端子；6、输出端子；7、LVDC端子；8、输入滤波板；81、第一屏蔽罩；82、接线柱；9、输出滤波板；91、第二屏蔽罩；92、功率连接铜柱；93、信号连接铜针。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-10及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参阅图1、7，本实用新型提供的功率转换模块，包括：

壳体1、设于壳体1内部的立体水道2、主功率板3，设于壳体1外部的输入端子4、信号端子5、LVDC端子7、输出端子6，其中，输入端子4、信号端子5、LVDC端子7(低压直流端子)、输出端子6设于壳体1的同一侧，输入端子4、输出端子6分别位于壳体1的同一侧的相对两端。

请一并参阅图2-7、9，功率转换模块还包括：

输入滤波板8和输出滤波板9，输入滤波板8、输出滤波板9分别对应设于壳体1设有输入端子4、输出端子6的一侧的相邻两侧(即输入滤波板8、输出滤波板9分别设于壳体1的左右两侧)，并分别与输入端子4、输出端子6电连接；

主功率板3设于壳体1顶端并分别对应与输入滤波板8和输出滤波板9电连接。

请参阅图1、7，在本实施例中，壳体1为长方体，壳体1在主功率板3顶端设有上盖板12，通过上盖板12将壳体1的内部空间封闭。立体水道2设于壳体1的中部并位于输入滤波板8和输出滤波板9之间，并延壳体1的轴向延伸，立体水道2的进水嘴21和出水嘴22设于壳体1设有输入端子4、信号端子5、LVDC端子7和输出端子6的同一侧，进水嘴21和出水嘴22分别连通一对立体水道2的水道壁上的对应进出口、出水口。

请参阅图1、7，在本实施例中，信号端子5、LVDC端子7位于输入端子4和输出端子6之间，且信号端子5和LVDC端子7上下设置。

请参阅图1、7，在本实施例中，进水嘴21和出水嘴22分别对应位于输入端子4和LVDC端子7、输出端子6和LVDC端子7之间。在另一种实施例中，进水嘴21和出水嘴22分别对应位于输出端子6和LVDC端子7、输入端子4和LVDC端子7之间，即进水嘴21和出水嘴22的位置可以调换，立体水道2的进、出水方向可以反转。

针对现有功率转换模块将主滤波板和主功率板3分开安装导致滤波板尺寸大、模块功率密度低的技术问题，本实用新型将主滤波板拆分成集成度高、尺寸较小的输入滤波板8和输出滤波板9，减小了滤波板的尺寸安装面积、提高整机的功率密度；将输入端子4、信号端子5、LVDC端子7、输出端子6、进水嘴21和出水嘴22设于壳体1的同一侧，输入滤波板8、输出滤波板9分别对应设于壳体1设有输入端子4、输出端子6的一侧的相邻两侧，优化了功率转换模块的配电布局，此种配电局的安装空间大，各个功率连接器布置灵活，各功率连接器的输出端子6可在壳体1同一侧与对应的滤波板以线束或焊接连接器电连接，对各输出的位置的定位要求低，提高了整车输出匹配度，方便采用该功率转换模块及车载充电机的整车线束自动化安装。

请参阅图4、7，在本实施例中，功率转换模块还包括：

分别对应设于输入滤波板8和主功率板3、输出滤波板9和主功率板3之间的第一屏蔽罩81和第二屏蔽罩91，以在输入滤波板8、输出滤波板9与主功率板3之间形成EMC屏蔽腔体，提高输入滤波板8、输出滤波板9与主功率板3之间的电磁屏蔽、抗电磁干扰性。

请参阅图8、9，在本实施例中，功率转换模块还包括：

设于壳体1底部、连通于立体水道2的平面水道(图中未示出)，立体水道2、平面水道和壳体1之间形成多个灌胶容腔11，灌胶容腔11优选采用压铸成型，输入滤波板8和输出滤波板9的发热器件容纳于对应的灌胶容腔11中，通过灌注于灌胶容腔11内的导热胶将输入滤波板8和输出滤波板9的发热器件连接于立体水道2和平面水道，通过立体水道2和平面水道中的冷却液将发热器件散发的热量带走，实现滤波器件的散热。

请一并参阅图2-5、6、9，在本实施例中，壳体1(优选为立体水道2壁、灌胶容腔11的腔体壁，也可以设置于灌胶容腔11中)设有用于安装输入滤波板8和输出滤波板9的限位件(图中未示出)，输入滤波板8和输出滤波板9上设有用于与限位件对位配合的定位件(图中未示出)。定位件和限位件可以采用定位柱和限位孔，也可以采用定位孔和限位柱，还可以采用定位孔、限位孔配合螺钉，或者带安装孔的定位柱、限位孔配合螺钉，实现输入滤波板8和输出滤波板9的对位配合。

请参阅图7、9，在本实施例中，输入滤波板8、输出滤波板9和主功率板3相互平行设置。输入滤波板8和输出滤波板9优选为设于同一平面上。

针对以上现有功率转换模块的安装布局导致功率转换模块散热结构复杂、散热效果有限的问题，本实用新型在立体水道2与壳体1两侧之间设置连接至立体水道2的灌胶容腔11，将输入滤波板8和输出滤波板9的发热器件容纳于灌胶容腔11中，使得输入滤波板8和输出滤波板9上的功率器件通过导热胶与水道壁接触实现散热，在保持以上输入滤波板8和输出滤波板9安装布局以减小功率板尺寸、提高功率密度的前提下，使散热结构布局得到简化、散热效果提高，从而保持各功率器件和滤波器件维持在理想的工作温度。

请参阅图2、3、6、9，在本实施例中，输入滤波板8和输出滤波板9分别通过功率连接铜柱92、信号连接铜针93与主功率板3对应电连接。在其它实施例中，输入滤波板8和输出滤波板9也可以通过金属端子与主功率板3对应电连接。

请参阅图4，在本实施例中，输入端子4、输出端子6分别通过端子焊针42与输入滤波板8、输出滤波板9对应电连接。

请参阅图10，在一种实施例中，输入端子4、输出端子6分别通过转接线41与输入滤波板8、输出滤波板9的接线柱82对应电连接，即采用甩线连接器替代焊接连接器，只需对应改动输入滤波板8、输出滤波板9的端子连接处连接结构即可，提高功率转换模块对不同功率连接器型号规格的兼容、适配性。

在本实施例中，输入滤波板8为AC输入滤波板8、输出滤波板9为HV输出滤波板9，输入端子4为AC输入端子4、输出端子6为HV输出端子6。

本实用新型还提供一种车载充电机，采用了上述的功率转换模块。在本实施例中(图中未示出)，车载充电机还包括设于壳体1上的通气阀和接地点，以及设于壳体1底端的多个安装脚。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率转换模块，包括：

壳体(1)、设于所述壳体(1)的立体水道(2)、主功率板(3)、输入端子(4)、信号端子(5)、LVDC端子(7)、输出端子(6)，其特征在于，所述输入端子(4)、所述信号端子(5)、所述LVDC端子(7)、所述输出端子(6)设于所述壳体(1)的同一侧，输入端子(4)、输出端子(6)分别位于所述壳体(1)的同一侧的相对两端；

所述功率转换模块还包括：

输入滤波板(8)和输出滤波板(9)，输入滤波板(8)、输出滤波板(9)分别对应设于壳体(1)设有输入端子(4)、输出端子(6)的一侧的相邻两侧，并分别与输入端子(4)、输出端子(6)电连接；

所述主功率板(3)设于所述壳体(1)顶端并分别对应与输入滤波板(8)和输出滤波板(9)电连接。

2.如权利要求1所述的功率转换模块，其特征在于，所述立体水道(2)设于所述壳体(1)的中部并位于输入滤波板(8)和输出滤波板(9)之间，所述立体水道(2)的进水嘴(21)和出水嘴(22)设于所述壳体(1)设有所述输入端子(4)、所述信号端子(5)、所述LVDC端子(7)和所述输出端子(6)的同一侧。

3.如权利要求2所述的功率转换模块，其特征在于，所述功率转换模块还包括：

分别对应设于所述输入滤波板(8)和主功率板(3)、所述输出滤波板(9)和主功率板(3)之间的第一屏蔽罩(81)和第二屏蔽罩(91)。

4.如权利要求2所述的功率转换模块，其特征在于，所述信号端子(5)、所述LVDC端子(7)位于所述输入端子(4)和所述输出端子(6)之间，且所述信号端子(5)和所述LVDC端子(7)上下设置；

所述进水嘴(21)和所述出水嘴(22)分别对应位于所述输入端子(4)和所述LVDC端子(7)、所述输出端子(6)和所述LVDC端子(7)之间。

5.如权利要求2所述的功率转换模块，其特征在于，所述功率转换模块还包括：

设于所述壳体(1)底部的平面水道，所述立体水道(2)、所述平面水道和所述壳体(1)之间形成多个灌胶容腔(11)，所述输入滤波板(8)和所述输出滤波板(9)的发热器件容纳于对应的灌胶容腔(11)中。

6.如权利要求1-5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述输入滤波板(8)和输出滤波板(9)分别通过功率连接铜柱(92)、信号连接铜针(93)与所述主功率板(3)对应电连接。

7.如权利要求1-5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述输入端子(4)、所述输出端子(6)分别通过端子焊针(42)与所述输入滤波板(8)、所述输出滤波板(9)对应电连接。

8.如权利要求1-5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述输入端子(4)、所述输出端子(6)分别通过转接线(41)与所述输入滤波板(8)、所述输出滤波板(9)的接线柱(82)对应电连接。

9.如权利要求1-5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述输入滤波板(8)为AC输入滤波板、所述输出滤波板(9)为HV输出滤波板，所述输入端子(4)为AC输入端子、所述输出端子(6)为HV输出端子。

10.一种车载充电机，其特征在于，采用了如权利要求1-9任一项所述的功率转换模块。