CN220923829U - 一种新能源汽车升压结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源电动车高压快充技术领域，公开了一种新能源汽车升压结构，包括：壳体，外壁设置有若干端口，内部安装有电感、立式继电器、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器和薄膜电容；正极回路，依次连接高压快插插座、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器、薄膜电容、电感、第一个立式继电器和高压快插插件；负极回路，依次连接高压快插插座、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器、薄膜电容、第二个立式继电器和高压快插插件。本实用新型的正极回路和负极回路的结构高度集成，节省材料，减小升压模块占用空间，安装拆卸方便，散热性能好，电磁兼容性滤波器滤波效果好，而且节省整车空间，节约整车线束布线长度和复杂性。

Description

一种新能源汽车升压结构

技术领域

本实用新型属于新能源电动车高压快充技术领域，特别涉及一种新能源汽车升压结构。

背景技术

新能源汽车目前充电桩输出电压大多数是220V，快充输出电压最高也才能达到750V，而且快充充电桩比较少，所以大部分新能源车都是通过慢充来充电，充电时间短则七八个小时，多则十几个小时，不满足许多用户需求。为了满足充电速度快，充电时间短，在慢充桩也能实现快充功能这一亟需解决的行业问题，新能源车上需要增加能够升压的功能模块。Boost升压模块是通过电机、电机控制器，将充电桩输入的低压电转化为高压电，从而给电池包迅速充电，通过升压模块只需二十到三十分钟则能充满九十度电量电池包。故研发一款升压速度快，EMC(电磁兼容性)效果好，结构又紧凑，不占整车主体空间的Boost升压模块极为迫切。

另外现有新能源汽车充电速度慢，充电时间长，而且具备快充功能的车型也只是简单的增大线缆和铜排直径，提升过电流的能力，还是需要充电桩提供高压电才能进行快充，不具备自主升压功能，车主若找不到能提供大功率高电压的充电桩，则不能实现快充功能。

实用新型内容

为了解决背景技术中至少一个问题，本实用新型提出一种新能源汽车升压结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种新能源汽车升压结构，包括：

壳体，外壁设置有若干端口，内部安装有电感、立式继电器、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器和薄膜电容；

高压快插插件，安装在壳体的一个外壁端口，用于电流输出；

高压快插插座，安装在壳体的一个外壁端口，用于电流输入；

正极回路，依次连接高压快插插座、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器、薄膜电容、电感、第一个立式继电器和高压快插插件；

负极回路，依次连接高压快插插座、保险丝、卧式继电器、电磁兼容性滤波器、薄膜电容、第二个立式继电器和高压快插插件。

优选地，所述壳体还通过螺栓连接有第一盖板，所述第一盖板表面还安装有第二盖板。

优选地，所述电感顶部还安装有屏蔽板，所述屏蔽板表面安装有控制PCB板。

优选地，还包括低压信号插件，所述低压信号插件安装在壳体的一个外壁端口上且与控制PCB板电连接，用于传递控制PCB板产生的低压信号。

优选地，所述壳体内设置有安装座，所述安装座用于安装保险丝。

优选地，所述电感包括：

两个对称设置的骨架，安装有铁芯；

所述铁芯为腰形结构，所述腰形结构的两端的半圆段分别插设在两个对称设置和骨架中；

线圈，缠绕在所述骨架中间的直线段上；

外壳，与两个对称设置的骨架固定连接；

密封胶，填充在外壳内；

接线铜排，安装在骨架上；

温度信号线，用于检测电感的温度变化并传递给控制PCB板。

优选地，所述电磁兼容性滤波器包括：

固定基座，两端设置有环形空腔，用于安装滤波磁环；

磁环盖板，安装在环形空腔的开口处，用于固定滤波磁环；

滤波磁环，用于滤波；

电流母排，包括正极电流母排和负极电流母排，安装在所述固定基座底部；

X电容，通过两个引脚分别连接正极电流母排和负极电流母排；

Y电容，设置有两个，安装在固定基座上，其中一个Y电容的两个引脚分别用于连接正极电流母排和接地，另一个Y电容的两个引脚分别用于连接负极电流母排和接地；

接电铜排，通过螺栓连接壳体与电流母排，导通地极。

优选地，还包括X电容滤波板和Y电容滤波板，所述X电容滤波板的正负极分别连接正极回路和负极回路；所述Y电容滤波板设置有正极、负极和接地，分别连接正极回路、负极回路以及壳体。

优选地，所述壳体底面设置有冷却腔，所述冷却腔连通有水嘴，所述水嘴固定在所述壳体上。

优选地，在所述正极回路中，包括第一铜排、第二铜排和第三铜排、第四铜排、第一转接铜排和第二转接铜排；

所述第一铜排用于连接高压快插插座的正极和保险丝；

所述第一转接铜排用于连接保险丝和卧式继电器；

所述第二转接铜排用于连接卧式继电器和电磁兼容性滤波器；

所述第二铜排用于连接电磁兼容性滤波器和电感；

所述第三铜排用于连接电感和第一个立式继电器；

所述第四铜排用于连接第一个立式继电器和高压快插插件。

优选地，在所述负极回路中，包括第五铜排、第六铜排和第七铜排；

所述第五铜排用于连接高压快插插座的负极和电磁兼容性滤波器；所述第六铜排用于串联电磁兼容性滤波器和第二个立式继电器；所述第七铜排用于连接第二个立式继电器和高压快插插件。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的正极回路和负极回路的结构高度集成，节省材料，减小升压模块占用空间，安装拆卸方便，散热性能好，电磁兼容性滤波器滤波效果好，而且节省整车空间，节约整车线束布线长度和复杂性；

2、本实用新型通过使用第一铜排至第七铜排进行正极回路和负极回路上各器件的连接，避免使用导线，有利于升压结构的整体布局；

3、本实用新型的电磁兼容性滤波器的磁环感量巨大，极大的提高了整机EMC等级；

4、本实用新型在壳体背面设置水道循环回路，不仅减少了壳体复杂度，而且给电感散热良好，同时又降低了制造和安装难度，节省了成本；

5、本实用新型采用立体式布局，选用保险丝坐在卧式继电器上方，铜排结构设计合理，充分利用了高度空间，减小了整机的长宽；

6、本实用新型设置了特定朝向高压快插插件布局，方便整车线束走线和插拔，极大的缩小了升压器占用体积。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的一种新能源汽车升压结构的爆炸视图；

图2示出了本实用新型的一种新能源汽车升压结构的装配图；

图3示出了电感的整体结构图；

图4示出了电感的爆炸视图；

图5示出了电磁兼容性滤波器的整体结构图；

图6示出了电磁兼容性滤波器的爆炸视图；

图7示出了本实用新型的Boost升压电路图；

图8示出了本实用新型的冷却结构的示意图；

图9示出了高压快插插座、保险丝和卧式继电器的连接图；

图10示出了保险丝、第一转接铜排和第二转接铜排的位置关系图。

图中：1、第一盖板；2、控制PCB板；3、屏蔽板；4、电感；401、骨架；402、铁芯；403、外壳；404、线圈；405、密封胶；406、接线铜排；407、温度信号线；5、立式继电器；6、透气阀；7、壳体；701、冷却腔；702、冷却盖板；703、水嘴通道；8、低压信号插件；9、水嘴；10、高压快插插件；11、高压快插插座；12、安装座；13、保险丝；14、卧式继电器；15、X电容滤波板；16、第二盖板；17、电磁兼容性滤波器；1701、磁环盖板；1702、滤波磁环；1703、X电容；1704、电流母排；1705、固定基座；1706、Y电容；1707、接电铜排；18、Y电容滤波板；19、第一铜排；1901、第一转接铜排；1902、第二转接铜排；20、薄膜电容；21、第二铜排；22、第三铜排；23、第四铜排；24、第五铜排；25、第六铜排；26、第七铜排。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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做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。

一种新能源汽车升压结构，如图1所示，包括壳体7、高压快插插件10、高压快插插座11。其中壳体7外壁设置有若干端口，外壁还安装有透气阀6，主要作用是保持内外压力相持平，且透气不透水，保证壳体7内部干燥，壳体7内部安装有电感4、立式继电器5、保险丝13、卧式继电器14、电磁兼容性滤波器17和薄膜电容20。高压快插插件10安装在壳体7的一个外壁端口，用于电流输出；高压快插插座11安装在壳体7的一个外壁端口，用于电流输入。如图2所示，正极回路依次连接高压快插插座11、保险丝13、卧式继电器14、电磁兼容性滤波器17、薄膜电容20、电感4、第一个立式继电器5和高压快插插件10；负极回路依次连接高压快插插座11、保险丝13、卧式继电器14、电磁兼容性滤波器17、薄膜电容20、第二个立式继电器5和高压快插插件10。

需要说明的是，如图7所示，为Boost升压电路图，其中从左至右依次为充电桩、Boost升压模块、三合一控制单元、电池组模块，在工作时充电桩的电流进入Boost升压模块进行升压，然后进入三合一控制单元，最后给新能源汽车的电池组模块充电。在该流程中，图1中的升压结构对应了Boost升压模块。

需要进一步说明的是，结合图1和图7可知，将高压快插插座11与通过高压电缆与外界充电桩相连，为Boost升压模块输入电源，当外部分充电桩电压低于电池电压时，Boost开启升压快充形式，即视图7中的继电器S1、S6、S7闭合，107A的升压电流通过高压快插插座11取电，先通过保险丝13，再过卧式继电器14，再导到电磁兼容性滤波器17(EMC滤波组件)，继续通过薄膜电容20，然后分流，将正极回路电流通过电感4，然后通到第一个立式继电器5(S7)，负极回路电流输入到第二个立式继电器5(S6)，最后汇聚到高压快插插件10，将电流输出到整车电机和电控。控制板2将继电器控制信号通过线束传递给低压信号插件8，然后再通过低压信号插件8传递给整车控制器。

进一步地，在图1中，壳体7还通过螺栓连接有第一盖板1，第一盖板1表面还安装有第二盖板16，通过打开第二盖板16可以对保险丝13进行观测和更换。具体地，第一盖板1用螺栓紧固到壳体7上，第二盖板16用螺栓紧固到第一盖板1上，完成整个Boost升压模块的装配。

进一步地，电感4顶部还安装有屏蔽板3，屏蔽板3表面安装有控制PCB板2。其中，屏蔽板3避免电感4与控制PCB板2直接接触。屏蔽板3作用是减少内部高压回路产生的噪声对控制PCB板2上低压系统造成的干扰；控制PCB板2作用是控制继电器、采集电流数据、高压安全检测等。

需要说明的是，电感4底部涂刷均匀并一定厚度的导热硅脂，然后将电感4用螺栓紧固在壳体7内。

进一步地，新能源汽车升压结构还包括低压信号插件8，低压信号插件8安装在壳体7的一个外壁端口上。而且低压信号插件8安装在壳体7的一个外壁端口上且与控制PCB板2电连接，用于传递控制PCB板2产生的低压信号。具体地，控制PCB板2将继电器控制信号通过线束传递给低压信号插件8，然后再通过低压信号插件8传递给整车控制器。

进一步地，壳体7内设置有安装座12，安装座12用于安装保险丝13。

进一步地，如图3和图4所示，电感4包括骨架401、铁芯402、外壳403、线圈404、密封胶405、接线铜排406和温度信号线407。骨架401设置有两个，通过螺栓对称安装在外壳403两端；铁芯402为环状的腰形结构，其中腰形结构的两端的半圆段分别插设在两个对称设置和骨架401中；线圈404则缠绕在铁芯402中间的直线段上；温度信号线407一端连接在电感4内部，监测电感4的温度变化状态，一端是连接控制PCB板2，温度信息被采集后传递到控制PCB板2，最后到处理器。另外，骨架401的端部还预留有开口槽，接线铜排406通过螺钉固定在开口槽中，便于与其他铜排或导线进行搭接。骨架401、铁芯402、外壳403和线圈404构成了整体电感装置。随后外壳403与两个对称设置的骨架401固定连接，使整体电感装置位于外壳403内部，最后将密封胶405填充在外壳403内，得到了具有精准安装定位孔位又具有过大电流功能的新型结构电感。

进一步地，如图5和图6所示，电磁兼容性滤波器17包括：固定基座1705，两端设置有环形空腔，用于安装滤波磁环1702；磁环盖板1701，安装在环形空腔的开口处，用于固定滤波磁环1702；滤波磁环1702，用于滤波；电流母排1704，包括正极电流母排和负极电流母排，安装在所述固定基座1705底部；X电容1703，通过两个引脚分别连接正极电流母排和负极电流母排；Y电容1706，设置有两个，安装在固定基座1705上，其中一个Y电容1706的两个引脚分别用于连接正极电流母排和接地，另一个Y电容1706的两个引脚分别用于连接负极电流母排和接地；接电铜排1707，通过螺栓连接壳体7与电流母排1704，导通地极。

在电磁兼容性滤波器17(EMC滤波组件)中，从快充插座11引入的电流先流向电流母排1704，然后通过滤波磁环1702，滤过一层电磁干扰信号，通过滤波磁环1702之后，再通过2个0.12uf的Y电容1706和一个0.22uf的X电容1703构成的滤波回路滤一次波，电流通过两个电容后再一次穿过滤波磁环1702。整个回路是个LCL电磁回路，结构高度集中，减少整个滤波组件占升压器的空间，铜排需穿过双纳米晶磁环，结构设计难度高，方案选择双纳米晶磁环，滤波效果会比常规纳米晶和铁氧体组合更好。

进一步地，正极回路和负极回路上还安装了X电容滤波板15和Y电容滤波板18，X电容滤波板15的正负极分别连接正极回路和负极回路；Y电容滤波板18设置有正极、负极和接地，分别连接正极回路、负极回路以及壳体7。

需要说明的是，正极回路和负极回路都采用铜排结构，其中X电容滤波板15的正负极分别连接正极铜排和负极铜排，板上有两个螺栓固定孔，一端用螺栓固定在正极铜排上，一端固定在负极铜排上。通过板上的铺铜电路，形成X电容1703的一个引脚和正极铜排连接，以及X电容1703的另一个引脚和负极铜排连接，主要作用是滤除电源中差模和共模的干扰。Y电容滤波板18上有三个固定螺栓孔位，一端连接正极铜排，一端连接负极铜排，一端固定在壳体7上。通过电路板的上铺铜线路，连接正极铜排到第一个Y电容1706再到地极连接，和负极铜排到第二个Y电容1706再到地极连接。

进一步地，如图8所示，壳体7底面设置有冷却腔701，而在壳体7表面开设有水嘴通道703，然后在水嘴通道703中固定安装了水嘴9，使水嘴9与冷却腔701连通，同时冷却腔701上焊接冷却盖板702，提高密封性。

需要说明的是，冷却腔701的安装位置对应了壳体7内的电感4的位置，有利于电感4降温。

进一步地，在本实用新型中，壳体7的电路结构均采用铜排进行连接，具体地：在正极回路中，包括第一铜排19、第一转接铜排1901、第二转接铜排1902、第二铜排21和第三铜排22、第四铜排23；第一铜排19用于连接高压快插插座11的正极和保险丝13；第二铜排21用于连接电磁兼容性滤波器17和电感4；第三铜排22用于连接电感4和第一个立式继电器5；第四铜排23用于连接第一个立式继电器5和高压快插插件10。另外如图9和10所示，第一转接铜排1901用于连接保险丝13和卧式继电器14；第二转接铜排1902用于连接卧式继电器14和电磁兼容性滤波器17，其中保险丝13安装在图10中矩形壳中，第一转接铜排1901和第二转接铜排1902位于矩形壳的底部。

在负极回路中，包括第五铜排24、第六铜排25和第七铜排26；第五铜排24用于；第六铜排25用于串联电磁兼容性滤波器17和第二个立式继电器5；第七铜排26用于连接第二个立式继电器5和高压快插插件10。

需要说明的是，本实用新型的部分结构可以做如下替代：

1、将线圈404和外壳403灌封在一起；

2、采用单独水冷板，方便电感4和水冷板单独安装和测试；

3、采用铁氧体磁芯替代纳米晶磁环，方便铜排穿过磁芯；

4、采用IPT插座和接线端子连接线路，节省高压快插插座11和高压快插插件10的昂贵费用。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种新能源汽车升压结构，其特征在于，包括：

壳体(7)，外壁设置有若干端口，内部安装有电感(4)、立式继电器(5)、保险丝(13)、卧式继电器(14)、电磁兼容性滤波器(17)和薄膜电容(20)；

高压快插插件(10)，安装在壳体(7)的一个外壁端口，用于电流输出；

高压快插插座(11)，安装在壳体(7)的一个外壁端口，用于电流输入；

正极回路，依次连接高压快插插座(11)、保险丝(13)、卧式继电器(14)、电磁兼容性滤波器(17)、薄膜电容(20)、电感(4)、第一个立式继电器(5)和高压快插插件(10)；

负极回路，依次连接高压快插插座(11)、保险丝(13)、卧式继电器(14)、电磁兼容性滤波器(17)、薄膜电容(20)、第二个立式继电器(5)和高压快插插件(10)。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述壳体(7)还通过螺栓连接有第一盖板(1)，所述第一盖板(1)表面还安装有第二盖板(16)。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述电感(4)顶部还安装有屏蔽板(3)，所述屏蔽板(3)表面安装有控制PCB板(2)。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，还包括低压信号插件(8)，所述低压信号插件(8)安装在壳体(7)的一个外壁端口上且与控制PCB板(2)电连接，用于传递控制PCB板(2)产生的低压信号。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述壳体(7)内设置有安装座(12)，所述安装座(12)用于安装保险丝(13)。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述电感(4)包括：

两个对称设置的骨架(401)，安装有铁芯(402)；

所述铁芯(402)为腰形结构，所述腰形结构的两端的半圆段分别插设在两个对称设置和骨架(401)中；

线圈(404)，缠绕在所述骨架(401)中间的直线段上；

外壳(403)，与两个对称设置的骨架(401)固定连接；

密封胶(405)，填充在外壳(403)内；

接线铜排(406)，安装在骨架(401)上；

温度信号线(407)，用于检测电感(4)的温度变化并传递给控制PCB板(2)。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述电磁兼容性滤波器(17)包括：

固定基座(1705)，两端设置有环形空腔，用于安装滤波磁环(1702)；

磁环盖板(1701)，安装在环形空腔的开口处，用于固定滤波磁环(1702)；

滤波磁环(1702)，用于滤波；

电流母排(1704)，包括正极电流母排和负极电流母排，安装在所述固定基座(1705)底部；

X电容(1703)，通过两个引脚分别连接正极电流母排和负极电流母排；

Y电容(1706)，设置有两个，安装在固定基座(1705)上，其中一个Y电容(1706)的两个引脚分别用于连接正极电流母排和接地，另一个Y电容(1706)的两个引脚分别用于连接负极电流母排和接地；

接电铜排(1707)，通过螺栓连接壳体(7)与电流母排(1704)，导通地极。

8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，还包括X电容滤波板(15)和Y电容滤波板(18)，所述X电容滤波板(15)的正负极分别连接正极回路和负极回路；所述Y电容滤波板(18)设置有正极、负极和接地，分别连接正极回路、负极回路以及壳体(7)。

9.根据权利要求1所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，所述壳体(7)底面设置有冷却腔(701)，所述冷却腔(701)连通有水嘴(9)，所述水嘴(9)固定在所述壳体(7)上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，在所述正极回路中，包括第一铜排(19)、第二铜排(21)和第三铜排(22)、第四铜排(23)、第一转接铜排(1901)和第二转接铜排(1902)；

所述第一铜排(19)用于连接高压快插插座(11)的正极和保险丝(13)；

所述第一转接铜排(1901)用于连接保险丝(13)和卧式继电器(14)；

所述第二转接铜排(1902)用于连接卧式继电器(14)和电磁兼容性滤波器(17)；

所述第二铜排(21)用于连接电磁兼容性滤波器(17)和电感(4)；

所述第三铜排(22)用于连接电感(4)和第一个立式继电器(5)；

所述第四铜排(23)用于连接第一个立式继电器(5)和高压快插插件(10)。

11.根据权利要求10所述的一种新能源汽车升压结构，其特征在于，在所述负极回路中，包括第五铜排(24)、第六铜排(25)和第七铜排(26)；

所述第五铜排(24)用于连接高压快插插座(11)的负极和电磁兼容性滤波器(17)；所述第六铜排(25)用于串联电磁兼容性滤波器(17)和第二个立式继电器(5)；所述第七铜排(26)用于连接第二个立式继电器(5)和高压快插插件(10)。