TWI653164B - 電源轉換裝置 - Google Patents

Abstract

一種電源轉換裝置包含散熱基座、直流轉直流轉換器線路板組立、車載充電器線路板組立與至少一電線。散熱基座具有相對之第一表面與第二表面。直流轉直流轉換器線路板組立設置於第一表面。車載充電器線路板組立設置於第一表面。電線的一端連接直流轉直流轉換器線路板組立，另一端連接車載充電器線路板組立。電源轉換裝置能有效減少整體的體積。

Description

電源轉換裝置

本發明是關於一種電源轉換裝置，且特別是關於一種電動汽車用的電源轉換裝置。

電動汽車，以其高效、節能、低噪音、零排放的顯著特點，在節能環保方面具有不可比擬的優勢。近年來在世界範圍內，電動汽車用的動力電池、電機、控制系統，車載充電器等核心關鍵技術取得了重大進展，產品安全性、可靠性、壽命得到明顯提升，成本也得到一定控制，混合動力汽車、純電動汽車正逐步進入實用化和小產業化階段，電動汽車將成為世界汽車產業發展的戰略方向。

作為電動汽車的關鍵配套零部件之一，電動汽車的充電器，是一種電源轉換裝置，其輸入端通過輸入線從電網接收交流電，並在其輸出端輸出高壓直流電，用以為車載高壓電池包（Battery Pack）提供充電服務，並通過自身通信接口與電池管理系統（Battery Management System； BMS）保持實時交互通信。車載充電器綜合性能提升和成本控制一直以來就是制約電動汽車進入大規模量產的影響因素之一，而其電氣性能、結構設計及熱管理水準則是綜合評價和衡量車載充電器性能時最為關鍵的指標之一。

本發明之一技術態樣在於提供一種電源轉換裝置，其能有效減少整體的體積。

根據本發明的一實施方式，一種電源轉換裝置包含散熱基座、直流轉直流轉換器線路板組立、車載充電器線路板組立與至少一電線。散熱基座具有相對之第一表面與第二表面。直流轉直流轉換器線路板組立設置於第一表面。車載充電器線路板組立設置於第一表面。電線的一端連接直流轉直流轉換器線路板組立，另一端連接車載充電器線路板組立。

在本發明一或多個實施方式中，上述之電源轉換裝置更包含電磁干擾控制器線路板組立，此電磁干擾控制器線路板組立設置於第一表面。

在本發明一或多個實施方式中，上述之直流轉直流轉換器線路板組立設置在車載充電器線路板組立下方，電磁干擾控制器線路板組立與直流轉直流轉換器線路板組立並列放置。

在本發明一或多個實施方式中，上述之電源轉換裝置更包含頂蓋。此頂蓋覆蓋第一表面，頂蓋與第一表面之間具有空間，直流轉直流轉換器線路板組立與車載充電器線路板組立均位於空間內。

在本發明一或多個實施方式中，上述之散熱基座具有流道，此流道至少部分位於第二表面。電源轉換裝置更包含密封件，此密封件密封流道。

在本發明一或多個實施方式中，上述之密封件為鈑金件。

在本發明一或多個實施方式中，上述之電源轉換裝置更包含電源分配器。此電源分配器連接散熱基座，且密封件至少部分位於散熱基座與電源分配器之間。

在本發明一或多個實施方式中，上述之散熱基座具有流道，此流道至少部分位於第二表面。電源轉換裝置更包含電源分配器。此電源分配器連接散熱基座，且電源分配器具有底板，此底板密封流道。

在本發明一或多個實施方式中，上述之電源分配器具有至少一側壁，此側壁與底板共同形成容置空間，且底板更凸出於側壁遠離容置空間的一側。

在本發明一或多個實施方式中，上述之側壁與底板一體成形。

在本發明一或多個實施方式中，上述之散熱基座具有穿孔，此穿孔貫穿第一表面與第二表面。電源轉換裝置更包含密封圈，此密封圈至少部分位於第二表面，並圍繞穿孔。

本發明上述實施方式與已知先前技術相較，至少具有以下優點：

(1) 由於直流轉直流轉換器線路板組立與車載充電器線路板組立均位於散熱基座的同一側，如此一來，直流轉直流轉換器線路板組立、車載充電器線路板組立與散熱基座的相對位置將更為緊密，使得電源轉換裝置的整體體積得以有效減少。

(2) 由於電源分配器連接散熱基座，且密封件至少部分位於散熱基座與電源分配器之間，也就是說，密封件密封散熱基座的流道，並同時連接電源分配器，使得電源轉換裝置的整體結構得以簡化。

(3) 由於電源分配器具有底板，且底板密封散熱基座的流道，因此，作為電源分配器的一部分，底板亦可同時用以密封散熱基座的流道。如此一來，電源轉換裝置的整體結構得以簡化。而且，在電源分配器的製作過程中，電源分配器的殼體可以單一一副壓鑄模具製作，有效降低模具開發成本。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙（包括技術和科學術語）具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施方式之電源轉換裝置100的組裝圖。電源轉換裝置100安裝於電動汽車（圖未示）上，並將地面的交流電網通過電纜線電性連接至電動汽車的電池組，以對電動汽車進行充電。

請參照第2～3圖。第2圖繪示第1圖之電源轉換裝置100的上視爆炸圖。第3圖繪示第1圖之電源轉換裝置100的下視爆炸圖。如第2～3圖所示，一種電源轉換裝置100包含散熱基座110、直流轉直流（direct current to direct current；　DC/DC）轉換器線路板組立120、車載充電器（on board charger module；　OBCM）線路板組立130與至少一電線125。散熱基座110具有相對之第一表面111與第二表面112。直流轉直流轉換器線路板組立120設置於散熱基座110的第一表面111，車載充電器線路板組立130亦設置於散熱基座110的第一表面111。電線125的一端125a連接直流轉直流轉換器線路板組立120，另一端125b連接車載充電器線路板組立130，因此，車載充電器線路板組立130電性連接直流轉直流轉換器線路板組立120。

也就是說，直流轉直流轉換器線路板組立120與車載充電器線路板組立130均設置於散熱基座110的第一表面111，亦即直流轉直流轉換器線路板組立120與車載充電器線路板組立130均位於散熱基座110的同一側。如此一來，直流轉直流轉換器線路板組立120、車載充電器線路板組立130與散熱基座110的相對位置將更為緊密，使得電源轉換裝置100的整體體積得以有效減少。

請參照第4圖，其繪示沿第1圖之線段X的剖面圖。具體而言，如第4圖所示，在本實施方式中，直流轉直流轉換器線路板組立120更可至少部分設置在車載充電器線路板組立130下方，並且接近高壓直流電的輸出二極體135，以增加電源轉換裝置100的結構密度，並有利於電源轉換裝置100中流道113（第1～4圖未示，請參照第5～6圖）的佈置，從而提高電源轉換裝置100的功率密度。

進一步而言，如第2～3圖所示，電源轉換裝置100更包含電磁干擾控制器線路板組立140。在本實施方式中，電磁干擾控制器線路板組立140設置於散熱基座110的第一表面111，且與直流轉直流轉換器線路板組立120並列放置，因此，電磁干擾控制器線路板組立140與直流轉直流轉換器線路板組立120及車載充電器線路板組立130，均位於散熱基座110的同一側。如此一來，直流轉直流轉換器線路板組立120、車載充電器線路板組立130、電磁干擾控制器線路板組立140與散熱基座110的相對位置將更為緊密，使得電源轉換裝置100的整體體積得以有效減少。

再者，如第1～4圖所示，電源轉換裝置100更包含頂蓋150。頂蓋150覆蓋散熱基座110的第一表面111，而頂蓋150與第一表面111之間具有空間S，直流轉直流轉換器線路板組立120、車載充電器線路板組立130與電磁干擾控制器線路板組立140均位於空間S內。

請參照第5圖，其繪示第1圖之散熱基座110及電源分配器170的下視爆炸圖。如第5圖所示，散熱基座110具有流道113，流道113至少部分位於第二表面112。在本實施方式中，流道113適於讓冷卻液（圖未示）流通，以把電源轉換裝置100運作時所產生的熱量帶走。為減低冷卻液從流道113溢出的機會，電源轉換裝置100更包含密封件160，密封件160密封流道113。密封件160可為鈑金件，並以沖壓（stamping）的手段製成。舉例而言，密封件160的材質可為鋁材AL5052，但本發明並不以此為限。

再者，如第1～5圖所示，電源轉換裝置100更包含電源分配器（Power Distribution Unit；　PDU）170。在本實施方式中，從結構上而言，電源分配器170連接散熱基座110，並且，如第5圖所示，密封件160至少部分位於散熱基座110與電源分配器170之間。也就是說，密封件160密封散熱基座110的流道113，並同時讓電源分配器170設置於其上，使得電源轉換裝置100的整體結構得以簡化。在實務的應用中，電源分配器170的殼體可以壓鑄（die-casting）的手段製成。

另外，如第5圖所示，散熱基座110具有穿孔114。穿孔114貫穿第一表面111（請參照第2圖）與第二表面112，並且，穿孔114係適於讓電線（圖未示）穿越，以使電源轉換裝置100得以電性連接，並且電源分配器170分別與直流轉直流轉換器線路板組立120和車載充電器線路板組立130電性連接。

請參照第6圖，其繪示第5圖之範圍M的局部放大圖。為防止冷卻液流入至穿孔114而對電源轉換裝置100的運作造成影響，如第6圖所示，電源轉換裝置100更包含密封圈180，密封圈180至少部分位於散熱基座110的第二表面112，並圍繞穿孔114。如此一來，冷卻液流入至穿孔114的機會得以有效降低，而電源轉換裝置100的使用壽命也因而得以有效增加。

請參照第7圖，其繪示第1圖之電源分配器170的放大圖。如第7圖所示，電源分配器170於其朝向散熱基座110（請參照第1～6圖）的一面具有穿孔175，而穿孔175的位置對應於散熱基座110的穿孔114（請參照第5～6圖），因此，穿越穿孔175的電線亦能夠穿越穿孔114，並電性連接至電源分配器170內。

請參照第8圖，其繪示依照本發明另一實施方式之散熱基座110及電源分配器170的下視爆炸圖。在本實施方式中，如第8圖所示，電源分配器170具有底板171，且底板171密封散熱基座110的流道113。也就是說，作為電源分配器170的一部分，底板171亦可同時用以密封散熱基座110的流道113。如此一來，電源轉換裝置100的整體結構得以簡化。而且，在電源分配器170的製作過程中，電源分配器170的殼體連同底板171可以使用單一一副壓鑄模具製作，有效降低模具開發成本。

請參照第9圖，其繪示沿第8圖之線段Y的剖面圖。具體而言，如第9圖所示，電源分配器170具有至少一側壁172，側壁172與底板171共同形成容置空間A，且底板171更凸出於側壁172遠離容置空間A的一側。如此一來，如上所述，底板171能夠密封散熱基座110的流道113（請參照第8圖）。側壁172與底板171更可為一體成形的結構，使得側壁172與底板171的結構強度能夠進一步提升，但本發明並不以此為限。

請參照第10圖，其繪示依照本發明再一實施方式之電源轉換裝置100的組裝圖。在實際的應用中，當散熱基座110具有保險絲（圖未示）於其中，而電源分配器170內並不具有繼電器（圖未示）時，電源分配器170相對散熱基座110的體積將得以有效減小。在此情況下，如第10圖所示，電源分配器170可具有複數個安裝法蘭173，位於電源分配器170的外殼上，而安裝法蘭173具有穿孔174，且穿孔174係對應於散熱基座110上的螺孔和密封件160的穿孔（散熱基座110上的螺孔和密封件160的穿孔於第10圖中均被安裝法蘭173遮擋著），如此一來，使用者可以利用鎖固件190例如螺絲，把穿孔174相對螺孔固定，繼而使電源分配器170簡單容易地固定於散熱基座110上。如此一來，對應於電源分配器170不同的功能要求，使用者仍可採用散熱基座110相同的殼體，有效降低模具成本與單價。在本實施方式中，如第8圖所示，安裝法蘭173的數量為三個，但本發明並不以此為限。

綜上所述，本發明的技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。通過上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有以下優點：

(1) 由於直流轉直流轉換器線路板組立與車載充電器線路板組立均位於散熱基座的同一側，如此一來，直流轉直流轉換器線路板組立、車載充電器線路板組立與散熱基座的相對位置將更為緊密，使得電源轉換裝置的整體體積得以有效減少。

(2) 由於電源分配器連接散熱基座，且密封件至少部分位於散熱基座與電源分配器之間，也就是說，密封件密封散熱基座的流道，並同時連接電源分配器，使得電源轉換裝置的整體結構得以簡化。

(3) 由於電源分配器具有底板，且底板密封散熱基座的流道，因此，作為電源分配器的一部分，底板亦可同時用以密封散熱基座的流道。如此一來，電源轉換裝置的整體結構得以簡化。而且，在電源分配器的製作過程中，電源分配器的殼體可以單一一副壓鑄模具製作，有效降低模具開發成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電源轉換裝置

110‧‧‧散熱基座

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧流道

114‧‧‧穿孔

120‧‧‧直流轉直流轉換器線路板組立

125‧‧‧電線

125a、125b‧‧‧端

130‧‧‧車載充電器線路板組立

135‧‧‧輸出二極體

140‧‧‧電磁干擾控制器線路板組立

150‧‧‧頂蓋

160‧‧‧密封件

170‧‧‧電源分配器

171‧‧‧底板

172‧‧‧側壁

173‧‧‧安裝法蘭

174‧‧‧穿孔

175‧‧‧穿孔

180‧‧‧密封圈

190‧‧‧鎖固件

A‧‧‧容置空間

M‧‧‧範圍

S‧‧‧空間

X‧‧‧線段

Y‧‧‧線段

第1圖繪示依照本發明一實施方式之電源轉換裝置的組裝圖。 第2圖繪示第1圖之電源轉換裝置的上視爆炸圖。 第3圖繪示第1圖之電源轉換裝置的下視爆炸圖。 第4圖繪示沿第1圖之線段X的剖面圖。 第5圖繪示第1圖之散熱基座及電源分配器的下視爆炸圖。 第6圖繪示第5圖之範圍M的局部放大圖。 第7圖繪示第1圖之電源分配器的放大圖。 第8圖繪示依照本發明另一實施方式之散熱基座及電源分配器的下視爆炸圖。 第9圖繪示沿第8圖之線段Y的剖面圖。 第10圖繪示依照本發明再一實施方式之電源轉換裝置的組裝圖。

Claims (9)

1. 一種電源轉換裝置，包含：一散熱基座，具有相對之一第一表面與一第二表面；一直流轉直流轉換器線路板組立，設置於該第一表面；一車載充電器線路板組立，設置於該第一表面；至少一電線，該電線的一端連接該直流轉直流轉換器線路板組立，另一端連接該車載充電器線路板組立；以及一電磁干擾控制器線路板組立，設置於該第一表面，其中，該直流轉直流轉換器線路板組立設置在該車載充電器線路板組立下方，該電磁干擾控制器線路板組立與該直流轉直流轉換器線路板組立並列放置。
2. 如請求項1所述之電源轉換裝置，更包含：一頂蓋，覆蓋該第一表面，該頂蓋與該第一表面之間具有一空間，該直流轉直流轉換器線路板組立與該車載充電器線路板組立均位於該空間內。
3. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該散熱基座具有一流道，該流道至少部分位於該第二表面；以及更包含：一密封件，密封該流道。
4. 如請求項3所述之電源轉換裝置，其中該密封件為鈑金件。
5. 如請求項3所述之電源轉換裝置，更包含：一電源分配器，連接該散熱基座，且該密封件至少部分位於該散熱基座與該電源分配器之間。
6. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該散熱基座具有一流道，該流道至少部分位於該第二表面；以及更包含：一電源分配器，連接該散熱基座，且該電源分配器具有一底板，該底板密封該流道。
7. 如請求項6所述之電源轉換裝置，其中該電源分配器具有至少一側壁，該側壁與該底板共同形成一容置空間，且該底板更凸出於該側壁遠離該容置空間的一側。
8. 如請求項7所述之電源轉換裝置，其中該側壁與該底板一體成形。
9. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該散熱基座具有一穿孔，該穿孔貫穿該第一表面與該第二表面；以及更包含：一密封圈，至少部分位於該第二表面，並圍繞該穿孔。