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CN106915264B - 用于电动车辆的车载充电器 - Google Patents

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Abstract

用于电动车辆的车载充电器。一种用于电动车辆的车载充电器，所述车载充电器具有交流输入和直流电力输出并且包括壳体，该壳体容纳电力电子电路、控制电子电路、电容器、逆变器、至少一个变压器，至少一个输入电感器和至少一个输出电感器以允许输入交流电转换为输出直流电，壳体的基部结合有冷却回路，使得至少一个变压器、至少一个输入电感器和至少一个输出电感器被布置在由至少一个内壁以及车载充电器的壳体的基部和多个侧壁限定的隔室内，隔室至少部分地填充有灌封件，灌封件至少部分地覆盖至少一个变压器、至少一个输入电感器和至少一个输出电感器，这三种元件构成一个磁块。

Description

用于电动车辆的车载充电器
技术领域
本发明涉及车载充电器(OBC)，属于用于电动车辆电池的充电器的类型，其将交流电转换为直流电以对电动车辆电池充电。
背景技术
车载充电器是电力转换器，其通常包括多个块和阶段：
-输入：包括从交流输入到直流中间电容器槽(tank)的电力转换，并且可能需要一些电感器。
-电容器槽：用于滤波以及中间能量存储。
-逆变器：是使用存储在电容器槽中的能量并且将其转换成交流电传输到变压器的电力电子块。
-变压器：是磁性部件，用于在输入侧和输出侧之间的隔离以及电压/电流的调节(adaptation)。
-输出：包括从变压器交流输出到传输给待充电电池的直流电力输出的电力转换。对于该电力转换，需要一些电感器以便于对输出电流进行滤波。
-电源PCB：用于在所有阶段中的电力转换的调节的电子电路。包括电力调节实现和用于电压及电流的传感器。
-控制PCB：控制车载充电器的功能的电子电路。该控制PCB与电源PCB通信以设置所需充电参数的值。控制PCB也从电源PCB接收关于实际值的信息。控制PCB也连接到车辆以用于通信。
磁性部件(输入电感器、变压器、输出电感器)通常以三个独立磁块安装在车载充电器内部。这些块中的每一个通常由围绕铁氧体磁芯缠绕的铜线制成的一个或两个元件组成，容纳在铝壳体内并且通过灌封件(potting)覆盖以将部件固定在壳体内，并且用作介质阻挡(dielectric barrier)。这些块中的每一个通过螺钉组装在OBC壳体(其也由铝制成)内。
OBC的磁性部件的这种布置从固定的角度来看具有多个缺点并且占用大量空间。通过螺钉的机械固定使得OBC对由传输到OBC的壳体的基部的振动和冲击而导致的损坏更敏感。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种车载充电器，其中磁性部件(输入电感器、变压器、输出电感器)在OBC内具有更紧凑的布置，并且同时改善与OBC的壳体的固定。
本发明提供一种用于电动车辆的车载充电器，该车载充电器具有交流输入和直流电力输出并且包括壳体，该壳体容纳电力电子电路、控制电子电路、电容器、逆变器、至少一个变压器、至少一个输入电感器和至少一个输出电感器以允许输入交流电转换为输出直流电，壳体的基部结合有冷却回路，使得至少一个变压器、至少一个输入电感器和至少一个输出电感器被布置在由至少一个内壁以及车载充电器的壳体的基部和多个侧壁限定的隔室内，该隔室至少部分地填充有灌封件，灌封件至少部分地覆盖该至少一个变压器、至少一个输入电感器和至少一个输出电感器，这三种元件构成一个磁块。
实际上，利用该配置，覆盖磁性部件的灌封件牢固地固定到OBC的壳体的壁上，其提供了磁性部件的布置的鲁棒性并且以简单的方式。
本发明的另一个优点是，其允许减少OBC的外部尺寸，这是由于对于每个磁性部件不需要单独固定的事实。
本发明的另一个优点是，磁块提供EMC屏蔽，这是由于磁块被优选地由铝制成的壳体的壁所包围。
除此之外，本发明的布置允许热流的更好的分布(避免热点)，并且包括所有磁性部件的磁块和OBC的壳体(其用作散热器)之间的接触被大大增加以提高散热。这允许在具有较低的压降的OBC的壳体的基部上实现更简单的冷却回路，这是非常重要的，因为冷却剂来自车辆的通用冷却回路。
其他有利的实施方式将在从属权利要求中描述。
附图说明
为了更完整的理解本发明，下面将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是没有盖的现有技术的车载充电器的立体图，示出了其内部部件。
图2是没有盖的本发明的车载充电器的立体图。
图3是本发明的车载充电器的示意性框图。
图4是具有盖的本发明的车载充电器的壳体的立体图。
图5是示出了本发明的车载充电器的内部结构的立体图。
图6是示出了没有壳体的本发明的车载充电器的内部结构的侧视图。
图7是没有壳体的侧壁的本发明的车载充电器的内部结构的立体图。
图8是本发明的车载充电器的平面图，示出了发热部件。
图9是本发明的车载充电器的立体图，示出了冷却回路以及发热部件与冷却板之间的接触。
图10是本发明的车载充电器的立体图，示出了冷却回路以及冷却剂在冷却回路中的流动。
具体实施方式
图1对应于没有盖的现有技术的车载充电器(OBC)，示出了其内部部件。在该图中，磁性部件(输入电感器、变压器、输出电感器)以三个独立的磁块布置在OBC内部。这些块中的每一个都是由围绕铁氧体磁芯缠绕的铜线制成的两个元件组成，容纳在铝壳体内并且通过灌封件(potting)覆盖以将部件固定在壳体内，并且用作介质阻挡。这些块中的每一个都通过螺钉被组装在OBC壳体(其也由铝制成)内。
图2对应于根据本发明的OBC 1，其中盖19已经被移除以看到内部部件。在该图中，可以看出，在OBC 1内创建有隔室13以在共享的公共空间内放置输入电感器10、变压器9和输出电感器11，构成磁块8。在图2的实施方式中，隔室13由壳体4的三个侧壁、壳体4的基部以及一个内壁14所限定，其将磁性部件与放置在OBC 1内的其他部件分隔开。
图3是本发明OBC 1的示意性框图，包括输入、电容器、逆变器、变压器、输出、电源PCB、控制PCB以及磁块8。OBC 1允许输入交流电转换成输出直流电，如框图中所示意性示出的。
图4示出了本发明的具有盖19的OBC 1的壳体4的大致外部视图。也示出了在其正面的连接器(交流输入2、直流输出3、入口连接器16、出口连接器17)。
图5至图7是OBC 1的部件的不同视图，其也示出了其内部结构。在这些图中，可以看出，容纳变压器9、输入电感器10和输出电感器11的隔室13部分地填充有灌封件15，该灌封件15部分地覆盖变压器9、输入电感器10和输出电感器11，这三个部件构成一个磁块8。由于一些磁性部件是精密的(delicate)，因此方便的是不用灌封件15将其完全覆盖。
优选地，灌封件15填充隔室13的高度的至少四分之三，如在图6中可以看到的那样。
磁性部件(输入电感器10、变压器9、输出电感器11)到壳体4的固定是更加稳固的，因为磁块8通过灌封件15被直接固定到OBC 1的壳体4，如在这些图中可以看到的那样，通过这种方式取消了螺钉。
在图7中，可以看出，用于本发明的OBC 1的固定和安装构思(concept)。为了避免振动损坏，磁块8通过灌封件15固定到壳体4，电容器7和铁氧体通过支架20和树脂灌封件的方式被固定。支架20和滤波器PCB 26被直接固定到壳体4并且固定点利用金属插入件21来加强以提高稳固性避免塑性裂纹。为了将盒子固定到车辆上，根据客户需要，可以在底面实现四个M6盲孔。
图8示出了发热部件的分布，其在设计冷却回路时将被考虑。主发热部件是电源模块(例如，第一电源模块23：150W；第二电源模块24：140W)和磁块8(45，50W)。缓冲器电阻25产生5W。
图9示出了所有的发热部件通过螺钉(在电源模块的情况下；参见箭头)或者通过灌封件15(在磁块8的情况下；参见虚线)直接固定到壳体4的基部。
在图9和图10中，可以看出，OBC 1的壳体4的基部集成了冷却回路12。图9和图10的冷却回路12包括被集成在OBC的壳体中的冷板、入口和出口。冷却剂通过入口连接器16进入，通过出口连接器17离开。冷却回路12具有多个(several)部分，其在考虑了发热部件的分布的情况下被布置，以能够将这些部件产生的热量消散出去。
功率半导体(power semiconductor)直接固定到集成了冷板的壳体4的底部，以允许用于冷却的良好的热接触。
优选地，冷却剂是液体。虽然液体冷却是优选的，但是可以使用其它冷却系统(如具有自然或强制对流的空气冷却)。
还可以在OBC1的壳体4的外侧壁上设置数个肋片(fin)以散热(图中未示出)。
包括冷却回路12的冷板的车载充电器1的壳体4优选地由高密度压铸(HDDC)铝制成。
虽然已经结合优选实施方式充分描述了本发明，但是显然可以在其范围内引入修改，不认为这由这些实施方式限制，而是由下面的权利要求的内容来限定。

Claims (7)

1.一种用于电动车辆的车载充电器(1)，所述车载充电器(1)具有交流输入(2)和直流电力输出(3)，并且包括壳体(4)，所述壳体(4)容纳电力电子电路(5)、控制电子电路(6)、电容器(7)、逆变器、至少一个变压器(9)、至少一个输入电感器(10)和至少一个输出电感器(11)以允许输入交流电转换为输出直流电，所述壳体(4)的基部结合有冷却回路(12)，其特征在于，所述至少一个变压器(9)、所述至少一个输入电感器(10)和所述至少一个输出电感器(11)被布置在由至少一个内壁(14)以及所述车载充电器(1)的所述壳体(4)的所述基部和多个侧壁限定的隔室(13)内，使得所述隔室(13)至少部分地填充有灌封件(15)，所述灌封件(15)至少部分地覆盖所述至少一个变压器(9)、所述至少一个输入电感器(10)和所述至少一个输出电感器(11)，这三种元件构成一个磁块(8)，其中，所述至少一个输入电感器(10)和所述至少一个输出电感器(11)被布置在所述隔室(13)内的共享的公共空间内。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，所述灌封件(15)填充所述隔室(13)的高度的至少四分之三。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，所述冷却回路(12)包括集成在所述车载充电器(1)的所述壳体(4)中的冷板、入口和出口。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，冷却剂是液体。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，冷却剂是空气。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，所述车载充电器(1)的所述壳体(4)包括在其外侧壁上的多个肋片以进行散热。
7.根据权利要求3所述的用于电动车辆的车载充电器(1)，其中，包括所述冷却回路(12)的所述冷板的所述车载充电器(1)的所述壳体(4)由高密度压铸铝制成。
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