用于充电装置的液冷充电模块及充电装置的制作方法

1.本实用新型属于充电装置技术领域，具体提供一种用于充电装置的液冷充电模块及充电装置。


背景技术：

2.随着用户对新能源汽车续航里程需求的不断增长，动力电池包的容量不断扩大，如何高效快速地实现对动力电池包的充电补能，已成为影响新能源用车体验的重要问题。目前，电池包的快速补能都是利用直流充电的方式实现的，通过并联多个标准化的充电模块，将电网的三相交流电转换为直流电，再输入给动力电池包。但是，这种标准化的充电模块的功率普遍不高，采用强制风冷的散热方式，并且外壳的防护等级也较低。所以，实际运用中容易带来如下两方面的问题：1、严重的噪声污染，而且要设计独立的风道；2、低防护等级导致灰尘等进入，模块的可靠性差，失效率高。因此，不同于强制风冷的散热模式，采用液冷的方式进行模块散热，散热效果更佳，并且不会产生噪声污染。然而，现有传统的液冷充电模块内部结构不紧凑、空间利用率不高，不便于液冷充电模块的维护和更换。
3.相应地，本领域需要一种新的用于充电装置的液冷充电模块来解决现有充电模块防护等级不高，并且液冷充电模块内部结构不紧凑、空间利用率不高，并且直流接口与交流接口不能互相转化而引起的不便于液冷充电模块维护和更换的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决液冷充电模块内部结构不紧凑、空间利用率不高，并且直流接口与交流接口不能相互转化，从而导致液冷充电模块不便于维护和更换的问题，本实用新型提供了一种用于充电装置的液冷充电模块，包括外壳组件以及设置在外壳组件内部的电芯组件，电芯组件包括有依次连接的交流接口、交流控制模块、功率因数校正滤波电感、功率因数校正功率模块、叠层母排、降压式变换功率模块、降压式变换滤波电感、直流控制模块、直流接口，其中，交流接口和直流接口设置在外壳组件的侧壁上。
5.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述交流接口和所述直流接口设置在所述外壳组件的一侧，所述叠层母排设置在所述外壳组件的另一侧，所述交流控制模块、所述功率因数校正滤波电感、所述功率因数校正功率模块、所述降压式变换功率模块、所述降压式变换滤波电感、所述直流控制模块设置在所述外壳组件的中间部分。
6.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述电芯组件还包括两个共模电流滤波磁环，两个所述纳米晶磁环分别设置在所述交流接口和所述交流控制模块之间，以及所述直流接口和所述直流控制模块之间。
7.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述外壳组件包括水冷板，所述水冷板设置在所述外壳组件底部，在所述水冷板的内侧设有液冷通道，在所述外壳上还固定设置有进液快插连接器和出液快插连接器，所述进液快插连接器和所述出液快插
连接器分别与所述液冷通道的进液口和出液口连接。
8.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述液冷通道设置成从进液口先流经功率因数校正功率模块和降压式变换功率模块，后流经功率因数校正滤波电感和降压式变换滤波电感。
9.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述功率因数校正滤波电感和所述降压式变换滤波电感分别设置有三组，相应地所述液冷通道流经所述功率因数校正功率模块和所述降压式变换功率模块之后，分成三路水流分别流经每组所述功率因数校正滤波电感和所述降压式变换滤波电感，再汇聚后从所述出液口流出。
10.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述功率因数校正滤波电感和所述降压式变换滤波电感通过电感灌胶和灌导热胶的方式固定在所述水冷板上。
11.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述外壳组件还包括顶盖，所述顶盖为玻璃纤维增强树脂复合材料。
12.在上述用于充电装置的液冷充电模块的优选技术方案中，所述外壳组件上还设置有防水透气阀和/或信号快接插口。
13.本实用新型还提供了一种充电装置，所述充电装置包括上述技术方案中任一项所述的用于充电装置的液冷充电模块。
14.本领域人员能够理解的是，本实用新型的技术方案提供了一种用于充电装置的液冷充电模块，包括外壳组件以及设置在外壳组件内部的电芯组件，电芯组件包括有依次连接的交流接口、交流控制模块、功率因数校正滤波电感、功率因数校正功率模块、叠层母排、降压式变换功率模块、降压式变换滤波电感、直流控制模块、直流接口，其中，交流接口和直流接口设置在外壳组件的侧壁上。
15.通过上述设置方式，使得本实用新型的用于充电装置的液冷充电模块，通过密封结构设计，提高了充电模块的防护等级，保证了充电模块长期运行的可靠性。另外，在工作过程中能够实现直流接口和交流接口的相互转化，获得更高的空间利用率，紧凑的结构也使得充电模块具有更高的防护等级，并且该设置方式更便于液冷充电模块的维护和更换。
附图说明
16.下面参照附图对本实用新型的用于充电装置的液冷充电模块进行描述。附图中：
17.图1为本实用新型的液冷充电模块电芯组件示意图；
18.图2为本实用新型的液冷充电模块整体示意图的一侧；
19.图3为本实用新型的液冷充电模块整体示意图的一侧；
20.图4为本实用新型的液冷充电模块局部示意图；
21.图5为本实用新型的液冷充电模块液冷通道示意图。
22.附图标记列表:
23.1-外壳组件，11-电芯组件，112-交流控制模块，113-功率因数校正滤波电感，114-功率因数校正功率模块，115-叠层母排，116-降压式变换功率模块，117-降压式变换滤波电感，118-直流控制模块，120-直流接口，121-交流接口，12-水冷板，122-共模电流滤波磁环，13-进液快插连接器，14-出液快插连接器，131-进液口，141-出液口，15-顶盖，16-防水透气阀，17-信号快接插口,18-密封胶槽，19-把手，20-显示屏，21-液冷通道。
具体实施方式
24.下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以外壳组件的顶盖为玻璃纤维增强树脂复合材料进行描述的，但是外壳组件还可以选择硅胶复合材料，只要外壳组件的顶盖采用整体重量轻，强度高，绝缘性能好的材料即可。
25.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.首先参照图1至图4，对现有用于充电装置的液冷充电模块进行描述。
28.如图1至图4所示，为解决现有的液冷充电模块问题，本实用新型的用于充电装置的液冷充电模块，包括外壳组件1以及设置在外壳组件1内部的电芯组件11，电芯组件11包括有依次连接的交流接口121、交流控制模块112、功率因数校正滤波电感113、功率因数校正功率模块114、叠层母排115、降压式变换功率模块116、降压式变换滤波电感117、直流控制模块118、直流接口120，其中，交流接口121和直流接口120设置在外壳组件1的侧壁上。如图1至图4所示，优选地，在另一种可能的实施方式中，将交流接口121和直流接口120设置在外壳组件1的一侧，叠层母排115设置在外壳组件1的另一侧，交流控制模块112、功率因数校正滤波电感113、功率因数校正功率模块114、降压式变换功率模块116、降压式变换滤波电感117、直流控制模块118设置在外壳组件1的中间部分。
29.将电芯组件11上的交流接口121、交流控制模块112、功率因数校正滤波电感113、功率因数校正功率模块114、叠层母排115、降压式变换功率模块116、降压式变换滤波电感117、直流控制模块118以及直流接口120依次连接，并且将交流接口121和直流接口120设置在外壳组件1的侧壁上，同时，将交流接口121和直流接口120设置在外壳组件1的一侧，叠层母排115设置在外壳组件1的另一侧，交流控制模块112、功率因数校正滤波电感113、功率因数校正功率模块114、降压式变换功率模块116、降压式变换滤波电感117、直流控制模块118设置在外壳组件1的中间部分的设置方式，一方面，可以使得电芯组件11的排列更紧凑，使得空间利用更合理，获得更高的空间利用率；另一方面，该设置方式可以实现充电装置的双向变化，在工作过程中能够实现直流接口120和交流接口121的相互转化，即直流接口120转交流接口121、交流接口121转直流接口120，该设置方式更便于液冷充电模块的维护和更换。
30.优选地，在另一种可能的实施方式中，电芯组件11还包括两个共模电流滤波磁环
122，两个共模电流滤波磁环122分别设置在交流接口121和交流控制模块112之间，以及直流接口120和直流控制模块118之间。此外，共模电流滤波磁环122选用纳米晶材质，这种设置方式具有更小的体积，能增加空间利用率。同时，在共模电流滤波磁环122后侧，通过螺钉固定设置有交流控制模块112，因此，二者的共同配合能够实现对输入电流的整流和对数据的采集的作用。优选地，在另一种可能的实施方式中，功率因数校正滤波电感113和降压式变换滤波电感117分别设置有三组，这种排列方式更紧凑、合理节省空间，并且该排列方式更有利于散热。相应地，如图1和图4所示，液冷通道21流经功率因数校正功率模块114和降压式变换功率模块116之后，分成三路水流分别流经每组功率因数校正滤波电感113和降压式变换滤波电感117，再汇聚后从出液口141流出，能够更好的实现散热。此外，在另一种可能的实施方式中，功率因数校正滤波电感113和降压式变换滤波电感117通过电感灌胶和灌导热胶的方式固定在水冷板12上。
31.在交流控制模块112后侧，功率因数校正滤波电感113和功率因数校正功率模块114分三路放置。其中，功率因数校正滤波电感113放置在电感灌封槽(未示出)内，利用灌导热胶的方式固定在水冷板12上，利用这种方式进行散热可保证所需温度和技术参数的稳定性和可靠性。此外，导热胶使用方便、可自流平，不需对表面进行预处理，因此，产品成本和施胶时间都大幅度的减少；另外，由于sic(碳化硅)具有更好的导热性能，因此，功率因数校正功率模块114和降压式变换功率模块116都选用sic单元，sic单元通过导热硅脂与水冷板12紧贴，此外，功率因数校正功率模块114和降压式变换功率模块116通过螺接的方式固定在水冷板12上；叠层母排115设置在功率因数校正功率模块114后侧，叠层母排115会把三路电流汇合后分成两路传递给降压式变换功率模块116和降压式变换滤波电感117。在降压式变换滤波电感117的后侧，通过螺钉安装直流控制模块118，直流控制模块118实现对输出电流的整流和数据采集。在直流控制模块118后侧，安装有另一个共模电流滤波磁环122，铜排穿过共模电流滤波磁环122后与后面的直流接口120连接，这种设置方式更有效的实现数据的采集和整理。
32.如图1至图5所示，在另一种可能的实施方式中，外壳组件1包括水冷板12，水冷板12设置在外壳组件1底部，在水冷板12的内侧设有液冷通道21，在外壳组件1上还固定设置有进液快插连接器13和出液快插连接器14，进液快插连接器13和出液快插连接器14分别与液冷通道21的进液口131和出液口141连接。另外，如图4至图5所示，将液冷通道21设置成从进液口131先流经功率因数校正功率模块114和降压式变换功率模块116，后流经功率因数校正滤波电感113和降压式变换滤波电感117。
33.在工作过程中，三相交流电通过交流接口121进入液冷充电模块，通过共模电流滤波磁环122减小电磁干扰，然后进入到交流控制模块112进行整流，分三路分别进入功率因数校正滤波电感113和功率因数校正功率模块114，通过功率因数校正功率模块114内的sic单元实现交流到直流的变换。输出的直流电再通过叠层母排115传递给降压式变换功率模块116和降压式变换滤波电感117。通过降压式变换滤波模块内的sic单元实现直流电压的调节。经过直流控制模块118的整流后，穿过另一个共模电流滤波磁环122，再由交流接口121输出电池包所需的直流电。同时，冷却液通过进液口131进入水冷板12内，先流经功率因数校正功率模块114、降压式变换功率模块116，再流经降压式变换滤波电感117、功率因数校正滤波电感，最后从出液口141流出。最终通过该液冷通道21的设计，保证液冷充电模块
在大功率运行时产生的大量热通过冷却液快速带离模块，实现充电模块内部整体温度处于一个良好的状态。
34.下面进一步参照图1至图4，对本实用新型的用于充电装置的液冷模块进行详细描述。优选地，在另一种可能的实施方式中，外壳组件1还包括顶盖15，顶盖15为玻璃纤维增强树脂复合材料。更进一步地，在外壳组件1上还设置有防水透气阀16和/或信号快接插口17。
35.在液冷模块上设置有顶盖15，另外，在外壳组件1上还设置有防水透气阀16、把手19和显示屏20。同时，与交流接口121和直流接口120相匹配的快插连接器，在对插后均能达到更高效的防护等级。另外，信号快接插口17通过螺钉与外壳组件1连接，信号快接插口17读取模块内部的信号。外壳组件1前后两侧共安装了3个把手19，便于日常搬运。并且设置在外壳组件1上的防水透气阀16通过螺纹固定连接，当内部迅速温升时，防水透气阀16能够排除充电模块内的空气，保证充电模块内外部气压的平衡。
36.特别的，如图4所示，在充电模块的外壳组件1顶盖上、下两个端面上都设置有密封胶槽18，能够更有效的保证液冷充电模块整体的防护等级。
37.综上所述，通过上述设置，本实用新型设置有包括外壳组件1以及设置在所述外壳组件1内部的电芯组件11，电芯组件11包括有依次连接的交流接口121、交流控制模块112、功率因数校正滤波电感113、功率因数校正功率模块114、叠层母排115、降压式变换功率模块116、降压式变换滤波电感117、直流控制模块118、直流接口120，其中，交流接口121和所述直流接口120设置在外壳组件1的侧壁上。该设置方式能够更有效的提高充电模块整体的防护等级，能够有效阻隔外部异物的进入，长期使用的可靠性更高；另外，电芯组件11内各个模块单元的设计有利于实现直流接口120和交流接口121的相互转化，获得更高的空间利用率，并且该设置方式更便于液冷充电模块的维护和更换。同时，能够提升单个模块的充电功率，采用液冷的方式来带走模块内部所产生的热量。
38.需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本实用新型的原理，并非旨在与限制本实用新型的保护范围，在不偏离本实用新型原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本实用新型能够应用于更加具体的应用场景。
39.此外，本实用新型还提供了一种充电装置，该充电装置具有上述任一实施方式中所述的用于充电装置的液冷充电模块。
40.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。