一种新能源汽车及其车载DCDC变换器论文和设计-陆兴先

全文摘要

本实用新型公开了一种新能源汽车的车载DCDC变换器，包括壳体、安装于壳体上的高压输入连接器、与高压输入连接器连接的EMI板、与EMI板的铜排连接的原边板、与原边板的输出端子连接的变压器、与变压器的副边铜排连接的副边板、与副边板和变压器的副边铜排均连接的输出电感、与输出电感的输出端子连接的EMI电感，变压器与副边板之间、变压器与输出电感之间、副边板与输出电感之间、输出电感与EMI电感之间均采用铜排转接。该车载DCDC变换器给车上低压电器供电，减少了对车内有限空间的占用，满足整车布置的灵活性，成本较低。本实用新型还公开了一种包括上述车载DCDC变换器的新能源汽车。

主设计要求

1.一种新能源汽车的车载DCDC变换器，其特征在于，包括壳体(5)、安装于所述壳体(5)上的高压输入连接器(1)、与所述高压输入连接器(1)连接的EMI板(9)、与所述EMI板(9)的铜排连接的原边板(11)、与所述原边板(11)的输出端子连接的变压器(10)、与所述变压器(10)的副边铜排连接的副边板(12)、与所述副边板(12)和所述变压器(10)的副边铜排均连接的输出电感(8)、与所述输出电感(8)的输出端子连接的EMI电感，所述变压器(10)与所述副边板(12)之间、所述变压器(10)与所述输出电感(8)之间、所述副边板(12)与所述输出电感(8)之间、所述输出电感(8)与所述EMI电感之间均采用铜排转接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的车载DCDC变换器，其特征在于，与所述输出电感(8)连接的EMI铜排和与所述变压器(10)副边铜排连接的铜排均自带具有定位功能的压铆定位螺母(19)，并通过波峰焊焊接在所述副边板(12)上。

3.根据权利要求1所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述EMI板(9)与所述原边板(11)平行，且所述EMI板(9)位于所述原边板(11)下方，所述EMI板(9)与所述原边板(11)之间通过第一铜排(15)连接，所述第一铜排(15)的下端插入所述EMI板(9)的连接孔且在底部焊接连接，所述第一铜排(15)的上端压铆有压铆螺母，所述原边板(11)搭接于所述第一铜排(15)的上端且通过第一紧固螺钉(14)与所述压铆螺母连接。

4.根据权利要求1所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述原边板(11)与多个IGBT(16)连接，所述壳体(5)上贴有导热绝缘垫片(18)，所述IGBT(16)放置于所述导热绝缘垫片(18)上，相邻两个所述IGBT(16)之间的壳体(5)上设置有安装柱，相邻两个所述IGBT(16)之间通过弹片(17)压紧，所述弹片(17)通过螺丝固定于所述安装柱上。

5.根据权利要求1所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述壳体(5)的表面与所述变压器(10)的底面之间具有第一间隙(20)，所述第一间隙(20)中填充有第一导热胶。

6.根据权利要求5所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述变压器(10)的副边具有三个输出铜排，中间铜排与所述输出电感(8)连接，两个侧边铜排与所述副边板(12)连接，所述壳体(5)设置有散热柱，所述散热柱的顶面与两个所述侧边铜排的底面之间具有第二间隙(21)，所述第二间隙(21)内填充有第二导热胶。

7.根据权利要求1所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述输出电感(8)的底面与所述壳体(5)的表面具有第三间隙(22)，所述第三间隙(22)内填充有第三导热胶。

8.根据权利要求7所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述输出电感(8)的铜排与所述壳体(5)的侧壁之间具有第四间隙(23)，所述第四间隙(23)内填充有第四导热胶。

9.根据权利要求1-8任一项所述的车载DCDC变换器，其特征在于，所述壳体(5)的侧壁设置有进水管(6)和出水管(7)，所述壳体(5)内设置有与所述进水管(6)和所述出水管(7)均连通的冷却水道，所述冷却水道在所述壳体(5)底面具有水道盖板(13)，所述水道盖板(13)和所述壳体(5)之间采用摩擦焊连接。

10.一种新能源汽车，包括车本体以及安装于所述车本体的车载DCDC变换器，其特征在于，所述车载DCDC变换器具体为权利要求1至9任一项所述的车载DCDC变换器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车充电技术领域，特别是涉及一种车载DCDC变换器。此外，本实用新型还涉及一种包括上述车载DCDC变换器的新能源汽车。

背景技术

随着全球环境问题日益突出、汽车产业转型升级和电动化浪潮的来袭，采用电力等新能源汽车在中国得到了迅猛发展，而车载DCDC变换器作为电动汽车动力电池系统的重要组成部分，在行车过程中始终都要保持供电，对其性能提高了很高的要求。

车载DCDC变换器是关于一种车载DCDC电源变换模块，作为新能源汽车电源系统的重要组成部分，实现从高压动力电池包取电，转换成所需持续稳定的低电压，给车载空调、动力转向系统及其他辅助设备等供电。

现有的单体DCDC体积较大，且笨重，内部线束多且杂乱，使理线边的困难，变压器和IGBT的散热方式不合理导致整机过热，成本高等，已经满足不了市场需求。

综上所述，如何有效地解决车载DCDC变换器体积较大，且笨重，内部线束多且杂乱，使理线边的困难等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车载DCDC变换器，该车载DCDC变换器给车上低压电器供电，减少了对车内有限空间的占用，满足整车布置的灵活性，成本较低；本实用新型的另一目的是提供一种包括上述车载DCDC变换器的新能源汽车。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种新能源汽车的车载DCDC变换器，包括壳体、安装于所述壳体上的高压输入连接器、与所述高压输入连接器连接的EMI板、与所述EMI板的铜排连接的原边板、与所述原边板的输出端子连接的变压器、与所述变压器的副边铜排连接的副边板、与所述副边板和所述变压器的副边铜排均连接的输出电感、与所述输出电感的输出端子连接的EMI电感，所述变压器与所述副边板之间、所述变压器与所述输出电感之间、所述副边板与所述输出电感之间、所述输出电感与所述EMI电感之间均采用铜排转接。

优选地，与所述输出电感连接的EMI铜排和与所述变压器副边铜排连接的铜排均自带具有定位功能的压铆定位螺母，并通过波峰焊焊接在所述副边板上。

优选地，所述EMI板与所述原边板平行，且所述EMI板位于所述原边板下方，所述EMI板与所述原边板之间通过第一铜排连接，所述第一铜排的下端插入所述EMI板的连接孔且在底部焊接连接，所述第一铜排的上端压铆有压铆螺母，所述原边板搭接于所述第一铜排的上端且通过第一紧固螺钉与所述压铆螺母连接。

优选地，所述原边板与多个IGBT连接，所述壳体上贴有导热绝缘垫片，所述IGBT放置于所述导热绝缘垫片上，相邻两个所述IGBT之间的壳体上设置有安装柱，相邻两个所述IGBT之间通过弹片压紧，所述弹片通过螺丝固定于所述安装柱上。

优选地，所述壳体的表面与所述变压器的底面之间具有第一间隙，所述第一间隙中填充有第一导热胶。

优选地，所述变压器的副边具有三个输出铜排，中间铜排与所述输出电感连接，两个侧边铜排与所述副边板连接，所述壳体设置有散热柱，所述散热柱的顶面与两个所述侧边铜排的底面之间具有第二间隙，所述第二间隙内填充有第二导热胶。

优选地，所述输出电感的底面与所述壳体的表面具有第三间隙，所述第三间隙内填充有第三导热胶。

优选地，所述输出电感的铜排与所述壳体的侧壁之间具有第四间隙，所述第四间隙内填充有第四导热胶。

优选地，所述壳体的侧壁设置有进水管和出水管，所述壳体内设置有与所述进水管和所述出水管均连通的冷却水道，所述冷却水道在所述壳体底面具有水道盖板，所述水道盖板和所述壳体之间采用摩擦焊连接。

本实用新型还提供一种新能源汽车，包括车本体以及安装于所述车本体的车载DCDC变换器，所述车载DCDC变换器具体为上述任一项所述的车载DCDC变换器。

本实用新型所提供的新能源汽车的车载DCDC变换器，包括壳体、高压输入连接器、EMI板、原边板、变压器、副边板、输出电感、EMI电感和低压输出连接器。高压输入连接器、低压输出连接器、信号连接器和接地螺纹孔位于壳体短边一侧，短边另一侧布置进水管和出水管，EMI板、原边板、变压器、副边板、输出电感和EMI电感安装于壳体内，壳体的上面开口处封盖有壳盖板，壳盖板可以采用冲压板，保护壳体内部元器件，整体紧凑美观。

EMI板的输入端子与高压输入连接器连接，原边板的输入端子与EMI板的输出铜排连接，变压器的输入端子与原边板的输出端子连接，副边板的输入铜排与变压器的副边铜排连接，输出电感的两端分别与副边板和变压器的副边铜排均连接，EMI电感的输入端子与输出电感的输出端子连接，低压输出连接器的铜排与EMI电感的输出端子连接。直流高压信号从高压输入连接器输入，经EMI板对信号进行滤波处理，而后由原边板将信号转变成变成脉冲信号并输入变压器，变压器将原边信号与副边信号隔离开来，经变压器降压变换之后，流经副边板的都是大电流，经过副边板整流滤波后，通过EMI电感的铜排直接输出到低压输出连接器上。

变压器与副边板之间、变压器与输出电感之间、副边板与输出电感之间、输出电感与EMI电感之间均采用铜排转接。具体地说，经过变压器降压变换之后，流经副边板的都是大电流，变压器副边采用三个输出铜排形式，上下两个侧边铜排分别与副边板的铜排连接，中间铜排连接到输出电感上，输出电感上的另一端连接到EMI电感的铜排上，EMI电感的铜排和输出电感通过灌封胶固定在一起，EMI电感的铜排的另一端直接连接到低压输出连接器上。

本实用新型所提供的车载DCDC变换器，给车上低压电器供电，变压器和副边板之间、变压器与输出电感之间、输出电感与EMI电感之间均采用铜排转接，可实现大电流传输，体积小，重量轻，结构紧凑，减少对车内有限空间的占用，整车布置较为灵活，抗振性好，安全可靠性好，成本低。

本实用新型还提供一种新能源汽车，包括车本体以及安装于车本体的车载DCDC变换器，该车载DCDC变换器具体为上述任一种车载DCDC变换器。由于上述的车载DCDC变换器具有上述技术效果，具有该车载DCDC变换器的新能源汽车也应具有相应的技术效果。

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简单地介绍，显而易见地，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为本实用新型中一种具体实施方式所提供的车载DCDC变换器的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为EMI板与原边板的连接示意图；

图5为IGBT散热结构示意图；

图6为副边板的结构示意图；

图7为变压器与副边板的安装示意图；

图8为图7中H处放大图；

图9为输出电感的安装示意图；

图10为图3中I-I剖面图；

图11为中J处放大图。

附图中标记如下：

1-高压输入连接器、2-接地螺纹孔、3-低压输出连接器、4-信号连接器、5-壳体、6-进水管、7-出水管、8-输出电感、9-EMI板、10-变压器、11-原边板、12-副边板、13-水道盖板、14-紧固螺钉、15-第一铜排、16-IGBT、17-弹片、18-导热绝缘垫片、19-压铆定位螺母、20-第一间隙、21-第二间隙、22-第三间隙、23-第四间隙。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种车载DCDC变换器，该车载DCDC变换器给车上低压电器供电，减少了对车内有限空间的占用，满足整车布置的灵活性，成本较低；本实用新型的另一核心是提供一种包括上述车载DCDC变换器的新能源汽车。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参考图1至图11，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的车载DCDC变换器的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1的仰视图；图4为EMI板与原边板的连接示意图；图5为IGBT散热结构示意图；图6为副边板的结构示意图；图7为变压器与副边板的安装示意图；图8为图7中H处放大图；图9为输出电感的安装示意图；图10为图3中I-I剖面图；图11为中J处放大图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的新能源汽车的车载DCDC变换器，包括壳体5、高压输入连接器1、EMI板9、原边板11、变压器10、副边板12、输出电感8、EMI电感和低压输出连接器3。高压输入连接器1、低压输出连接器3、信号连接器4和接地螺纹孔2位于壳体5短边一侧，短边另一侧布置进水管6和出水管7，EMI板9、原边板11、变压器10、副边板12、输出电感8和EMI电感安装于壳体5内，壳体5的上面开口处封盖有壳盖板，壳盖板可以采用冲压板，保护壳体5内部元器件，整体紧凑美观。

EMI板9的输入端子与高压输入连接器1连接，原边板11与EMI板9的输入铜排连接，变压器10的输入端子与原边板11的输出端子连接，副边板12的输入铜排与变压器10的副边铜排连接，输出电感8的两端分别与副边板12和变压器10的副边铜排均连接，EMI电感的输入端子与输出电感8的输出端子连接，低压输出连接器3的铜排与EMI电感的输出端子连接。直流高压信号从高压输入连接器1输入，经EMI板9对信号进行滤波处理，而后由原边板11将信号转变成变成脉冲信号并输入变压器10，变压器10将原边信号与副边信号隔离开来，经变压器10降压变换之后，流经副边板12的都是大电流，经过副边板12整流滤波后，通过EMI电感的铜排直接输出到低压输出连接器3上。

变压器10与副边板12之间、变压器10与输出电感8之间、副边板12与输出电感8之间、输出电感8与EMI电感之间均采用铜排转接。具体地说，经过变压器10降压变换之后，流经副边板12的都是大电流，变压器10副边采用三个输出铜排形式，上下两个侧边铜排分别与副边板12的铜排连接，中间铜排连接到输出电感8上，输出电感8上的另一端连接到EMI电感的铜排上，EMI电感的铜排和输出电感8通过灌封胶固定在一起，EMI电感的铜排的另一端直接连接到低压输出连接器3上。

本实用新型所提供的车载DCDC变换器，给车上低压电器供电，变压器10和副边板12之间、变压器10与输出电感8之间、输出电感8与EMI电感之间均采用铜排转接，可实现大电流传输，体积小，重量轻，结构紧凑，减少对车内有限空间的占用，整车布置较为灵活，抗振性好，安全可靠性好，成本低。

上述车载DCDC变换器仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，与输出电感8连接的EMI铜排和与变压器10副边铜排连接的铜排均自带具有定位功能的压铆定位螺母19，压铆定位螺母19的侧壁具有台阶面，小端部分伸出铜排的表面，使相互之间定位准确，安装简单可靠。EMI电感铜排和与变压器10副边铜排连接的铜排通过波峰焊焊接在副边板12上，连接方便。变压器10副边的铜排有一侧翻边的定位特征，便于波峰焊安装就位，保证焊接后倾斜度和水平位移在公差范围内。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对车载DCDC变换器进行若干改变，EMI板9与原边板11平行，且EMI板9位于原边板11下方，EMI板9与原边板11之间通过第一铜排15连接，EMI板9利用壳体5上长挡墙，减少其他信号对它的干扰，EMI板9与原边板11之间连接流经电流较小，一般采用跳线连接，而本申请采用第一铜排15转接，使结构更加紧凑。第一铜排15的下端插入EMI板9的连接孔且在底部焊接连接，第一铜排15的上端压铆有压铆螺母，原边板11搭接于第一铜排15的上端且通过第一紧固螺钉14与压铆螺母连接，第一铜排15与EMI板9上电容等器件一起过波峰焊，这样处理能减少跳线理线，同时减少线端连接器使用，能降低生产成本，使装配更简单可靠，易于实现自动化，提高生产效率。

进一步优化上述技术方案，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，原边板11与多个IGBT16连接，壳体5上贴有导热绝缘垫片18，导热绝缘垫片18可以为相变材料。IGBT16放置于导热绝缘垫片18上，相邻两个IGBT16之间的壳体5上设置有安装柱，相邻两个IGBT16之间通过弹片17压紧，弹片17通过螺丝固定于安装柱上。具体操作为：先将IGBT16引脚折弯，然后波峰焊在原边板11上，在IGBT16下面垫一层薄薄的导热绝缘垫片18，一般为相变材料，相变材料通过胶粘在壳体5上，紧贴冷却水道，通过弹片17把IGBT16压紧，保正单个IGBT16上的正压力不低于80N，减小接触热阻。实验表明在压力从0上升到80N的过程中，接触热阻在逐渐减小，当超过80N，热阻逐渐趋于平衡，以此解决原边板11上的IGBT16由于开关频率高，功率损失大的问题，提高散热效果和使用性能。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的车载DCDC变换器不应被限制于此种情形，壳体5的表面与变压器10的底面之间具有第一间隙20，第一间隙20中填充有第一导热胶，第一导热胶用于给变压器10的磁芯本体散热。变压器10直接通过壳体5散热，减少热阻，增强散热效果。

本实用新型所提供的车载DCDC变换器，在其它部件不改变的情况下，变压器10的副边具有三个输出铜排，中间铜排与输出电感8连接，两个侧边铜排与副边板12连接，安装时先通过EMI电感的铜排的压铆定位螺母19初定位，然后将另一端连接到变压器10副边中间铜排上锁紧，为调整安装误差，可以将与变压器10副边中间铜排连接孔开的稍大些。壳体5设置有散热柱，散热柱的顶面与两个侧边铜排的底面之间具有第二间隙21，第二间隙21内贴绝缘导热垫片和填充有第二导热胶，第二导热胶用于给变压器10副边铜排散热；同时第二导热胶不仅能改善变压器10散热，还能调整变压器10安装时竖直方向的误差。优选地，变压器10副边铜排向两侧翻边延伸，变压器10副边铜排流经大电流，增加散热面积。

对于上述各个实施例中的车载DCDC变换器，输出电感8的底面与壳体5的表面具有第三间隙22，第三间隙22内填充有第三导热胶，用于给输出电感8本体散热。

由于变压器10副边中间铜排的大电流是侧边铜排的两倍，并与输出电感8一端直接连接，因此输出电感8的的铜排温度较高，为增强输出电感8铜排的散热效果，输出电感8的铜排与壳体5的侧壁之间具有第四间隙23，第四间隙23内填充有第四导热胶，用于给输出电感8的铜排散热。

为了进一步优化上述技术方案，壳体5的侧壁设置有进水管6和出水管7，壳体5内设置有与进水管6和出水管7均连通的冷却水道，采用水冷的方式，沿着功率流的路径设置冷却水道，冷却散热性较好。冷却水管道在壳体5底面具有水道盖板13，水道盖板13和壳体5之间采用摩擦焊连接，使壳体5和盖板材料融合到一起，使水道腔体能承受更大的压力，保证防尘防水性达到IP67等级以上，提高可靠性。

基于上述实施例中提供的车载DCDC变换器，本实用新型还提供了一种新能源汽车，该新能源汽车包括车本体以及安装于车本体的车载DCDC变换器，其中车载DCDC变换器为上述实施例中任意一种车载DCDC变换器。由于该新能源汽车采用了上述实施例中的车载DCDC变换器，所以该新能源汽车的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

设计图

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