一種適合混合動力車用dc/dc變換器的散熱結構的製作方法

2023-12-06 20:40:16

專利名稱：一種適合混合動力車用dc/dc變換器的散熱結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及開關電源領域，尤其涉及一種混合動力車用DC/DC變換器的散熱 結構。
背景技術：
隨著能源的日益緊張，節能減排也漸漸成為人們茶餘飯後的新焦點。而汽車作為 能源消耗的大戶，更是和人民生計、環境、發展密切相關。混合動力車的出現，為汽車節能提 供了一種新的發展方向，已經漸漸成為關注的對象。混合動力車和普通的汽車不同，其需要一個從高壓蓄電池向低壓蓄電池轉換的 DC/DC變換器。現有的DC/DC多應用於通信電源，一般在室內，工作環境穩定。而車載DC/ DC變換器的特點是輸入範圍寬，輸出電流大，功率大，這些特點使得在一定效率下其能量損 耗也加大，這些能量會以熱的形式表現出來，如果這些熱量在DC/DC裡面累積起來會使得 DC/DC裡面的溫度持續升高，甚至會到達一百多度。這樣高的溫度如果不及時降低，將會使 DC/DC自身電氣元器件損壞、可靠性降低、使用壽命降低。從而影響整車的可靠性，甚至存在 嚴重的安全隱患。再加上車上環境惡劣。環境溫度變化大，還需要考慮震動防護、重量等因 素，給DC/DC變換器的正常工作帶來了很多困難。因此，怎麼樣進行合理的熱設計，使得系統的熱量及時的散出去，是設計車載DC/DC變換器的關鍵問題。

實用新型內容為了解決上述問題，結合混合動力車的特點，本實用新型提供一種適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構。本實用新型的技術方案如下—種適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構，其包括車用DC/DC變換器原邊 功率管部分、變壓器部分和DC/DC變換器副邊整流二極體部分三部分；所述DC/DC變換器原邊功率管部分、變壓器部分和DC/DC變換器副邊整流二極體 部分依次布置在一塊散熱鋁基板上，DC/DC變換器原邊功率管部分的功率管通過螺釘表貼 在鋁基板的上表面的上部，變壓器部分通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的中部，DC/DC變換 器副邊整流二極體部分的整流二級管通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的下部。混動車用高 壓動力電池因為時而充電，時而放電，因此在DC/DC變換器的輸入端進行濾波，減少對輸出 的影響，經過濾波的高壓直流電通過變換器原邊功率管部分後變為交變的交流電，這樣再 經過變壓器將高壓轉換為低壓，交變的低壓電經過變換器的副邊整流二級管部分的整流濾 波產生適合車載所用的低壓直流電而輸出。另外，在所述散熱鋁基板的下表面連接有多塊沿DC/DC變換器通風方向平行排布 的散熱片。進一步，所述散熱片上厚下薄，形成梳齒狀，最好是散熱片和鋁基板為一體成型，由於其底部較厚，有利於熱量傳導出來，且散熱齒片通過鑄造工藝製造，工藝簡單，成本較低。更進一步，在鋁基板的上表面與DC/DC變換器原邊功率管部分、變壓器部分和DC/ DC變換器副邊整流二級管部分之間塗抹有導熱矽膠。由於車用DC/DC變換器的發熱主要集中在三大塊，分別是功率管(MOSFET)、變壓 器、整流管，這三部分發熱量一般佔系統發熱量的70%以上，這也是系統熱設計中需要重點 關注的，其餘的熱量分布在輸入和輸出上，由於分立器件較多，主要通過對流散發到空氣中 去。本結構在布置時分別將這三大塊均勻的布置在一散熱鋁基板上，合理的設計了功率流 向，電流依次經過DC/DC變換器的原邊功率管部分、變壓器、DC/DC變換器副邊整流二極體 部分，每個部分使熱量均衡的傳導至鋁基板上，鋁基板下面有齒狀的散熱片，在將熱量與空 氣產生對流，最後將熱量帶走。因此，這樣的結構會使熱量迅速帶走，有利於系統的散熱，而且布局美觀，有利於 系統體積的縮小，從而帶來系統成本上的減少。
圖1為本實用新型的外形結構示意圖。圖2為圖1的右側視結構圖。圖3為圖2的A向示意圖。
具體實施方式
為便於對本實用新型進一步理解，現結合附圖對本實用新型進行詳細描述。參見圖1和圖2，本散熱結構包括車用DC/DC變換器原邊功率管部分1、變壓器部 分2和DC/DC變換器副邊整流二極體部分3，它們依次布置在一塊長方形的散熱鋁基板4 上，DC/DC變換器原邊功率管部分的功率管變壓器通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的 中部，DC/DC變換器副邊整流二極體部分的整流二級管通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的 下部；其中，高壓輸入經過輸入保護電路、檢測電路而到達DC/DC變換器原邊功率管部 分1，在這裡高壓直流電需要逆變為交流，DC/DC變換器原邊功率管部分1的功率管均勻分 布在鋁基板上，功率管通過螺釘表貼在鋁基板4的上表面的上部，為了達到更加良好的導 熱效果，在功率管和鋁基板之間塗抹導熱矽膠，這樣功率管所散熱發的熱量就很好的傳導 至鋁基板上，並且通過散熱片5與鋁基板4有效的連接在一起，這樣就有效的減小了熱阻， 使得功率管的本體與鋁基板的溫差進一步縮小。變壓器部分2有兩個變壓器，也是均勻分布在鋁基板4上表面的中部，經過逆變的 高壓直流電通過變壓器，降壓而成為低壓交流電。從圖1可以看到變壓器是通過兩側的兩 個螺釘固定在鋁基板4上，在變壓器和鋁基板之間也塗抹導熱矽膠，導熱矽膠有效地使變 壓器所散發的熱量傳導至鋁基板。DC/DC變換器副邊整流二極體部分3的整流二級管是通過上下的2個螺釘螺釘表 貼在鋁基板的上表面的下部的，經過逆變的低壓直流電通過副邊二極體整流而成為低壓直 流輸出。由圖2和圖3可以看出，為了加強系統的散熱效果，我們在鋁基板4的底部增加了散熱片5，散熱片5同鋁基板4為一體鑄造成型。散熱片5的齒數不能過多，也不能過少，過多會使風阻加大，而影響進風量，過少鋁基板的熱量傳導至散熱齒片的效率會很低。經過仿 真分析，本產品選用28片齒片可以達到預期效果。並且，散熱片5設計為上厚下薄，形成梳 齒狀，系統的熱量傳到散熱片上後，由系統風將熱量及時帶走，避免熱的積累。以上闡述就是本實用新型所提出的一種適合混合動力車用DC/DC變換器的熱設 計結構。我們可以看出，整個系統的熱設計結構合理，熱分布均勻，有利於減小體積。體現 在從功率的流向依次經過DC/DC變換器原邊功率管部分、變壓器、DC/DC變換器副邊整流二 極管部分，從結構上看各部分均勻分部在鋁基板的正面，而且通過熱量仿真及試驗數據測 得個部分的溫度成梯度分布。這樣的布置也是基於各部分的結構平面結構，因此既節約了 成本，又減小了空間體積，增加散熱效果，特別適用於混合動力車這種特殊的應用場合。以上對本實用新型所提出的一種適合混合動力車用DC/DC變換器的熱設計結構 進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以 上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的核心思想；同時，對於本領域的一般技術 人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述， 本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求一種適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構，其包括車用DC/DC變換器原邊功率管部分(1)、變壓器部分(2)和DC/DC變換器副邊整流二極體部分(3)；其特徵在於所述DC/DC變換器原邊功率管部分(1)、變壓器部分(2)和DC/DC變換器副邊整流二極體部分(3)依次布置在一塊散熱鋁基板(4)上，DC/DC變換器原邊功率管部分(1)的功率管通過螺釘表貼在鋁基板(4)的上表面的上部，變壓器部分(2)通過螺釘表貼在鋁基板(4)的上表面的中部，DC/DC變換器副邊整流二極體部分(3)的整流二級管通過螺釘表貼在鋁基板(4)的上表面的下部；在所述散熱鋁基板(4)的下表面連接有多塊沿DC/DC變換器通風方向平行排布的散熱片(5)。
2.根據權利要求1所述的適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構，其特徵在於 所述散熱片(5)上厚下薄，形成梳齒狀。
3.根據權利要求1或2所述的適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構，其特徵在 於在鋁基板(4)的上表面與DC/DC變換器原邊功率管部分(1)、變壓器部分(2)和DC/DC 變換器副邊整流二極體部分(3)之間塗抹有導熱矽膠。
專利摘要本實用新型提出一種適合混合動力車用DC/DC變換器的散熱結構，其包括車用DC/DC變換器原邊功率管部分、變壓器部分和DC/DC變換器副邊整流二極體部分，它們依次布置在一塊散熱鋁基板上，DC/DC變換器原邊功率管部分的功率管通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的上部，變壓器部分通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的中部，DC/DC變換器副邊整流二極體部分的整流二級管通過螺釘表貼在鋁基板的上表面的下部。本結構合理設計了功率流向，每個部分使熱量均衡的傳導至鋁基板上，鋁基板下面有齒狀的散熱片，在將熱量與空氣產生對流，最後將熱量帶走。該結構會使熱量迅速帶走，有利於系統的散熱，而且布局美觀，有利於系統體積的縮小，從而帶來系統成本上的減少。
文檔編號H05K7/20GK201774441SQ20102012003
公開日2011年3月23日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者任勇, 劉素利, 吳壬華, 周安健, 王永珠, 蘇嶺, 莫光鋮, 袁昌榮, 趙川林 申請人:重慶長安汽車股份有限公司;深圳市欣銳特科技有限公司