CN114450866A - 功率转换***和具有改善散热的电池充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率转换***(10)，所述功率转换***(10)包括功率转换器装置(12)、外壳(14)和导热填料(16)。所述外壳围封所述功率转换器装置(12)和所述导热填料(16)。所述导热填料(16)围绕所述功率转换器装置(12)，并且至少部分地填充所述功率转换器装置(12)和所述外壳(14)的至少一部分内部表面之间的空间。本发明还涉及一种电池充电器，所述电池充电器包括此类功率转换***。

Description

功率转换***和具有改善散热的电池充电器

技术领域

本发明属于电池充电器领域。特别地，本发明涉及具有内部生成热量的改善耗散的电池充电器。

背景技术

近年来，电力电池技术已经历了非常快速的进步。随着连续增加的成本效率，已实现电池的能量存储和能量供应能力以及充电效率的显著改善。因此，电池在许多行业中变得无处不在，特别地运输业。电动车辆的出现就是一个突出的例子。

随着电池技术的发展，电池充电器也不断发展。电力电池的广泛使用需要电池充电器广泛的对应基础设施。电池充电器需满足的关于尺寸减小、能量效率、可制造性和成本效率的要求日益苛刻。

散热为电池充电器的主要问题。电池充电器的内部电子部件和电路(特别地，功率转换器)生成了大量热量，该大量热量需耗散至电池充电器的外部，以避免过热。传统电池充电器所采用的可能就是使用强制冷却，例如通过通风器在电池充电器内产生气流。然而，强制冷却的此类器具的使用使得维护成本增加并且维护的时间间隔减少。

因此，关于电池充电器仍存在技术改善的余地。

发明内容

本发明对问题的解决是提供了一种用于为电池充电的器具，特别是用于电池充电器的功率转换***，它们提供了良好散热性质和减少维护成本，而不影响可制造性和能量效率。这个问题通过根据权利要求1所述的功率转换***和根据权利要求15所述的电池充电器来解决。本发明的优选实施例由所附的从属权利要求限定。

本发明的第一方面涉及一种功率转换***。功率转换***包括功率转换器装置。“功率转换器装置”在本文指代的是配置用于将能量源(特别地，电源)的电能转换成用于负载的电能(例如，转换成具有适当频率和/或幅值的电压或电流用于向负载供能)的装置。负载可为需要电能供应的电池或任何电气装置。在本发明的优选实施例中，功率转换器装置可特别地为AC至AC转换器。功率转换器装置可包括变压器，该变压器包括第一线圈和磁芯，该第一线圈电感地耦合第二线圈，该磁芯引导磁通线通过第一线圈和第二线圈。然而，功率转换器装置可包括另外和/或其它部件。

功率转换***还包括外壳。外壳可配置用于在其内部接纳并围封功率转换***的剩余部件，使得外壳的一个或多个表面可限定功率转换***的一个或多个外部表面。外壳可为盒状外壳，该盒状外壳包括底板、顶板和在底板和顶板之间延伸的至少一个侧向外壳壁，特别地该至少一个侧向外壳壁从底板延伸至顶板。底板、顶板和至少一个侧向外壳壁可为大体平面的，并且可限定用于满足功率转换***的可用性、能量效率和设计要求的任何几何形状。至少一个侧向壁可大体彼此平行，并且垂直于顶板和底板。底板基本上平行于顶板。

外壳可例如为圆柱形外壳，该圆柱形外壳包括圆形底板、圆形顶板，和在其间延伸的一个侧向外壳壁。在其它实例中，外壳可具有长方体形状，特别地为矩形立方体形状；并且可包括方形或矩形底板、对应的方形或矩形顶板，和在底板和顶板之间延伸的四个方形或矩形侧向外壳壁。

功率转换***还包括导热填料，该导热填料围绕功率转换器装置并且至少部分地填充功率转换器装置和外壳的至少一部分内部表面之间的空间。“内部表面”在本文指代的是面向外壳的内部的外壳表面。功率转换器装置和导热填料布置于外壳内，并且因此由外壳的内部表面围绕。外壳的内部表面可包括底板、顶板和至少一个侧向外壳壁的内部表面。“导热”在本文通常指代的是其导热性大于空气导热性的任何材料，该空气导热性已知为约0.024W·m^-1·K^-1。在本发明的优选实施例中，导热填料可包括具有大于0.5W·m^-1·K^-1，更优选地大于1W·m^-1·K^-1的导热性的材料。

导热填料可在功率转换器装置和外壳的整个内部表面或一部分内部表面(其部分地或完整地围绕功率转换器装置)之间延伸，诸如以将由功率转换器装置在操作期间所产生的热量从功率转换器装置引导至外壳，使得热量可快速地且有效地耗散远离功率转换***，特别地通过外壳。导热填料可直接接触或可未直接接触外壳的内部表面和功率转换器装置。优选地，导热填料直接接触功率转换器装置和外壳的内部表面，从而导热材料在功率转换器装置和外壳之间提供穿过填料的连续路径以用于快速且有效散热。

功率转换器装置可由导热填料支撑，特别地使得功率转换器装置的位置和/或取向通过导热填料来固定。例如，功率转换器装置可通过导热填料附接至外壳的内部表面。

因此，本发明的功率转换***提供了由外壳内侧的功率转换器装置在功率转换***的操作期间所生成热量的改善散热。由功率转换器装置所产生的热量不仅通过功率转换器装置与外壳隔开的空气进行热辐射，而且通过导热填料进行热传导。相比于根据现有技术已知的功率转换***，其中功率转换器装置和外壳的内部表面之间的空间主要填充的是空气，本发明的功率转换***允许实现对散热的改善，从而确保功率转换***的正确工作条件并且特别地避免功率转换器装置的过热，特别地无需要求通过通风器等进行强制通风。因而，该功率转换***的维护成本可显著地减少。填料的存在还导致空间更集中和有效的散热，这防止了由功率转换器装置所生成的热量到达功率转换***的其它部件，这些部件可布置于外壳内，诸如无源电子部件、有源电子部件等。

根据本发明的优选实施例，导热填料可围封功率转换器装置。这可意味着，从功率转换器装置朝向外壳的内部表面所限定的立体角度主要由导热填料进行覆盖。在本发明的优选实施例中，导热填料可完全地围封功率转换器装置，使得功率转换器装置可在所有方向上由导热填料来围绕。然而，可能的是，导热填料围封功率转换器装置的一个或多个侧部，但暴露或未覆盖功率转换器装置的一个或多个其它侧部。例如，功率转换器装置可直接地附接至外壳的内部表面，并且导热填料可围封未直接地面向外壳的内部表面的功率转换器装置的那些侧部。通过围封功率转换器装置，导热填料确保了由功率转换器装置在操作期间所生成热量的至少主要部分可通过该导热填料来快速地且有效地耗散。

根据本发明的优选实施例，导热填料可包括树脂，例如聚氨酯树脂、环氧树脂、热固性塑料、硅橡胶凝胶，或其组合。导热填料可为泡沫、凝胶或可凝固液体的形式，例如通过干燥或固化而可凝固的。

在本发明的优选实施例中，外壳可包括第一内部隔室。第一内部隔室可限定外壳的内部的一内部子体积，该内部子体积与外壳的内部的剩余部分分开，使得外壳的内部被分成第一内部隔室和外壳的内部的前述剩余部分。功率转换器装置和导热填料接纳于第一内部隔室内，并且导热填料可至少部分地填充功率转换器装置和第一内部隔室的内部表面之间的空间。这样，可以减少将由导热填料所填充的体积并在功率转换器装置的附近环境集中，特别地集中于由第一内部隔室所限定的外壳的子体积中，从而实现改善材料和制造效率。在优选实施例中，导热填料可完全地填充功率转换器装置和第一内部隔室的内部表面之间的空间，并且可直接接触(或可未直接接触)功率转换器装置和外壳的第一内部隔室的内部表面。

在本发明的优选实施例中，第一内部隔室可通过一个或多个侧向隔室壁和外壳的内部表面的一部分来界定。一个或多个侧向隔室壁可在外壳的顶板和底板之间延伸，使得第一内部隔室可分别地限定为外壳的内部的子体积以及外壳的顶板和底板的子区域，该子体积通过一个或多个侧向隔室壁来界定，该子区域分别由邻接于顶板和底板的一个或多个侧向隔室壁的对应端部来限定。一个或多个侧向隔室壁可大体彼此平行并平行于侧向外壳壁，并且还可大体垂直于底板和顶板。

第一内部隔室可具有与外壳的形状相对应的形状，或具有不同形状。例如，第一内部隔室可为圆柱形隔室，该圆柱形隔室由一个圆形(如在从顶板朝向底板或反之亦然的顶视图中所见)侧向隔室壁进行界定，该一个圆形侧向隔室壁在外壳的顶板的圆形子区域和外壳的底板的对应圆形子区域之间延伸。在其它实例中，第一内部隔室可为长方体(特别地矩形立方体)，该长方体通过外壳的顶板的矩形或方形子区域、外壳的底板的对应方形或矩形子区域以及在其间延伸的四个侧向隔室壁来界定。这些配置允许减少用于形成外壳中的第一内部隔室的材料和制造要求。

在本发明的优选实施例中，第一内部隔室的内部表面的一部分可与外壳的内部表面的一部分重合。换句话讲，外壳的内部表面可在其部分上也为第一内部隔室的内部表面。例如，如果外壳具有矩形立方体形式并且第一内部隔室也具有矩形立方体形式，那么第一内部隔室可形成于外壳的角部区域处，使得外壳的两个侧向壁或其子区域形成了第一内部隔室的两个侧向壁。外壳的顶板和底板的对应子区域还可形成或可为外壳的内部表面的一部分。这种配置减少了制造和材料要求，并且还提供了从功率转换器制造至外壳的外部的较短热传输路径，从而改善散热效率。

功率转换器装置可由导热填料支撑，特别地使得功率转换器装置的位置和/或取向通过导热填料来固定。例如，功率转换器制造可通过导热填料附接至第一内部隔室的内部表面。

根据本发明的优选实施例，外壳的底板和/或顶板可移除地附接至外壳的其余部分。例如，外壳的底板或顶板可通过可释放附接器具(诸如螺钉等)可移除地附接到至少一个侧向外壳壁。在其它实例中，可移除底板或顶板可进行尺寸设定，诸如以可移除地附接至外壳的其余部分，特别地附接到至少一个侧向外壳壁，从而形成压力搭扣连接。因此，可移除附接顶板或底板可充当功率转换***的可移除盖，从而允许容易地进入外壳的内部，以用于例如维护目的，诸如***的内部部件的测试或替换。另外，具有可移除附接顶板和/或可移除附接底板增加了制造灵活性，因为其允许进入至外壳的内部，直至不再需要进入外壳的内部的制造阶段；并且可移除附接顶板和/或可移除附接底板可用于闭合该外壳。

盖(即，外壳的可移除附接底板或顶板)可配置成当其附接至外壳的其余部分时密封外壳，诸如以保护外壳的内部免于外部介质(诸如灰尘和湿度)的作用。为此，可移除附接底板或顶板和至少一个侧向外壳壁可包括绕着其周边延伸的密封元件，诸如密封橡胶带。

根据本发明的优选实施例，外壳可为整体的。在其它优选实施例中，外壳可包括外壳的整体部分，即，外壳可为部分整体的，其中外壳的整体部分可至少包括底板或顶板和一个或多个侧向外壳壁。例如，在其中顶板可移除地附接至外壳的其余部分并且作用为外壳的盖的实施例中，外壳的整体部分可包括至少一个侧向外壳壁和外壳的底板。换句话讲，底板和至少一个侧向外壳壁可相对于彼此为整体的，即，本质上彼此连接。这可减少制造复杂性成本，因为外壳的整体部分可在单个制造过程中形成，例如在模制过程中。

在本发明的优选实施例中，功率转换***还可包括布置于外壳的外表面上的散热片。“外表面”在本文指代的是外壳的面向其外部的表面。在其中外壳为至少部分整体的实施例中，外壳的整体部分还可包括散热片，使得散热片可在相同单个制造过程(例如，模制过程)中形成为外壳的整体部分的其它部件。例如，在其中顶板可移除地附接至外壳的其余部分并且用作外壳的盖的实施例中，至少一个侧向外壳壁、外壳的底板和布置于外壳的底板的外部表面上的散热片可相对于彼此为整体的，即，本质上彼此连接。这还可有助于减少制造复杂性和成本。例如，可省略用于形成散热片的专用制造过程(诸如散热片的机械加工或独立散热片至外壳的附接)。散热片与外壳或其部分为整体的事实还增加了通过散热片的散热效率。

在本发明的优选实施例中，外壳可为导热材料，优选地金属或合金。外壳可例如包括铝或其合金，或可由其形成。然而，其它导热材料(金属和非金属两者皆可，诸如铜或其合金或碳纤维)的使用也为可能的。外壳的材料还可为导电材料，例如在金属的情况下，使得外壳形成法拉第笼，该法拉第笼围封外壳的内部部件，特别地功率转换器装置。因此，外壳可适当地配置用于提供在外壳的内部在操作期间所生成热量的散热，并且还可配置用于提供外壳的内部与外壳的外部的电磁隔离。

在本发明的优选实施例中，功率转换器装置可配置用于在高频范围内操作，优选地在100kHz至2MHz的范围内，更优选地在250kHz至500kHz或250kHz至750kHz的范围内。本发明的发明人发现，根据本文所描述实施例的功率转换***可特别地适合于在高频率范围内操作，特别地在250kHz至750kHz的范围内，同时仍向功率转换***提供充分散热以在可接受条件下操作。在此类高频率范围内操作允许减小功率转换器装置(例如，其电容器)的尺寸，并且因此有助于获得具有减小尺寸和较低热产率的功率转换***。

功率转换***还可包括布置于外壳的内部表面上的电子部件，诸如MOSFET或IGBT晶体管。如后文所用，“电子部件”可指代除功率转换器装置之外的电子部件。电子部件可布置于外壳的内部表面上，例如，布置于外壳的底板或顶板的内部表面上。因此，由电子部件在外壳的内部所生成热量的耗散可快速地且有效地引导至外壳的外部。电子部件(特别地，MOSFET或IGBT晶体管)可布置于外壳的第一内部隔室的外侧，功率转换器装置布置于该第一内部隔室中。电子部件(特别地，MOSFET或IGBT晶体管)可电连接至电力变压器装置并且配置成对于由电力变压器装置所提供的AC电流进行整流，诸如以将其转变成DC电流，使得功率变换***可操作为AC-DC转换器，且电力变压器装置操作为AC-AC转换器。

优选地，功率转换***还可包括直接地布置于外壳的内部表面上的介电元件，并且电子部件可布置于该介电元件上。介电元件可插置于电子部件和外壳的内部表面之间。介电元件可为由介电材料组成的介电片材。例如，介电片材可直接地布置(例如，附接)至外壳的底板，并且多个前述MOSFET或IGBT晶体管可直接地布置于介电片材上，例如附接至其。在一些实施例中，电子部件可通过介电元件附接至外壳的内部表面。介电元件可包括弹性体，例如硅树脂或云母。在一些实施例中，介电元件可为导热介电材料。因此，介电元件可提供电子部件与外壳的外部的电磁绝缘，并且还可改善由外壳中的电子部件(特别地，布置于介电元件上的电子部件)所产生热量的散热。

功率转换***还可包括板基部，例如PCB。板基部可包括电路元件，以用于当与外部装置(诸如待充电的电池)进行相互作用时以电子方式实施功率转换***的功能，特别地用于实施电池充电器的功能，例如与其它装置(特别地，待充电的外部电池)的连接性，和充电参数(诸如电流、电压或电功率)。优选地，板基部可布置于电子部件上，例如MOSFET上。

根据本发明的优选实施例，外壳可包括第二内部隔室。第二内部隔室可在构造上类似于第一内部隔室。在一些实施例中，第二内部隔室可相邻于第一内部隔室。第二内部隔室可大于第一内部隔室。电子部件(例如，MOSFET)可布置于第二内部隔室中。因此，包括电子部件的外壳的内部的子体积(即，第二内部隔室的内部)可例如通过第一内部隔室和/或第二内部隔室的一个或多个侧向隔室壁与包括功率转换器装置的外壳的内部的子体积(即，第一内部隔室)分开。第二内部隔室的侧向隔室壁和第一内部隔室的侧向隔室壁可至少部分地彼此重叠，例如在其中第一内部隔室和第二内部隔室彼此相邻的实施例，其中“重叠”在本文指代的是同时作为第一内部隔室和第二内部隔室的侧向隔室壁(至少对于所述侧向隔室壁的一部分而言)。具有布置于不同隔室中的电子部件(作为功率转换器装置)可允许电子部件和功率转换器装置之间的更佳热和/或电磁隔离。

在本发明的优选实施例中，外壳的内部表面的至少一部分可进行抛光，例如由于机械或化学抛光过程。优选地，功率转换器装置之外的电子部件(例如，MOSFET)可布置于外壳的内部表面的所述至少一个抛光部分上。由于抛光过程，外壳的内部表面的抛光部分具有规则和平面内部轮廓，该规则和平面内部轮廓相比于粗糙未抛光表面有利于散热。因此，这些配置有助于由电子部件在外壳的内部所生成热量的更佳散热。

在本发明的优选实施例中，外壳还可包括分别布置于外壳的相对表面上的至少两个可重新密封开口。至少第一可重新密封开口可例如布置于外壳的顶板上，而至少第二可重新密封开口可布置于外壳的底板上。其它等同配置为可能的。优选地，至少两个可重新密封开口布置成使得两个可重新密封开口中之一更靠近于地面(即，更靠近于地板)，另一可重新密封开口则考虑外壳在操作期间的取向。可重新密封开口可包括重新密封机构，诸如压力阀、可移动膜等，该重新密封机构允许这些可重新密封开口根据外壳的内部的压力梯度作出反应，该压力梯度可源于导致暖空气集中于外壳的内部的上部部分的产热，通过打开该可重新密封开口，从而允许空气从外壳的外部穿过外壳的内部的流动。至少两个可重新密封开口可布置于与第二内部隔室相对应的外壳的一部分表面上。至少两个可重新密封开口可延伸通过侧向外壳壁、外壳的底板和/或顶板的厚度。

在本发明的优选实施例中，外壳还可包括第三内部隔室，该第三内部隔室填充有流体，优选地气体，更优选地空气。第三内部隔室可在构造上类似于第一和/或第二内部隔室，并且可相邻于第一和/或第二内部隔室。第三内部隔室(填充有流体，该流体具有给定热量吸收能力)可允许改善外壳的部分之间，特别地由第三内部隔室所分开的内部隔室之间的热隔离。

在一些实施例中，功率转换***可包括第四内部隔室。第四内部隔室可包括其它电子部件，特别地一个或多个辅助线圈。辅助线圈可例如操作为功率校正***的功率因数校正线圈。前述第三内部隔室可布置于第四内部隔室和第一内部隔室之间，使得第一内部隔室(其可包括功率转换器装置的线圈)和第四内部隔室(其包括一个或多个辅助线圈)通过第三内部隔室彼此分开，由此第一内部隔室的内部和第四内部隔室的内部之间的改善热隔离可实现，特别地相对于其中第一内部隔室相邻于第四内部隔室的情形。第一、第三和第四内部隔室可相邻于第二内部隔室，该第二内部隔室可包括一个或多个MOSFET。本发明人已发现，在制造和材料效率、空间效率和散热效率方面，功率转换***的这种配置对于将***的不同部件分布于隔室中为特别有效的。

本发明的另一方面涉及一种用于为电力电池充电的电池充电器，该电池充电器包括根据上文所描述实施例的任一者的功率转换***。功率转换***可特别地操作为AC-DC转换器。电池充电器可例如为用于为电动车辆的电力电池充电的电池充电器。由于功率转换***的改善散热和较高频率范围(功率转换器装置可在该较高频率范围内根据本发明进行操作)，电池充电器允许省略用于强制冷却的器具，诸如通风器，而不影响电池充电器对由其内部部件所生成热量的耗散能力。

附图说明

图1根据本发明的实施例示意性地示出了功率转换***，其中图1a、图1b和图1c示出了不同视图。

图2根据本发明的实施例示意性地示出了功率转换***，其中图2a和图2b示出了不同视图。

图3根据本发明的实施例示意性地示出了功率转换***的外壳，其中图3a至图3d示出了不同视图。

图4根据本发明的实施例示意性地示出了功率转换***，其中图4a至图4c示出了不同视图。

图5根据本发明的实施例示意性地示出了电池充电器。

具体实施方式

图1根据本发明的实施例示出了功率转换***10。图1a示出了功率转换***10的顶视图，而图1b示出了功率转换***10的侧剖视图。功率转换***10包括功率转换器装置12，功率转换器装置12在所示实施例中为配置成在450kHz的频率下操作的AC-AC功率转换器。

功率转换器装置12由导热填料16来围绕，导热填料16由聚氨酯树脂制成。在所示实施例中，导热填料16在图1a所示的平面中完全地围绕功率转换器装置12，并且如图1b所见，除了功率转换器装置12的顶侧之外，围封了功率转换器装置12(其在所示实施例中具有矩形立方体形式)的所有侧部，该顶侧暴露于导热填料16并且可用于例如通过有线电连接将功率转换器装置12联接或连接至其它装置。

功率转换器装置12由导热填料16支撑并且通过导热填料16附接至外壳15的内部表面，使得功率转换器装置12的位置通过导热填料16来固定。

功率转换***10还包括铝质外壳14，铝质外壳14围封功率转换器装置12和导热填料16，使得功率转换器装置12和导热填料16接纳于外壳14的内部。在所示实施例中，外壳14具有盒状矩形立方体形状。

图1c从功率转换***10的外部示出了外壳14的透视图。外壳14包括矩形顶板14a、矩形底板14b，和从底板14b延伸至顶板14a的四个侧向外壳壁14c-14f。顶板14a可移除地附接至四个外壳壁14c-14f，诸如以闭合和打开外壳14。因为外壳14为铝制，所以当外壳通过可移除顶板14来闭合时，外壳14形成了法拉第笼，该法拉第笼围封功率转换器装置12和导热填料16。在所示实施例中，顶板14a通过螺钉15可移除地附接至外壳壁14c-14f。

如图1b所见，导热填料部分地填充了功率转换器装置12和底板14b的一部分内部表面之间的空间。导热填料16直接接触功率转换器装置12和底板14b的内部表面的所述部分。

图2根据本发明的相关实施例示出了功率转换***10，功率转换***10包括关于图1所示实施例所描述的所有部件，这些部件利用了相同附图标号。为简洁起见，不再对这些部件进行新的详细描述。

在图2所示的功率转换***10中，外壳14包括第一内部隔室20，第一内部隔室20通过第一侧向隔室壁20a和第二侧向隔室壁20b与外壳14的内部的剩余部分分开。图2a示出了功率转换***10的顶视图，其中顶板14a出于说明目的而省略。第一和第二侧向隔室壁20a和20b为互相垂直的。第一侧向隔室壁20a布置于第二和第四侧向外壳壁14d和14f之间，并平行于第二和第四侧向外壳壁14d和14f且垂直于第一侧向外壳壁14c。第一侧向隔室壁20a从第一侧向外壳壁14c延伸的长度小于第二和第四侧向外壳壁14d和14f的长度。同样，第二侧向隔室壁20b布置于第一侧向外壳壁14c和第三侧向外壳壁14b之间，并平行于第一和第三侧向外壳壁14c和14e且垂直于第二侧向外壳壁14d，其从第二侧向外壳壁14d延伸的长度小于第一和第三侧向外壳壁14c和14e的长度。

图2b示出了图2a所示的功率转换***10的侧剖视图，对应于图2a中以虚线所示的切割平面A-A’。第一内部隔室20通过第一和第二侧向隔室壁20a和20b、第一侧向外壳壁14c的部分14c’(其在第一侧向隔室壁20a和第二侧向外壳壁14d之间延伸)和第二侧向外壳壁14d的部分14d’(其在第一侧向外壳壁14c和第二侧向隔室壁20b之间延伸)来界定。如图2所见，第一内部隔室20因此通过第一和第二侧向隔室壁20a和20b以及外壳14的内部表面的一部分来界定，该部分对应于第一和第二侧向外壳壁14c和14d的内部表面的前述部分14c’和14d’。

在图2所示的实施例中，功率转换器装置12接纳于第一内部隔室20内，并且导热填料16在功率转换器装置12的所有侧部上完全地围封功率转换器装置12，并完全地填充功率转换器装置12和第一内部隔室20的内部表面之间的空间。

第一内部隔室20的内部表面通过第一和第二侧向隔室壁20a和20b的内部表面以及第一和第二侧向外壳壁14c和14d的内部表面的前述部分14c’和14d’来形成。第一和第二侧向外壳壁14c和14d的前述部分14c’和14d’形成了第一内部隔室20的内部表面的一部分，并且还形成了外壳14的内部表面的一部分。因此，在前述部分14c’和14d’处，第一内部隔室20的内部表面与外壳14的内部表面重合。

如图2b所示，该重合同样适用于外壳的顶板14a的部分14a’和底板14b的对应部分14b’，该部分14a’在第一侧向外壳壁14c和第二侧向隔室壁20b之间延伸。如图2b所见，第二侧向隔室壁20b从底板14b延伸至顶板14a。该延伸同样适用于第一侧向隔室壁20a’。

图3根据本发明的实施例示出了功率转换***10的外壳14，其中出于说明目的而仅示出了外壳14，然而功率转换***10的剩余部件，特别地功率转换器装置12和导热填料16未示出于图3中。

图3a示出了外壳14的矩形顶板14a的透视图。图3b示出了外壳的剩余部分的对应透视图，包括四个侧向外壳壁14c至14f和底板14b。在所示实施例中，顶板14a进行尺寸设定，诸如以配合由四个侧向外壳壁14c-14f的上边缘所界定的外周边。因此，顶板14a可接合四个侧向外壳壁14c-14f，从而形成顶板14a和侧向外壳壁14c-14f之间的压力搭扣连接。因此，顶板14a用作外壳14的可移除盖。顶板14a包括密封元件11，密封元件11在所示实施例中为密封橡胶带；当顶板14a附接至外壳14的剩余部分时，密封橡胶带绕着顶板14a的外部周边在其内部表面上(即，在面向外壳14的内部的表面上)延伸。因此，当顶板14a附接至外壳14的其余部分时，外壳的内部得以密封。

图3b示出了外壳14的剩余部分(即，除了顶板14a的外壳部分)的透视图。图3c和图3d分别地示出了图3a的外壳14的顶视图(其中顶板14a出于说明目的而省略)和底视图。

在图3所示的实施例中，外壳包括先前对于图2所示的实施例所描述的第一内部隔室，并且还包括第二内部隔室30、第三内部隔室40和第四内部隔室50。第一内部隔室20、第三内部隔室40和第四内部隔室50均布置成相邻于第二侧向外壳壁14d并相邻于第二内部隔室30。由第一侧向隔室壁20a、第三内部隔室40的第一侧向隔室壁40a和第四内部隔室50的第一侧向隔室壁50a所形成的内部壁将第二内部隔室30分别与第一内部隔室20、第三内部隔室40和第四内部隔室50分开。

因此，外壳14的内部分成第一至第四内部隔室20、30、40和50。第三内部隔室40布置于第一内部隔室20和第四内部隔室50之间，使得第一和第四内部隔室20和50通过第三内部隔室40互相地分开。第二内部隔室30布置成相邻于第一侧向外壳壁14f，并且通过第四侧向外壳壁14f、内部侧向壁(其由第一、第三和第四内部隔室20、40和50的第一侧向隔室壁20a、40a和50a来形成，从第一侧向外壳壁14c延伸至第三侧向外壳壁14e)和第一和第三侧向外壳壁14c和14e的对应部分来界定，如图3b所见。第一内部隔室20通过第一内部隔室20的第二侧向隔室壁20b与第一侧向内部隔室40分开。第四内部隔室50通过第四内部隔室50的第二侧向隔室壁50b与第三内部隔室40分开。所有侧向隔室壁可在构造上类似于上文对于图2所示实施例所描述的第一和第二隔室壁20a和20b。

如图3b和3d所见，在所示实施例中，外壳14还包括布置于外壳14的底板14b的外表面上的多个散热片18。虽然三个散热片18示例性地示于图3中，但是功率转换***可包括任何较大数量的散热片18。

图3b至图3d所示的外壳14的所有部分(包括四个侧向外壳壁14c-14f、底板14b和侧向隔室壁20a、20b、40a、50a和50b，以及散热片18)形成了外壳的整体部分，该整体部分可例如通过利用模制过程的相同模具而在单个制造步骤中形成。

图3还示出了形成于顶板14a中的第一可重新密封开口19a(参见图3a)和形成于底板14b中的第二可重新密封开口19b(参见图3c)。

图4根据本发明的实施例示出了功率转换***10，功率转换***10包括相对于图3所示实施例所描述的外壳，功率转换***10的不同部分以相同附图标号来指示并且为简洁起见不再详细地描述。图4所示的功率转换***还包括先前对于图1和图2所示的实施例所描述的功率转换***的部件。图4a为功率转换***10的示意性顶视图，其中顶板14a出于说明目的而省略。在图4所示的实施例中，功率转换器装置12接纳于第一内部隔室20内。导热填料16完全地围封功率转换器装置12，并且填充功率转换器装置12和第一内部隔室20的内部表面之间的大部分空间，即，第一内部隔室20的内部的大部分体积。导热填料接触功率转换器装置12的所有侧部和第一内部隔室20的内部表面的所有侧部。

包括于第二内部隔室30内的底板14b的内部表面的部分17进行抛光。抛光部分17可经机械抛光过程进行抛光。图4所示实施例的功率转换***10还包括由云母组成的介电片材64，介电片材64布置于底板14b的内部表面的抛光部分17上。多个MOSFET直接地布置于第二内部隔室30内的介电片材64上。如图4b所示，MOSFET 60经由介电片材64附接至底板14b的内部表面的抛光部分17。PCB 66布置于MOSFET 60上。PCB 66包括电子电路，以用于控制功率转换***10的操作所需的主要功能，诸如对于其它装置的连接或充电方案，包括充电参数，诸如电流、电压和电功率。

功率转换***10还包括容纳于第四内部隔室50中的辅助线圈62。辅助线圈62布置于底板14b上。在所示实施例中，辅助线圈62操作为功率因数校正线圈。图4b示出了图4a的功率转换***10的侧剖视图，对应于图4a中以虚线所指示的切割平面B-B’。图4c示出了对应于第二切割平面C-C’的另一个侧剖视图。

内部隔室40布置于第一内部隔室20和第四内部隔室50之间，使得第一内部隔室通过第三内部隔室40与第四内部隔室50分开。第三内部隔室40填充有空气，并且因此形成了空气腔室，该空气腔室使第一内部隔室与第四内部隔室热隔离。

如图4c所见，可移除顶板14a和底板14b分别包括第一可重新密封开口19a和第二可重新密封开口19b。第一和第二可重新密封开口19a和19b包括压敏可移动闭合元件，诸如机械压力阀或可移动膜，该压敏可移动闭合元件可根据外壳14的内部的压力梯度作出反应。当热量集中于外壳14的内部的上部部分时，外壳的上部部分(邻近顶板14a)和下部部分(邻近底板14b)之间的压力梯度引起可密封开口19a19b的可移动闭合元件打开，使得外壳14的外部的空气可流动至外壳14的内部(例如通过第二开口19b进入)并且返回至外壳14的外部(例如通过第二开口19a)，从而使外壳14的内部冷却。可重新密封开口19a和19b可配置成当前述压力梯度达到或超出预定压力梯度阈值时打开。只要该压力梯度阈值未达到或超出，可重新密封开口19a和19b保持闭合，使得外壳14的内部得以密封。

图5示意性地示出了电池充电器100，电池充电器100包括功率转换***10和保护壳体110。功率转换***10(其可为根据先前所讨论实施例的任一者的功率转换***)附接至壁，该壁可例如为建筑物壁或稳定元件的壁，诸如充电柱，并且通过保护壳体10来围封。图5的电池充电器通过外壳的底板或顶板附接至竖直壁。图5中电池充电器的外部表面可包括一个或多个散热片，这些散热片结合外壳的内部隔室布置提供了足够冷却能力，而无需强制通风。当电池充电器附接至竖直壁时，在散热片竖直地分布于较大外表面上(即，底板和/或顶板上)的情况下，这种效果特别地增强。功率转换***10操作为AC-DC转换器。电池充电器100配置成使电力电池200充电，电力电池200可例如对应于电动车辆的电池。电池充电器100通过充电器线缆120电连接至电池200。

附图标号的列表

10 功率转换***

12 功率转换器装置

14 外壳

14a 顶板

14b 底板

14c-14f 侧向外壳壁

15 附接器具

16 导热填料

17 外壳表面的抛光部分

18 散热片

19a、19b 可重新密封开口

20 第一内部隔室

20a、20b 内部隔室壁

30 第二内部隔室

40 第三内部隔室

40a 内部隔室壁

50 第四内部隔室

50a 内部隔室壁

60、62 电子部件

64 介电片材

66 PCB

100 电池充电器

110 保护壳体

200 电池

Claims (25)

1.一种功率转换***(10)，包括：

功率转换器装置(12)，

导热填料(16)，和

外壳(14)，其中所述外壳围封所述功率转换器装置(12)和所述导热填料(16)，

其中所述导热填料(16)围绕所述功率转换器装置(12)并且至少部分地填充所述功率转换器装置(12)和所述外壳(14)的至少一部分内部表面之间的空间。

2.根据权利要求1所述的功率转换***，其中所述填料(16)完全地围封所述功率转换器装置(12)。

3.根据权利要求1或2所述的功率转换***，其中所述填料(16)直接接触所述功率转换器装置(12)和/或所述外壳(14)的所述至少一部分内部表面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述导热填料(16)包括聚氨酯树脂、环氧树脂、热固性塑料、硅橡胶凝胶，或其组合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述外壳(14)包括第一内部隔室(20)，其中所述功率转换器装置(12)接纳于所述第一内部隔室(20)内，并且其中所述填料(16)还至少部分地填充所述功率转换器装置(12)和所述第一内部隔室(20)的至少一部分内部表面之间的空间。

6.根据权利要求5所述的功率转换***，其中所述第一内部隔室(20)通过一个或多个侧向隔室壁(20a、20b)和所述外壳(14)的所述至少一部分内部表面来界定。

7.根据权利要求5或6所述的功率转换***，其中所述第一内部隔室(20)的内部表面的一部分与所述外壳(14)的内部表面的一部分重合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述外壳(14)包括顶板(14a)、底板(14b)和至少侧向外壳壁(14c-14f)，所述侧向外壳壁(14c-14f)在所述底板(14b)和所述顶板(14a)之间延伸。

9.根据权利要求8所述的功率转换***，其中所述底板(14b)和/或所述顶板(14a)可移除地附接至所述外壳(14)的其余部分。

10.根据权利要求6或7中任一项和权利要求8或9中任一项所述的功率转换***，其中所述一个或多个侧向隔室壁(20a、20b)从所述顶板(14a)延伸至所述底板(14b)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述外壳(14)为整体的，或其中所述外壳(14)包括所述外壳(14)的一整体部分，所述整体部分至少包括所述底板(14b)或所述顶板(14a)并且还包括所述一个或多个侧向壁(14c-14e)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，还包括布置于所述外壳(14)的外表面上的一个或多个散热片(18)。

13.根据权利要求11和12所述的功率转换***，其中所述外壳(14)的整体部分还包括所述一个或多个散热片(18)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述外壳(14)由导热材料形成或包括导热材料，所述导热材料优选为金属或合金，更优选地为铝或其合金。

15.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述功率转换器装置(12)配置用于在高频范围内操作，优选地在100kHz至2MHz的范围内，更优选地在250kHz至500kHz或250kHz至750kHz的范围内。

16.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，还包括布置于所述外壳(14)的内部表面上的电子部件(60、62)，所述电子部件优选为MOSFET。

17.根据权利要求16所述的功率转换***，还包括直接地布置于所述外壳(14)的内部表面上的介电片材(64)，其中所述电子部件(60)布置于所述介电片材(64)上。

18.根据权利要求16或17所述的功率转换***，其中所述外壳(14)包括第二内部隔室(30)，其中所述电子部件(60)布置于所述第二内部隔室(30)中。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的功率转换***，其中对所述外壳(14)的内部表面的至少一部分(17)进行抛光，其中所述电子部件(60)优选地布置于所述至少一部分(17)上。

20.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述功率转换器装置(12)为AC-AC功率转换器装置。

21.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，其中所述外壳(14)还包括分别布置于所述外壳(14)的相对表面上的至少两个可重新密封开口(19a、19b)。

22.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***，还包括第三内部隔室(40)，所述第三内部隔室(40)填充有流体，优选为气体，更优选为空气。

23.根据权利要求5至7或10和权利要求22中任一项所述的功率转换***，其中所述第三内部隔室(40)邻接于所述第一内部隔室(20)和/或所述第二内部隔室(30)。

24.根据权利要求23所述的功率转换***，还包括相邻于所述第二内部隔室(30)和所述第三内部隔室(40)的第四内部隔室(50)，其中所述第三内部隔室(40)优选地布置于所述第一内部隔室(20)和所述第四内部隔室(50)之间。

25.一种用于为电力电池充电的电池充电器(100)，所述电池充电器(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的功率转换***(10)。

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