一种无线车载充电机的制作方法

1.本发明涉及无线充电系统技术领域，尤其涉及一种无线车载充电机。


背景技术：

2.随着新能源汽车的普及，新能源汽车已经发展至15％市场占有率，纯电动汽车也普遍采用7kw车载充电机(obc)和国家电网完成能量传输和转换。无线车载充电机(wobc)相比现有的插拔式充电桩、充电枪、车载充电机(obc)，其先进性、简约性、可靠性、安全性将有广泛的共识并应用推广，促使人类出行更安全、更便捷、更幸福。在国家即将推广碳中和的政策和电动汽车储能中转的大环境大背景下，迫切需要子零部件数量少、整机轻量化、整机更小安装空间、整机高能量密度、提高整机输出电压达到900v、至少提高整机输出功率达到11kw的无线车载充电机(wobc)。
3.市场上现有无线车载充电机(wobc)暂无质量能量密度≥0.88w/g@900v且体积能量密度≥1.56kw/l@900v的一体式整机量产(sop)解决方案。特别是整车z向(高度方向)，市场上现有无线车载充电机(wobc)局部最大厚度普遍有60mm甚至75mm及以上，使得整车厂(oem)布局电动汽车新底盘与动力总成核心部件(变速箱、减速器、差速器、电机、驱动电机、泵、高压电池包与电池管理系统、直流功率转换器、功率分配单元、高压集成线束等)极其困难，造成越野或suv类电动汽车应用无线车载充电机(wobc)的平台推广到轿车或跑车类电动汽车的安全问题极难有效解决。上述问题甚至逐渐凸显为电动汽车平台化应用推广无线车载充电机(wobc)的核心技术壁垒(整车z向厚度空间不足而趋近扁平化的滑板式底盘与动力总成已成为主流新能源汽车新底盘)，严重制约了低碳、低成本、大批量无线充电的电动汽车推广到千家万户的国家与时代发展刚需。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提出一种无线车载充电机，具有高能量的密度布局和可靠的热管理平衡，可以让行业从业者实现子零部件数量少、整机轻量化、整机更小安装空间、整机高能量密度的能够达到11kw@900v的无线车载充电机。并且该无线车载充电机可实现整车z向(高度方向)的整机最大厚度49mm，从而极为有效地解决了越野或suv类电动汽车应用无线车载充电机的平台推广到轿车或跑车类电动汽车的安全问题，同时整体提高了该无线车载充电机的能量密度。
5.为了达到上述目的，本发明提出了一种无线车载充电机，应用于车辆，包括：
6.线圈托盘，所述线圈托盘中设有线槽；
7.利兹线圈，所述利兹线圈放置在所述线槽内，所述线槽的高度大于所述利兹线圈的线圈外径，所述利兹线圈用于与地面装置的原边线圈进行电磁感应得到交流电；
8.定位电路板，所述定位电路板紧固在所述线槽上且位于所述利兹线圈的上方，所述定位电路板与所述利兹线圈不接触，所述定位电路板用于和地面装置之间的电磁感应定位；
9.多块铁氧体磁芯，每块所述铁氧体磁芯分别间隔隔开，通过导热双面胶置于所述定位电路板的上表面并压紧，所述铁氧体磁芯用于给所述利兹线圈和地面装置的原边线圈提供磁路；
10.液冷铝壳分总成，位于所述铁氧体磁芯的上方，所述液冷铝壳分总成包括一填充冷却液的流道腔体，所述液冷铝壳分总成用于所述无线车载充电机的热管理平衡；
11.功率电路板，所述功率电路板贴合在所述液冷铝壳分总成的上表面，用于将所述利兹线圈感应得到的所述交流电转化为直流电输出，并实现低压信号控制；
12.连接器线束，所述连接器线束放置在所述液冷铝壳分总成的上表面并与所述功率电路板上的端口相连，用于实现所述功率电路板与所述车辆的通讯及输出电流至所述车辆。
13.进一步的，所述线圈托盘中还设置有方槽，所述方槽设置于所述线槽的周围；
14.则所述无线车载充电机还包括wifi模块，所述wifi模块平铺贴合在所述方槽内。
15.进一步的，所述线圈托盘的上端面涂覆一圈密封胶，并采用螺钉将所述线圈托盘紧固在所述液冷铝壳分总成的下表面，与所述液冷铝壳分总成的下表面形成一密封腔体。
16.进一步的，所述液冷铝壳分总成设有一小孔，所述小孔偏离所述流道腔体并贯穿所述液冷铝壳分总成的上表面和下表面，通过所述小孔向所述密封腔体内灌封灌封胶，填充所述密封腔体。
17.进一步的，所述功率电路板的下表面包括谐振电感和被谐振电感的绕线柔性限位的滤波磁环，所述谐振电感和滤波磁环错开所述利兹线圈的正上方的投影区域分布。
18.进一步的，所述功率电路板包括二极管和场效应管，所述二极管和所述场效应管紧密贴合于所述流道腔体的上表面。
19.进一步的，所述连接器线束包括低压信号连接器线束和高压直流输出连接器线束；
20.所述低压信号连接器线束与所述功率电路板的低压控制区域的端口相连，用于实现所述功率电路板与所述车辆通讯并控制高压功率输出；
21.所述高压直流输出连接器线束与所述功率电路板的高压直流输出区域的端口相连，用于实现所述功率电路板输出高压直流电至所述车辆。
22.进一步的，所述无线车载充电机还包括上盖，所述上盖通过一圈密封胶贴于所述液冷铝壳分总成的上表面，采用螺钉将所述上盖紧固在所述液冷铝壳分总成上，并覆盖所述功率电路板及连接器线束。
23.进一步的，所述无线车载充电机还包括呼吸塞，所述呼吸塞安装在所述上盖的卡槽中或安装在所述液冷铝壳分总成侧壁的卡槽中。
24.进一步的，所述无线车载充电机的长度小于等于416mm，宽度小于等于372mm，厚度小于等于49mm。
25.本发明提出的无线车载充电机采用的子零部件数量少、整机轻量化，实现了整机更小的安装空间，同时整体提高了该无线车载充电机的能量密度。并且有效限制液冷铝壳分总成导致的液压损失，采用更短的冷却液流道，更少的静态冷却液体积需求(更少比热容需求、更轻量化)、更低的冷却液压降(对整车泵输出压力的需求更少)、同等压力条件下冷却液散热更快、热平衡稳态温度更低。
附图说明
26.图1为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的俯视图；
27.图2为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的局部剖切视图；
28.图3为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的仰视图；
29.图4为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的仰视透视图；
30.图5为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的右视图；
31.图6为本发明的较佳的实施例中，无线车载充电机的轴测图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
35.在本发明的较佳的实施例中，本发明提出的无线车载充电机，应用于车辆，具有高能量密度及热管理平衡，如图1至图6所示，包括：
36.线圈托盘1，线圈托盘1中设有线槽；
37.利兹线圈2，利兹线圈2放置在线槽内，线槽的高度大于利兹线圈2的线圈外径，利兹线圈2用于与地面装置的原边线圈进行电磁感应得到高频高压的交流电；
38.定位电路板3，定位电路板3紧固在线槽上，且位于利兹线圈2的上方，定位电路板3与利兹线圈2不接触，定位电路板3用于和地面装置之间的电磁感应定位；
39.多块铁氧体磁芯4，每块铁氧体磁芯4分别间隔隔开，通过导热双面胶置于定位电路板3的上表面并压紧，铁氧体磁芯4用于给利兹线圈2和地面装置的原边线圈提供磁路；
40.液冷铝壳分总成5，位于铁氧体磁芯4的上方，液冷铝壳分总成5包括一填充冷却液的流道腔体8，液冷铝壳分总成5用于无线车载充电机的热管理平衡；
41.功率电路板6，功率电路板6贴合在液冷铝壳分总成5的上表面，用于将利兹线圈2感应得到的高频高压交流电转化为高压直流电输出，并实现低压信号控制；
42.连接器线束7，连接器线束7放置在液冷铝壳分总成5的上表面并与功率电路板6上的端口相连，用于实现功率电路板6与车辆的通讯及输出电流至车辆。
43.具体的，在本实施例中，铁氧体磁芯4分别预先用塑料间隔条间隔开，通过放置到定位电路板3的上表面(已预先贴紧导热双面胶)并压紧，然后去除塑料间隔条，形成分别间隔开来的铁氧体磁芯4。
44.在本实施例中，整车z向(高度方向)，没设压紧利兹线圈2的子零件，节约该方向厚度。
45.在本实施例中，整车z向(高度方向)，没设压紧铁氧体磁芯4的子零件，而是用导热双面胶直接粘合铁氧体磁芯4和定位电路板3，节约该方向厚度。
46.在本发明的较佳的实施例中，如图3和图4所示，线圈托盘中还设置有方槽，方槽设
置于线槽的周围；
47.则无线车载充电机还包括wifi模块，wifi模块平铺贴合在方槽内。
48.具体的，在本实施例中，线圈托盘1的上端面涂覆一圈密封胶，并采用螺钉将线圈托盘1紧固在液冷铝壳分总成5的下表面，与液冷铝壳分总成5的下表面形成一密封腔体10。
49.在本实施例中，液冷铝壳分总成5设有一小孔，小孔偏离流道腔体8并贯穿液冷铝壳分总成5的上表面和下表面，通过小孔向密封腔体10内灌封灌封胶，填充密封腔体10。
50.在本实施例中，线圈托盘1和液冷铝壳分总成5组成的密封腔体10被一次性真空灌封聚氨酯。这起到机械冲击、碎石冲击、随机振动和温度冲击时的防护和阻尼，以及均匀热传导到液冷铝壳分总成5的流道腔体8，极大的提升其可靠性和热管理平衡能力。
51.在本实施例中，无线车载充电机还包括上盖11，上盖11通过一圈密封胶贴于液冷铝壳分总成5的上表面，采用螺钉将上盖11紧固在液冷铝壳分总成5上，形成一个覆盖功率电路板6及连接器线束7的腔体，该腔体可以看作为无线车载充电机的上腔。
52.本实施例中，无线车载充电机还包括呼吸塞12，呼吸塞12安装在上盖11的卡槽中或安装在液冷铝壳分总成5侧壁的卡槽中。
53.在本实施例中，上述密封腔体10可以看作为无线车载充电机的下腔，包括了利兹线圈2、定位电路板3和铁氧体磁芯4。
54.在本实施例中，液冷铝壳分总成5的流道腔体8包括冷却液入口和冷却液出口，流道腔体8可以看作为无线车载充电机的中腔部分，用于无线车载充电机上腔和下腔的散热管理平衡。
55.在本发明的较佳的实施例中，功率电路板6的下表面包括焊锡或软铜过盈压入配合连接的谐振电感和被谐振电感的绕线柔性限位的滤波磁环，谐振电感和滤波磁环错开利兹线圈2的正上方的投影区域分布。
56.具体的，在本实施例中，整车z向(高度方向)，利兹线圈2的正上方的投影区域没设压紧定位电路板3的子零件，而是其投影区外部一圈用螺钉紧固，节约该方向厚度。
57.具体的，在本实施例中，功率电路板6包括二极管和场效应管，二极管和场效应管紧密贴合于流道腔体8的上表面。
58.在本发明的较佳的实施例中，连接器线束7包括低压信号连接器线束13和高压直流输出连接器线束14；低压信号连接器线束13与功率电路板6的低压控制区域的端口相连，用于实现功率电路板6与车辆通讯并控制高压功率输出；高压直流输出连接器线束14与功率电路板6的高压直流输出区域的端口相连，用于实现功率电路板6输出高压直流电至车辆。
59.具体的，在本实施例中，功率电路板6中还包括其他2mm-19mm高的电子元器件也分布在功率电路板6下表面，功率电路板6中的电子元器件整个全部悬浮于液冷铝壳分总成5的流道腔体8上方，这充分降低了功率电路板6在液冷铝壳分总成5上腔的整车z向高度，也充分拓展了功率电路板6的平铺元器件的有效面积，还充分隔离了高压直流输出区域和低压控制区域以保证绝缘绝缘，而且有效隔离了高频高压交流电磁以免干扰低压信号。
60.在本实施例中，无线车载充电机能够达到长度小于等于416mm，宽度小于等于372mm，厚度小于等于49mm(整车z向)，质量12.3kg，输出电压800v，输出功率11kw的效果。
61.综上所述，本发明提出的无线车载充电机，这有效解决了电动汽车平台化应用推
广无线车载充电机(wobc)的核心技术壁垒(整车z向厚度空间不足而趋近扁平化的滑板式底盘与动力总成已成为主流新能源汽车新底盘)，特别是越野或suv类电动汽车应用无线车载充电机(wobc)的平台推广到轿车或跑车类电动汽车的安全问题(整车碰撞、机械冲击、随机振动、碎石冲击、高温地面热辐射等等严苛挑战)。
62.更为简单可靠的热管理平衡解决方案：更少静态冷却液体积需求(更轻量化)、更少整车泵输出压力的需求、更快达到热平衡、更低热平衡稳态温度、流道低碳制造可行性优势、快速批量生产和低成本可控优势。
63.以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。