功率连接器的温度检测结构及电动汽车充电桩的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种功率连接器的温度检测结构及电动汽车充电桩。


背景技术：

2.随着电子技术的迅速发展，印制电路板被广泛使用。在印制电路板的搭建使用中，利用参数采集元件对印制电路板的运行环境状态进行测量监控有利于评价其运行环境，及时进行风险预警。
3.受结构及安规规定的要求，在已制成印制电路板上增加参数采集元件，实现成本大，且需要增加额外的生产工艺，技术复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种功率连接器的温度检测结构及电动汽车充电桩，以便简化功率连接器的温度检测结构的生产工艺，提高功率连接器的温度检测结构的生产效率。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种功率连接器的温度检测结构，所述温度检测结构包括：叠层印制电路板、温度传感器；所述功率连接器焊接在所述叠层印制电路板上的安装位置，所述叠层印制电路板的顶层上所述功率连接器安装位置沿所述功率连接器接线孔延伸方向的铺设区域处敷有金属面，所述温度传感器安装在所述叠层印制电路板的底层上所述功率连接器对应的铺设区域内。
7.可选的，若所述叠层印制电路板的层数大于2，则所述叠层印制电路板中所述顶层和所述底层之间的各内层上所述功率连接器对应的铺设区域处还铺设有金属面。
8.可选的，所述温度传感器的数量为1，所述功率连接器的数量为至少一个，则所述温度传感器安装在所述底层上任一功率连接器对应的铺设区域处。
9.可选的，若所述功率连接器的数量为多个，则多个功率连接器间隔焊接在所述叠层印制电路板上对应的安装位置，所述顶层上所述多个功率连接器安装位置沿每个所述功率连接器接线孔延伸方向对应的铺设区域处分别敷有金属面，相邻两个功率连接器的安装位置的间隔大于或等于第一预设距离。
10.可选的，所述温度传感器的数量等于所述功率连接器的数量，且均为多个，则多个温度传感器分别安装在所述叠层印制电路板的底层上所述多个功率连接器对应的铺设区域处。
11.可选的，所述温度传感器在所述功率连接器对应铺设区域内的安装位置与所述功率连接器的安装位置的间隔大于或等于第二预设距离。
12.可选的，所述金属面为敷铜层。
13.可选的，所述温度传感器为贴片温度传感器。
14.可选的，所述功率连接器为金属机加工功率连接器。
15.第二方面，本技术实施例还提供了一种电动汽车充电桩，包括：功率变换装置、充电线缆、功率连接器和上述第一方面中任一所述的温度检测结构；
16.所述功率变换装置通过所述功率连接器与所述充电线缆电连接，所述功率连接器焊接在所述温度检测结构中叠层印制电路板上的安装位置。
17.本技术的有益效果是：本技术实施例提供一种功率连接器的温度检测结构，该温度检测结构包括：叠层印制电路板、温度传感器；功率连接器焊接在叠层印制电路板上的安装位置，叠层印制电路板的顶层上功率连接器安装位置沿功率连接器接线孔延伸方向的铺设区域处敷有金属面，温度传感器安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内。一方面，利用金属面将功率连接器的热量导出，由于金属是热的良导体，金属面的温度与功率连接器的温度几乎相等，从而温度传感器通过测量金属面的温度，即可得到功率连接器的温度，测量准确度高。另一方面，将温度传感器安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内，使得温度传感器在保障与功率连接器的安规距离的同时，尽可能靠近热源，从而能够更准确地得到功率连接器的具体温度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
19.图1为本技术一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；
20.图2为本技术又一实施例提供的一种多层叠层印制电路板结构示意图；
21.图3为本技术另一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；
22.图4为本技术一实施例提供的一种叠层印制电路板底部示意图；
23.图5为本技术再一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；
24.图6为本技术另一实施例提供的一种叠层印制电路板底部示意图；
25.图7为本技术一实施例提供的一种电动汽车充电桩示意图。
26.图例：1-电动汽车充电桩；100-温度检测结构；10-叠层印制电路板；20-功率连接器；30-温度传感器；50-功率变换装置；70-充电线缆。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包含至少一个特征。在本实用新型中的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个，除非另有明确具体的限定。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方
法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.本技术的功率连接器的温度检测结构可以位于电子设备的功率输入输出接口处。目前，在功率输入输出接口处，通常采用线对板连接器。由于任何具有连接器的部位都存在接触阻抗，如果连接装置不可靠，接触阻抗过大，容易导致该部位过温度，轻则影响充电功率输出，重则连接器热失控，引起安全事故。
30.针对连接器过热问题，通常方案是增加温度保护装置，温度保护装置包含温度检测与控制回路。在连接器选型与温度检测的方案中，难点是如何平衡连接器的成本与温度检测电路与高压电路的安规问题。现有的解决办法是插件式温度传感器通过导热胶固定在连接器外壳上，连接器外壳通常是塑料材质。此方法存在两个问题，一是连接器选型受限，必须是绝缘外壳材质，成本相对较高。二是生产工艺复杂，需要增加温度传感器与连接器打胶固定的环节。
31.由此，本技术提供一种功率连接器的温度检测结构及电动汽车充电桩，以便简化功率连接器的温度检测结构的生产工艺，提高功率连接器的温度检测结构的生产效率。
32.图1为本技术一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；如图1所示，该温度检测结构包括：叠层印制电路板10、温度传感器30；
33.功率连接器焊接在叠层印制电路板10上的安装位置，叠层印制电路板10的顶层上功率连接器20安装位置沿功率连接器20接线孔延伸方向的铺设区域处敷有金属面，温度传感器30安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内。
34.需要说明的是，在本技术中，功率连接器可以是带绝缘外壳的功率连接器，金属机加工的功率连接器等，本技术对功率连接器的具体类型、型号等不做限定，用户可以根据实际使用需要、成本等因素选择功率连接器的类型、型号，能够满足使用需要即可。
35.还需要说明的是，温度传感器30用于获取功率连接器对应的铺设区域内的温度，在一种可能的实现方式中，可以选用光学温度传感器、辐射温度传感器、比色温度传感器等，在本技术中，对温度传感器30的具体类型不做限定，但本技术所选用的温度传感器30需要能够在功率连接器的温度检测结构的工作环境中正常工作。此外，本技术所选用的温度传感器30的测量范围要满足覆盖功率连接器的可能的工作温度范围。在一种具体的实现方式中，功率连接器20在使用中的温度范围为40摄氏度至150摄氏度，可以选用测量范围为40摄氏度到150摄氏度的热敏温度传感器进行温度测量。除此之外，为了维持功率连接器的温度检测结构的安全稳定使用，温度传感器30与功率连接器20之间的距离大于安规要求的距离。
36.还需要说明的是，叠层印制电路板10的层数、大小尺寸等，用户可以根据实际使用需要进行选择调整，本技术对此不做限定，能够满足本技术的实现即可。
37.功率连接器20焊接在叠层印制电路板10上的安装位置，根据实际的电路结构布局需要，通过焊接的方式将功率连接器20与叠层印制电路板10连接，其具体焊接位置为功率连接器20在叠层印制电路板10上的安装位置。
38.叠层印制电路板10的顶层上功率连接器20安装位置沿功率连接器20接线孔延伸方向的铺设区域处敷有金属面。利用金属面敷层将功率连接器的热量导出，以便温度传感
器30测量的温度更准确。功率连接器20上有一接线孔，沿该接线孔延伸的方向，设置铺设区域，在该区域敷金属面。需要说明的是，该铺设区域的具体形状和大小，用户可以根据需要进行设置，只要其能够满足温度传感器的使用需求，将热量传导到温度传感器对应的区域即可，本技术对该铺设区域的具体形状、大小等不做限定。
39.在一种具体的实现方式中，可以选择矩形的铺设区域，其宽度为功率连接器的宽度，长度从功率连接器20安装位置沿着功率连接器20的接线孔延伸至叠层印制电路板10的边缘，如图1中网格状区域所示。
40.在另一种具体的实现方式中，可以选择不规则图形的铺设区域，该铺设区域一边与功率连接器20安装位置相邻，且与温度传感器30所在的区域有重叠。
41.上述仅为示例说明，在实际实现中，该铺设区域的具体设置方式、铺设区域的形状、大小等，还可能存在其他形式，本技术对此不做限定，能够满足本技术的实现需求即可。
42.将温度传感器30安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内。即可实现温度传感器30对功率连接器温度的测量。
43.综上，本技术实施例提供一种功率连接器的温度检测结构，该温度检测结构包括：叠层印制电路板、温度传感器；功率连接器焊接在叠层印制电路板上的安装位置，叠层印制电路板的顶层上功率连接器安装位置沿功率连接器接线孔延伸方向的铺设区域处敷有金属面，温度传感器安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内。一方面，利用金属面将功率连接器的热量导出，由于金属是热的良导体，金属面的温度与功率连接器的温度几乎相等，从而温度传感器通过测量金属面的温度，即可得到功率连接器的温度，测量准确度高。另一方面，将温度传感器安装在叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内，使得温度传感器在保障与功率连接器的安规距离的同时，尽可能靠近热源，从而能够更准确地得到功率连接器的具体温度，因为叠层印制电路板与温度传感器的距离近，导热系数大，进一步提升了温度传感器的精度与灵敏度。
44.可选的，在上述图1的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，图2为本技术又一实施例提供的一种多层叠层印制电路板结构示意图；如图2所示，若叠层印制电路板的层数大于2，则叠层印制电路板中顶层和底层之间的各内层上功率连接器对应的铺设区域处还铺设有金属面。
45.若叠层印制电路板10的层数大于2，叠层印制电路板10具有一定的厚度，即叠层印制电路板10的顶层与底层之间存在一定的距离，热量在这段距离内传输时，存在一定程度的损耗，因此，此距离可能会导致温度传感器30采集到的温度不准确。由此，本技术在叠层印制电路板10的层数大于2时，在叠层印制电路板中顶层和底层之间的各个内层上功率连接器对应的铺设区域处铺设金属面，利用金属是热的良导体的物理属性，减少在热量传输过程中的损耗。
46.需要说明的是，顶层铺设区域处铺设金属面和各个内层上功率连接器对应的铺设区域处铺设金属面，其铺设区域的形状、大小可能相同，即除底层外，每层铺设的金属面的形状大小可能完全相同；顶层铺设区域处铺设金属面和各个内层上功率连接器对应的铺设区域处铺设金属面，其铺设区域的形状、大小也可能不相同，即各层铺设的金属面的形状或者大小都可能存在差异。本技术对每层铺设的金属面的形状和大小不做限定，只要其能够实现导热的作用，将功率连接器的热量尽可能无损地传递给功率连接器即可。
47.在一种可能的实现方式中，顶层各个内层上功率连接器20对应的铺设区域处铺设金属面可以通过焊锡的方式与功率连接器的焊脚相连接，顶层的功率连接器20通过焊锡与叠层印制电路板10相连，功率连接器20的热量可以通过其焊脚、焊锡传导到各个内层上的金属面中，一方面使得金属面的温度更接近功率连接器的温度，另一方面减少在热量传输过程中的损耗，使得温度传感器30采集的温度更接近功率连接器的温度。
48.在一种具体的实现方式中，如图2所示，若叠层印制电路板的层数为四层时，从顶层至底层，分别将叠层印制电路板的煤层命名为第一层、第二层、第三层、第四层，除了在该叠层印制电路板的顶层，即第一层铺设金属面以外，在第二层、第三层的功率连接器对应的铺设区域处也铺设金属面。通过金属面逐层导热，减少热量在叠层印刷电路板中的损耗，进而使得叠层印制电路板的底层上功率连接器对应的铺设区域内的温度传感器30采集的温度更接近功率连接器的真实温度。
49.在另一种具体的实现方式中，若叠层印制电路板的层数为四层时，该敷铜面分布在第一层、第二层、第三层，此3层均通过焊锡与功率连接器相连接，第四层仅保持功率连接器焊脚与叠层印刷电路板连接。功率连接器20的热量通过其焊脚、焊锡传导到第一层、第二层、第三层的金属面中，使得金属面的温度更接近功率连接器的温度，且减少在热量传输过程中的损耗。
50.通过在叠层印制电路板中顶层和底层之间的各内层上功率连接器对应的铺设区域处还铺设金属面，减少热量在传输过程中的损耗，使得温度传感器采集的温度更接近功率连接器的温度，即排除叠层印制电路板的厚度影响，使得温度传感器的测量结果更准确。
51.可选的，在上述图2的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，图3为本技术另一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；如图3所示，该功率连接器的温度检测结构中，温度传感器的数量为1，功率连接器的数量为至少一个，则温度传感器安装在底层上任一功率连接器对应的铺设区域处。
52.在一种可能的实现方式中，若有多个功率连接器20，可以根据使用需求或者测量需求，从多个功率连接器20中选择任一功率连接器，在该功率连接器20对应的铺设区域的底层上安装温度传感器30。需要说明的是，在多个功率连接器中具体选择的一个功率连接器的选择方式等，本技术对此不做限定，能够实现本技术的使用需求即可。
53.在一种具体的实现方式中，如图3所示，在该叠层印制电路板10上存在四个功率连接器20，根据使用需求、测量需求等，选择第三个功率连接器对应的铺设区域的底层上安装温度传感器30。
54.可选的，在上述图1的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，图4为本技术一实施例提供的一种叠层印制电路板底部示意图；如图4所示，若功率连接器的数量为多个，则多个功率连接器间隔焊接在叠层印制电路板上对应的安装位置，顶层上多个功率连接器安装位置沿每个功率连接器接线孔延伸方向对应的铺设区域处分别敷有金属面，相邻两个功率连接器的安装位置的间隔大于或等于第一预设距离。
55.在一种可能的实现方式中，将多个功率连接器间隔焊接在叠层印制电路板上对应的安装位置时，在叠层印制电路板顶层上每个功率连接器安装位置沿每个功率连接器接线孔延伸方向，其对应的铺设区域处分别敷有金属面。通过这样设置金属面，可以将每个功率连接器的热量通过其对应的金属面导出。
56.在进行多个功率连接器设置时，相邻两个功率连接器的安装位置的间隔大于或等于第一预设距离，如图4所示，图中箭头所指向的距离需要大于第一预设距离。需要说明的是，第一预设距离的具体数值，可以根据安全规范或者使用需求等进行设定，本技术对第一预设距离的具体数值不做限定。
57.在一种具体的实现方式中，第一预设距离与功率连接器的电压有关，例如，电压每升高100v，第一预设距离增加1mm。再例如，当电压为250v时，第一预设距离为2.5mm。
58.通过设定第一预设距离，保证功率连接器的连接符合安全规范。
59.可选的，在上述图4的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，图5为本技术再一实施例提供的一种功率连接器的温度检测结构示意图；如图5所示，温度传感器的数量等于功率连接器的数量，且均为多个，则多个温度传感器分别安装在叠层印制电路板的底层上多个功率连接器对应的铺设区域处。
60.在一种可能的实现方式中，在叠层印制电路板的底层上多个功率连接器对应的铺设区域处，同时安装多个温度传感器，从而实现对该多个功率连接器的温度的检测。
61.需要说明的是，温度传感器的数量可以与功率连接器的数量相等，例如，多个温度传感器在叠层印制电路板的底层上多个功率连接器对应的铺设区域处对应设置，每个功率连接器对应的铺设区域处设置一个温度传感器；温度传感器的数量也可以与功率连接器的数量不相等，例如，多个温度传感器在叠层印制电路板的底层上多个功率连接器对应的铺设区域处对应设置，每间隔一个功率连接器的功率连接器的对应的铺设区域处设置一个温度传感器。
62.上述仅为示例说明，在实际实现中，多个温度传感器与多个功率连接器的具体对应关系，本技术对此不做限定。
63.通过设置多个温度传感器，实现对对应的多个功率连接器的温度测量，避免了某个功率传感器温度过高，但温度传感器未能及时检测到带来的安全隐患。
64.可选的，在上述图4的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，图6为本技术另一实施例提供的一种叠层印制电路板底部示意图；如图6所示，温度传感器在功率连接器对应铺设区域内的安装位置与功率连接器的安装位置的间隔大于或等于第二预设距离。
65.作为电子元件，温度传感器与功率连接器之间的距离也需要符合安全距离，即第二预设距离。
66.在一种具体的实现方式中，温度传感器与功率连接器之间的距离需要根据功率连接器上的电压等级确认距离，其距离例如可以为大于等于1mm/100v，即符合安全规范的距离要求，在此情况下，第二预设距离为5mm。
67.可选的，在上述图1的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，金属面为敷铜层。
68.设置金属面为敷铜层，由于铜的化学性质不活泼,常温下难与空气中的氧气和水发生反应，使用寿命长；且由铜的物理性质可知，其导热性好、换热效率高，因此金属面为敷铜层，能够稳定传导热量，且使用寿命长。
69.可选的，在上述图1的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，温度传感器为贴片温度传感器。
70.贴片式温度传感器主要用于测量物体表面的温度，贴片式温度传感器可以通过螺钉或其它固定方式将传感器贴在物体表面，无需打胶固定工艺，即可实现较理想的测温效果。此外，贴片式温度传感器和被测物体接触面积大，接触紧密，所以在温度测量方面具有比较明显的优势，其测温准确性高、反应速度快，体积小、方便固定安装。
71.可选的，在上述图1的基础上，本技术还提供一种功率连接器的温度检测结构的可能实现方式，功率连接器为金属机加工功率连接器。
72.金属机加工连接器相较一体成型的塑胶外壳连接器成本显著降低。
73.下述对包括本技术功率连接器的温度检测结构的电动汽车充电桩等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。
74.图7为本技术一实施例提供的一种电动汽车充电桩示意图；如图7所示，本技术的电动汽车充电桩1，包括：功率变换装置50、充电线缆70、功率连接器20和上述任一的温度检测结构100；
75.其中，功率变换装置50通过功率连接器20与充电线缆70电连接，功率连接器20焊接在温度检测结构100中叠层印制电路板上的安装位置。
76.上述电动汽车充电桩的实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
77.在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
78.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
79.以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。