具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

行业内电压转换器一般使用散热器结合散热风扇的散热结构实现电压转换器的散热；其中，散热器安装在功率器件上，利用散热器的导热性能对功率器件进行散热，散热器的型号需根据电压转换器的热功率进行选择，随着电压转换器热功率的提高，所需的散热器的导热表面积也相应地增大，体积也会随之增大，从而导致电压转换器整体体积增加，变得笨重。

针对上述问题，本申请实施例提供一种燃料电池电压转换器散热系统，能够解决散热系统结构复杂且体积笨重的问题。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图1是本申请实施例示出的散热型电压转换器的结构示意图。

图2是本申请实施例示出的燃料电池电压转换器散热系统的结构示意图。

图3是本申请实施例示出的燃料电池电压转换器散热系统的另一结构示意图。

参见图1至图3，所述燃料电池电压转换器散热系统，包括：

散热型电压转换器10、转换器控制器20和燃料电池系统风道30；

所述散热型电压转换器10设置在所述燃料电池系统风道30内；

所述散热型电压转换器10包括：转换器外壳11、半导体制冷片12、功率器件13和温度传感器14；所述半导体制冷片12设置在所述转换器外壳11和所述功率器件13之间，其制冷端朝向所述功率器件13，其散热端与转换器外壳11贴合；所述温度传感器14设置在所述功率器件13上；

所述转换器控制器20分别与所述半导体制冷片12和所述温度传感器14电连接，用于基于所述温度传感器14采集的功率器件温度信息向所述半导体制冷片12发送制冷驱动信号。

在本申请实施例中，功率器件是散热型电压转换器产热的主要来源，温度传感器14设置在散热型电压转换器10中的功率器件上，用于采集功率器件13的温度信息，进而为半导体制冷片12进行制冷提供相应的依据。半导体制冷片是一种热泵，其利用半导体材料的帕尔帖效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。转换器控制器20分别与半导体制冷片12和温度传感器14电连接，其接收到温度传感器14采集的功率器件温度信息后，判断该功率器件温度信息是否过高，并根据判断结果向半导体制冷片12发送相应的制冷驱动信号，控制半导体制冷片12的制冷过程。由于市面上283W制冷量的半导体制冷片的体积大多在17.3cm³，而同散热功率级别的散热器的体积均大于1000cm³，半导体制冷片单位面积下的散热功率更高，因此，选用半导体制冷片作为散热器件能够大大缩减整个散热系统的体积。

半导体制冷片12分为制冷端和散热端，其中，制冷端与功率器件进行热交换，将功率器件13的热量带走，并经由散热端进行散热，在本申请实施例中，半导体制冷片的散热端贴附在散热型电压转换器的转换器外壳上，将热量通过转换器外壳排出至散热型电压转换器外部。

半导体制冷片的原理为：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是，半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。因此，为了保障半导体制冷片的制冷性能，需要对半导体制冷片的散热端进行散热以降低散热端的温度，来维持两端之间的热量转移。

在实际应用中，多采用在半导体制冷片散热端增设散热器或散热风扇的方式，以降低半导体制冷片散热端的温度，来维持其制冷性能。

在本申请实施例中，散热型电压转换器10设置在燃料电池系统风道30内，燃料电池系统风机40通过燃料电池系统风道30向燃料电池系统外排气，在燃料电池系统风道30中，散热型电压转换器10的转换器外壳11与燃料电池系统风道30中的流动气体发生热交换，从而使得聚集在转换器外壳11上的热量被流动气体带走，从而降低半导体制冷片散热端的温度，以保障半导体制冷片12的制冷性能；通过上述方式，能够节省半导体制冷片散热端的散热结构(即，散热片或散热风扇)，进一步地缩减燃料电池散热系统的体积。

在本申请实施例中，转换器控制器为原本用于控制散热型电压转换器进行工作的控制器，通过将其与温度传感器和半导体制冷片电连接，令其同时作为半导体制冷片的控制器进行工作。在实际应用过程中，可以设置一个专门用于控制半导体制冷片工作的控制器，该控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者如本申请实施例所示的，将散热型电压转换器的控制器作为半导体制冷片的控制器进行工作。

本申请实施例提供的燃料电池电压转换器散热系统中，散热型电压转换器的功率组件和转换器外壳之间设置有一个半导体制冷片，半导体制冷片的制冷端朝向功率组件，在功率组件发热时，与功率组件进行热交换从而降低功率组件的工作温度，并将交换得到的热量通过与散热端贴合的转换器外壳上向外散发。由于半导体制冷片与转换器控制器电连接，在转换器控制器的控制下能够将电能转化为制冷量，与散热器相比，半导体制冷片所占用的体积要小于散热器。又由于散热型电压转换器设置在燃料电池系统风道内，转换器外壳能够与燃料电池系统风道内的流动空气发生热交换，使得转换器外壳上聚集的热量能够被燃料电池系统风道内的空气带走，利用燃料电池系统风机来替代原本设置在半导体制冷片散热端的散热结构(即，散热风扇)，从而使得散热系统的体积得以缩减，使得燃料电池电压转换器散热系统的散热功率满足需求的同时，不会造成散热系统结构复杂且体积笨重的问题。

实施例二

本申请实施例对上述实施例一中的散热型电压转换器进行了设计，该散热型电压转换器能够形成稳定的热传递路径，避免半导体制冷片的热量沿四周向外扩散，影响制冷性能。

图1是本申请实施例示出的散热型电压转换器的结构示意图。

参见图1，所述散热型电压转换器10包括：转换器外壳11、半导体制冷片12、功率器件13和温度传感器14；所述半导体制冷片12设置在所述转换器外壳11和所述功率器件13之间，其制冷端朝向所述功率器件13，其散热端与转换器外壳11贴合；所述温度传感器14设置在所述功率器件13上；

所述散热型电压转换器10，还包括：绝缘导热机构15；所述绝缘导热机构15设置在所述半导体制冷片12和所述功率器件13之间，作为所述半导体制冷片12和所述功率器件13进行热交换的中枢机构。

电压转换器中，功率器件通常通过金属片进行散热，受到电压转换器的强电影响，与金属片直接接触的半导体制冷片会产生短路或高压击穿的风险，因此，为了保证半导体制冷片工作的安全性，可以在半导体制冷片和功率器件之间增设一个绝缘导热机构，隔离功率器件中的强电的同时，避免因功率器件和半导体制冷片贴合不够紧密，热交换过程受阻的问题。在实际应用过程中，可以通过固态或者气态绝缘导热材料填充功率器件和半导体制冷片的间隙，来达到隔离强电以及导热的作用。在本申请实施例中，绝缘导热机构可以采用导热硅胶片或碳纤维导热垫片。

需要说明的是，上述对于绝缘导热机构的描述仅是本申请实施例中给出的一种示例，实际采用的绝缘导热材料可以依据实际情况进行调整，即上述对于绝缘导热机构的描述不应该作为对本申请的限定。

进一步地，所述转换器外壳11为翅片结构，以增加所述转换器外壳11的散热面积。

在本申请实施例中，为了保证半导体制冷片12和转换器外壳11具有足够的接触面积，即散热面积，可以在半导体制冷片和转换器外壳之间填充导热材料以保证半导体制冷片12和转换器外壳11贴合紧密。

在实际应用过程中，还可以直接在转换器外壳11上设置散热翅片，并且在该散热翅片与转换器外壳11之间填充导热材料，以实现增大散热型电压转换器的散热面积的效果。

本申请实施例对于上述采用的导热材料并没有严格的限定，可以依据实际情况选用不同的导热材料，例如，导热硅胶或导热碳纤维。

进一步地，所述散热型电压转换器10，还包括：隔热机构16；所述隔热机构16设置在所述半导体制冷片12四周，用于阻止所述半导体制冷片12的热量从四周向外扩散。

在本申请实施例中，为了形成由半导体制冷片制冷端至半导体制冷片散热端的稳定的热传递路径，避免热量向半导体制冷片的四周扩散，本申请在半导体制冷片的四周设置了隔热机构，具体为在半导体制冷片的四周设置硅酸铝陶瓷纤维。

需要说明的是，上述隔热机构所采用的隔热材料可依据实际生产情况进行选型，即，上述对于隔热机构的描述不应该作为对本申请的限定。

本申请实施例示出的散热型电压转换器利用绝缘导热机构作为半导体制冷片与功率器件进行热交换的交换中枢，由于该绝缘导热机构的绝缘性能和高导热系数，能够将功率器件中的强电与半导体制冷片进行了隔离，从而避免了半导体制冷片被强电击穿或短路的危险，在不影响半导体制冷片使用安全的前提下，保证了其与功率器件热交换的功率，同时，通过设置在其四周的隔热机构，令制冷端吸取到的热量不会向半导体制冷片的四周扩散，而能够大部分传递至散热端，并通过具有高散热面积的转换器外壳进行散热，从而保障了半导体制冷片的制冷性能。

实施例三

与前述燃料电池电压转换器散热系统实施例相对应，本申请还提供了一种燃料电池电压转换器散热方法及相应的实施例。

图4是本申请实施例示出的燃料电池电压转换器散热方法的流程示意图。

图5是本申请实施例示出的燃料电池电压转换器散热方法的另一流程示意图。

参见图4和图5，燃料电池电压转换器散热方法，包括：

301、获取功率器件温度信息；

在本申请实施例中，温度传感器设置在散热型电压转换器的功率器件上，能够实时采集功率器件工作时的温度信息，即功率器件温度信息。转换器控制器与温度传感器电连接，能够接收并处理温度传感器采集到的功率器件温度信息。

302、根据功率器件温度信息发送制冷驱动信号。

根据所述功率器件温度信息与预设温度范围的数值关系调整发送给半导体制冷片的制冷驱动信号，直至所述功率器件温度信息处于所述预设温度范围内。

具体为：判断所述功率器件温度信息是否处于所述预设温度范围内，

若是，说明无需对功率器件进行散热，则转换器控制器不必向半导体制冷片发送制冷驱动信号，即，控制所述半导体制冷片停止制冷；

若否，则说明功率器件的工作温度不符合要求，转换器控制器需要对半导体制冷片的运作进行调整，以使得功率器件的工作温度恢复至预设温度范围内，即根据所述功率器件温度信息与所述预设温度范围上限值或下限值的数值关系，对所述制冷驱动信号进行更新，并将更新后的制冷驱动信号发送给所述半导体制冷片，直至所述功率器件温度信息处于所述预设温度范围内。

在本申请实施例中，根据所述功率器件温度信息与所述预设温度范围上限值或下限值的数值关系，对所述制冷驱动信号进行更新，并将更新后的制冷驱动信号发送给所述半导体制冷片，直至所述功率器件温度信息处于所述预设温度范围内，包括以下两种情况：

当所述功率器件温度信息高于所述预设温度范围的上限值时，转换器控制器将所述制冷驱动信号的占空比增加预设百分比后作为更新后的制冷驱动信号，发送给所述半导体制冷片，待预设制冷时长后，重新执行步骤301，直至所述功率器件温度信息处于所述预设温度范围内；

当所述功率器件温度信息低于所述预设温度范围的下限值时，将所述制冷驱动信号的占空比减少预设百分比后作为更新后的制冷驱动信号，发送给所述半导体制冷片，待预设制冷时长后，重新执行步骤301，直至所述功率器件温度信息处于所述预设温度范围内。

在实际应用过程中，预设温度范围、预设百分比以及预设制冷时长均能够依据实际情况进行调整；在本申请中，预设百分比的取值范围为1％至10％；预设制冷时长的取值范围为10s至50s；具体的，本申请实施例设定预设百分比为5％；设定预设制冷时长为30s。

需要说明的是，上述对预设百分比以及预设制冷时长的取值仅是一种示例，不应该作为对本申请的唯一限定。

本申请实施例提供了一种燃料电池电压转换器散热方法，通过采集到的功率器件温度信息与预设温度范围的比较结果，来调整发送给半导体制冷片的制冷驱动信号，具体为调节该制冷驱动信号的占空比，从而调节半导体制冷片中通过的电流大小，进而影响半导体制冷片两端最大温差的大小，以此来控制半导体制冷片依据实时散热需求进行工作，达到散热功率和系统能耗的平衡。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。

或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。