一種充電樁及充電樁散熱控制方法與流程

2023-10-09 17:08:44 2

本發明涉及充電樁領域，具體的涉及一種充電樁及充電樁散熱控制方法。

背景技術：

充電樁其功能類似於加油站裡面的加油機，可以固定在地面或牆壁，安裝於公共建築和居民小區停車場或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網直接連接，輸出端都裝有充電插頭用於為電動汽車充電。充電樁一般提供常規充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機互動操作界面上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數據列印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數據。

由於充電樁是大功率能量轉換裝置，在充電時充電樁內部會產生大量的熱量，若熱量不能夠有效排出，則會對充電樁元器件的使用壽命產生影響，甚至會出現火災爆炸等安全隱患。一般採用將充電樁中的發熱元件與散熱器結合的方式，利用散熱器將發熱元件上的熱量發散，起到對充電樁的散熱作用。

申請號201110424870.8的發明公開了一種功率模塊用複合式散熱器及複合式散熱器組件，所述複合式散熱器包括一基板、一第一散熱單元和一第二散熱單元，所述基板的一側面上設置至少一個功率模塊；第一散熱單元為由多個間隔排列的散熱片構成的第一散熱片組，所述第一散熱片組位於所述基板的另一側面上；第二散熱單元包括多根熱管和第二散熱片組，所述熱管包括蒸發段、絕熱段和冷凝段，所述蒸發段設於所述基板內且靠近所述功率模塊；所述絕熱段位於蒸發段和冷凝段之間，包含延伸部和折彎部；所述冷凝段上設置有第二散熱片組。該發明的複合式散熱器僅使用熱管散熱技術將散熱器中的熱量帶出，散熱方式單一，當電器元件發熱較大時，散熱效果較差。其次，該方法需要一直使用風機進行散熱，對電能消耗較大。

技術實現要素：

本發明的一個目的在於提供一種充電樁及充電樁散熱控制方法，使得所述充電樁對其內部發熱較大的電器元件具有風冷、冷媒冷卻的綜合散熱效果。

具體地，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種充電樁，所述充電樁包括樁體、顯示模塊、控制模塊、充電迴路模塊、計收費模塊和充電插頭，所述樁體包括散熱櫃，所述散熱櫃包括發熱體容納部、冷媒散熱部和空氣冷卻乾燥部；冷媒散熱部位於發熱體容納部下方，空氣冷卻乾燥部位於冷媒散熱部上方；發熱體容納部用於放置充電樁中的主要發熱電路；冷媒散熱部用於放置向所述發熱體容納部提供冷源的主冷卻裝置；空氣冷卻乾燥部用於放置冷卻空氣的空氣冷卻乾燥裝置，所述冷媒散熱部向所述冷卻乾燥部提供冷媒。

所述發熱體容納部中設置有散熱模塊，發熱電路設置在所述散熱模塊上，貫穿所述散熱模塊內部設置有製冷板；所述冷媒散熱部中設置的主冷卻裝置包括散熱風機、冷凝器、壓縮機和節流閥，管路依次導通所述冷凝器、壓縮機和節流閥，所述冷媒散熱部中的主冷卻裝置中的冷媒通過流經所述製冷板對散熱模塊進行降溫。

所述散熱模塊包括散熱體、散熱罩和散熱板；在所述散熱板的上表面設置有發熱電路；所述散熱體具有多個散熱片；所述散熱體中具有安裝空間；所述散熱罩設置在對應發熱電路上，且所述散熱體中的安裝空間設置為能夠使所述散熱罩卡置在所述安裝空間上；在所述散熱板的內部設置第一製冷板，在所述散熱體的內部設置第二製冷板。

所述第一製冷板或第二製冷板為由多個並列排布的散熱管緊挨在一起組成的整體；在發熱體容納部中還設置有出風扇，用於向第一製冷板和第二製冷板之間吹風，所述第一製冷板和第二製冷板熱管的截面積在自迎風側向背風側的方向上呈逐漸減小。

所述管路從液箱引出後，並並行地與所述第一製冷板的一端和第二製冷板的一端連接；第一製冷板的另一端及第二製冷板的另一端管路與冷凝器的冷媒入口連接。

所述管路在從節流閥中引出後，按照第一製冷板或第二製冷板具有的散熱管的數量，分出相同數量的支路，每一個支路分別接入第一製冷板和第二製冷板中對應的散熱管中，且每個製冷板中相鄰的兩個散熱管中冷媒的流向相反。

所述空氣冷卻乾燥部中設置有風道、進風扇、空氣冷凝器、乾燥管和出風口，在出風口的下部、位於發熱體容納部的側壁上，設置有出風扇；所述風道沿空氣冷卻乾燥部的上表面設置，冷媒散熱部向所述空氣冷凝器提供冷媒。

在所述空氣冷凝器的冷媒入口處還設置開關閥，用於開啟或阻斷冷媒進入空氣冷凝器的通路。

在空氣冷凝器的下部，還設置有液體收集槽，用於收集在空氣冷凝器上冷凝滴下的液體。

一種充電樁散熱控制方法，所述方法包括：

步驟1：開始充電；

步驟2：溫度檢測裝置實時檢測散熱模塊的溫度是否大於第一溫度閾值，若是，執行步驟3，若否，繼續執行步驟2；

步驟3：啟動壓縮機和散熱風機，之後執行步驟4；

步驟4：在預設的第一時間長度後，溫度檢測裝置檢測散熱模塊的溫度是否小於第一溫度閾值，若是，則執行步驟5，若否，則執行步驟6；

步驟5：判斷當前散熱模塊的溫度是否小於第三溫度閾值，若是，則關閉壓縮機和散熱風機，之後執行步驟2，若否，則執行步驟4，其中，所述第三溫度閾值小於第一溫度閾值；

步驟6：溫度檢測裝置實時檢測散熱模塊的溫度是否大於第二溫度閾值，若是，則開啟進風扇、出風扇以及開關閥，之後執行步驟7，若否，則執行步驟4；

步驟7：在預設的第二時間長度後，溫度檢測裝置檢測散熱模塊的溫度是否小於第二溫度閾值，若是，則執行步驟8，若否，則執行步驟9；

步驟8：判斷當前散熱模塊的溫度是否小於第四溫度閾值，若是，則關閉進風扇、出風扇以及開關閥，之後執行步驟6，若否，則執行步驟7，其中，所述第四溫度閾值小於第二溫度閾值；

步驟9：停機報警；

其中，所述第二溫度閾值大於第一溫度閾值，第三溫度閾值大於第二溫度閾值。

本發明的有益效果是：（1）採用雙層製冷板對散熱模塊進行冷卻，提高了對發熱電路的冷卻效果；（2）採用風冷、冷媒相結合的方法對發熱電路進行降溫，散熱降溫效果多樣化，更加適應於不同的電路發熱情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的一種充電樁的散熱櫃在a方向上的結構示意圖；

圖2為本發明提供的一種充電樁的散熱櫃中的發熱體容納部在b方向上的結構示意圖；

圖3為本發明提供的一種充電樁的散熱櫃中在a方向上的管路布局的結構簡圖；

圖4為本發明提供的一種充電樁的散熱櫃中散熱模塊在c方向上的結構示意圖；

圖5本發明提供的一種充電樁的散熱櫃在b方向上的結構示意圖；

圖6為本發明提供的一種充電樁散熱控制方法流程示意圖。

附圖標記說明

為進一步清楚的說明本發明的結構和各部件之間的連接關係，給出了以下附圖標記，並加以說明。

11、發熱體容納部；12、冷媒散熱部；13、空氣冷卻乾燥部；21、散熱體；211、散熱片；22、散熱罩；23、散熱板；31、第一製冷板；311、下散熱管；32、第二製冷板；321、上散熱管；33、管道；331、第一支路；332、第二支路；333、；第三支路；34、節流閥；35、壓縮機；36、冷凝器；37、散熱風機；51、進風扇；52、風道；53、空氣冷凝器；54、乾燥管；55、出風口；56、出風扇；57、液體收集槽；58、開關閥。

通過上述附圖標記說明，結合本發明的實施例，可以更加清楚的理解和說明本發明的技術方案。

具體實施方式

這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本發明使用的術語是僅僅出於描述特定實施例的目的，而非旨在限制本發明。在本發明和所附權利要求書中所使用的單數形式的「一種」、「所述」和「該」也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語「和/或」是指並包含一個或多個相關聯的列出項目的任何或所有可能組合。

應當理解，儘管在本發明可能採用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限於這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區分開。例如，在不脫離本發明範圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決於語境，如在此所使用的詞語「如果」可以被解釋成為「在……時」或「當……時」或「響應於確定」。

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。

一種充電樁，包括樁體、顯示模塊、控制模塊、充電迴路模塊、計收費模塊和充電插頭，所述樁體包括散熱櫃，圖1為所述散熱櫃在a方向的結構示意圖，如圖1所示，所述散熱櫃包括發熱體容納部11、冷媒散熱部12和空氣冷卻乾燥部13，其中，冷媒散熱部12位於發熱體容納部11下方，空氣冷卻乾燥部13位於冷媒散熱部12上方；發熱體容納部11用於放置充電樁中的主要發熱電路，如整流電路、功率轉換電路和濾波電路等；冷媒散熱部12用於放置向所述發熱體容納部11提供冷源的主冷卻裝置；空氣冷卻乾燥部13用於放置冷卻乾燥空氣的空氣冷卻乾燥裝置。

所述發熱體容納部11中放置有散熱模塊，所述散熱模塊包括散熱體21、散熱罩22和散熱板23；在所述散熱板23的上表面設置有電路板（圖中未示出），在所述電路板上焊接有整流電路、功率轉換電路和濾波電路等電路；如圖4所示，所述散熱體21具有多個散熱片211，所述多個散熱片設置在彼此間隔有預定間距的位置上，所述散熱體21中具有安裝空間；所述散熱罩22設置在電路板的對應發熱電路上，且所述散熱體21中的安裝空間設置為能夠使所述散熱罩23卡置在所述安裝空間上。如圖1和圖4所示，所述散熱模塊具有3個散熱罩，分別被設置為罩設在電路板上的整流電路、功率轉換電路和濾波電路上，以便重點傳導這三個電路上散發的熱量。進一步的，在所述散熱板23的內部設置第一製冷板31，在所述散熱體21的內部設置第二製冷板32，具體的，可以在第一製冷板31與散熱板23之間和第二製冷板32與散熱體21之間填充糊狀導熱材料，以使製冷板與散熱板23和散熱體21之間的熱傳導更優。

如圖1所示，所述冷媒散熱部12中設置的主冷卻裝置包括散熱風機37、冷凝器36、壓縮機35和節流閥34，管路33依次導通所述冷凝器36、壓縮機35和節流閥34，進入發熱體容納部11中，並分別與所述第一製冷板31的一端和第二製冷板32的一端連接；第一製冷板31的另一端及第二製冷板32的另一端管路與散熱器36冷凝器36的冷媒入口連接。所述冷媒散熱部12與充電樁外界連通，散熱風機37用於對冷凝器36進行吹風，將冷凝器36中冷媒液體的熱量吹散到充電樁外界。

圖2為圖1從b方向看的截面示圖，在圖2中所示，所述第一製冷板31由多五個並列排布的下散熱管331組成，該五個下散熱管並排緊挨為一體，設置在所述散熱板23內部，在所述散熱櫃散熱過程中，會有風沿圖2中的風向吹過，每一散熱管的截面積在自迎風側向背風側的方向上呈逐漸減小，因為散熱體21對風速的阻力作用，以及散熱氣流與散熱體21熱量之間的交換吸收作用，會造成散熱模塊的迎風側比背風側的風速更高，相對溫差更大，散熱效果更好，且這種變化大致呈線性變化，即越靠近背風側，風速越小，散熱管的散熱效果越差。所以，本發明技術方案通過將製冷板上的多個散熱管的橫截面積設置成由迎風側往背風側逐漸遞減，優選地呈線性遞減，由於細冷媒流的換熱效果優於粗冷媒流的換熱效果，這樣就在一定程度上彌補了由於背風側風速減小帶來的換熱能力的下降。所述第二製冷板32與第一製冷板31的設計一至，具有五個上散熱管321，區別在於，所述第二製冷板32自背風向向迎風向呈一定上翹的角度設置在所述散熱體21的內部，以便進一步減少風吹過的阻力。散熱管的數量可根據實際散熱需要進行確定。

相應的，如圖3所示，所述管路33在從節流閥34中引出後，按照第一製冷板31或第二製冷板32具有的散熱管的數量，分出相同數量的支路，每一個支路分別接入第一製冷板31和第二製冷板32中對應的散熱管中，且每個製冷板中相鄰的兩個散熱管中冷媒的流向相反。在圖3中，每個製冷板中散熱管的數量為2，管路33在從節流閥34中引出後，分為第一支路331和第二支路332，第一支路331又分為兩個支路，分別通入第一製冷板31和第二製冷板32的一個散熱管中；第二支路332也分為兩個支路，分別通入第一製冷板31和第二製冷板32的另一個散熱管中，最終，使得在同一個製冷板上相鄰的散熱管中冷媒的流動方向相反，以使管路33中的冷媒同時從不同的方向流經散熱模塊，使得對散熱模塊的降溫更加平衡均勻。圖3中展示的是第一製冷板31和第二製冷板32中只有兩個散熱管時的管路33連接結構，本領域技術人員能夠根據圖3和說明書中的相應描述，在不付出創造性勞動的情況下，確定第一製冷板31和第二製冷板32中具有多個散熱管時的管路33連接結構。

圖5為圖1在b方向的截面圖，如圖1和圖5所示，在所述空氣冷卻乾燥部13中，設置有風道52、進風扇51、空氣冷凝器53、乾燥管54和出風口55，所述乾燥管54設置在出風口55中；在出風口55的下部、位於發熱體容納部11的側壁上，設置有出風扇56。其中，所述風道52沿空氣冷卻乾燥部11的上表面設置；所述進風扇51設置在風道52左側底壁上，用於將發熱體容納部11中的氣體吹入風道52中；所述空氣冷凝器53設置在所述風道52的中間部位，用於對風道內的空氣進行乾燥和降溫，如圖x所示，管路33從節流閥中引出後，又分出第三支路333，用於將冷媒傳輸到空氣冷凝器53中，形成空氣冷凝的冷媒循環，在所述第三支路333上，設置開關閥58，當需要對空氣進行冷卻時，將開關閥58開啟，使冷媒進入到空氣冷凝器53中；所述出風口55設置在風道52的最右側下壁上，連通空氣冷卻乾燥部13和發熱體容納部11，在發熱體容納部11的右壁靠水平方向正對散熱體21的位置，設置出風扇56，用於將從出風口55排出的氣體吹入散熱體21中；相應的，如圖4所示，為散熱體21在c方向的視圖，所述散熱體21的散熱片211被設置為由迎風向向出風向一側的中心部位收緊，以使吹進散熱體21中的氣體在出風向一側匯聚，起到提高在出風向一側風速的作用，進而能夠部分或全部抵消散熱體21對散熱風速度的衰減，提高出風側風速，提升出風側的散熱效果。在空氣冷凝器53的底部，設置液體收集槽57，用於收集從空氣冷凝器53滴下的水滴。

所述充電樁散熱櫃中還設置有溫度檢測裝置（圖中未示出），用於檢測散熱模塊的溫度。

所述充電樁散熱櫃的工作過程為：充電樁對電動車等設備進行充電，當溫度檢測裝置檢測到散熱模塊的溫度大於第一溫度閾值時，啟動壓縮機35，將冷媒，如氟利昂，按照圖1中自左向右的方向沿管路33流動，冷媒沿管路33的分出的第一支路331、第二支路332和第三支路333，分別進入到第一製冷板31、第二製冷板32和空氣冷凝器53中，通過蒸發散熱帶走散熱體21和散熱板23中的熱量，使散熱模塊降溫；攜帶熱量的冷媒從第一製冷板31和第二製冷板32流出後，匯聚流入冷凝器36中，散熱風機37轉動，對冷凝器36進行吹風，將冷凝器36中冷媒的熱量吹散到充電樁外界。通過冷媒的反覆循環，帶走散熱模塊中的熱量。

當溫度檢測裝置檢測到散熱模塊的溫度大於第二溫度閾值時，除了開啟壓縮機35和散熱風機37之外，還開啟進風扇51、出風扇56以及開關閥53，形成如圖5平底箭頭所示的循環風，以及使空氣冷凝器53中流入冷媒，進一步對散熱模塊進行風冷降溫。由於散熱模塊中為電子電路，對散熱環境中的空氣乾燥性要求較高，在本發明實施例中，當循環風通過風道52中設置的空氣冷凝器53時，一方面，循環風得到降溫，以便之後更好地對散熱模塊進行降溫，另一方面，循環風中的水蒸氣會在空氣冷凝器53凝結成液滴，滴入設置在空氣冷凝器53底部的液體收集槽57，之後，循環風再通過出風口55中的乾燥管，僅一步得到乾燥，之後循環風再次吹入散熱模塊中。所述第二溫度閾值大於第一溫度閾值。

相應的，本發明還提供了一種充電樁散熱控制方法，如圖6所示，包括步驟：

s101：開始充電。

s102：溫度檢測裝置實時檢測散熱模塊的溫度是否大於第一溫度閾值，若是，執行s103，若否，繼續執行s102。

其中，所述第一溫度閾值即是開啟充電樁散熱功能的溫度值。

s103：啟動壓縮機和散熱風機，之後執行s104。

s104：在預設的第一時間長度後，溫度檢測裝置檢測散熱模塊的溫度是否小於第一溫度閾值，若是，則執行s105，若否，則執行s106。

s105：判斷當前散熱模塊的溫度是否小於第三溫度閾值，若是，則關閉壓縮機和散熱風機，之後執行s102，若否，則執行s104，其中，所述第三溫度閾值小於第一溫度閾值。

當散熱模塊的溫度小於第一溫度閾值時，存在一旦取消降溫措施，散熱模塊再次迅速升溫至甚至超過第一溫度閾值的情況，所以，設置小於第一溫度閾值的第三溫度閾值，作為判斷是否關閉壓縮機和散熱風機的標準。

s106：溫度檢測裝置實時檢測散熱模塊的溫度是否大於第二溫度閾值，若是，則開啟進風扇、出風扇以及開關閥，之後執行s107，若否，則執行s104。

s107：在預設的第二時間長度後，溫度檢測裝置檢測散熱模塊的溫度是否小於第二溫度閾值，若是，則執行s108，若否，則執行s109。

s108：判斷當前散熱模塊的溫度是否小於第四溫度閾值，若是，則關閉進風扇、出風扇以及開關閥，之後執行s106，若否，則執行s107，其中，所述第四溫度閾值小於第二溫度閾值。

s109：停機報警。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。