一种电动车快充机体热管理冷却机组以及控制方法与流程

本发明涉及电动车快充设备，具体为一种电动车快充机体热管理冷却机组以及控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，市场对大功率直流快充设备的需求日益增长。充电桩在长时间高负荷运行时，其内部的核心控制模块（如igbt模块、电源转换模块等）以及外部的充电枪线缆均会产生大量的热量。若热量无法及时散出，将导致元器件性能下降、寿命缩短，甚至引发热失控等安全隐患。

2、目前，行业内针对充电桩的散热方案主要分为纯风冷和液冷两种技术路线：

3、纯风冷散热技术：通常采用风扇直接对机柜内部进行吹风散热。然而，随着充电功率的提升，柜内发热密度急剧增加，传统的纯风冷方式已无法满足高效散热需求。此外，为了追求散热效果，风扇往往长时间处于高转速状态，不仅导致能耗增加，还会产生较大的噪音污染。更为重要的是，纯风冷无法对充电枪线缆等封闭部件进行有效降温，限制了充电功率的进一步提升。

4、传统液冷散热技术：虽然散热效率较高，但现有的液冷系统通常存在以下缺陷：

5、结构布局不合理：部分液冷机组将散热水箱、水泵及控制模块简单堆叠在柜体内，未形成有效的气流组织。散热水箱在散热时，其散热片之间的气流阻力较大，导致风扇能耗浪费，且无法对柜内其他发热部件进行辅助散热。

6、控制逻辑单一：多数系统采用“一刀切”的控制方式，即达到某一固定温度时全功率开启液冷和风冷。这种控制方式缺乏对局部热点的精准感知，无法根据控制模块和充电枪的实际热负荷进行差异化调节，导致能源利用率低。

7、缺乏协同机制：风冷与液冷系统往往独立运行，未能将散热水箱的风道设计与柜内空气循环相结合，导致散热效率存在瓶颈。

8、因此，亟需一种能够兼顾高散热效率、低能耗，且结构紧凑、控制智能的热管理冷却机组，以解决现有快充设备散热不足、能耗过高及噪音较大的技术问题。

技术实现思路

1、针对背景技术中的不足，本发明提供一种电动车快充机体热管理冷却机组以及控制方法。

2、本发明所采用的技术方案是：一种电动车快充机体热管理冷却机组，包括：

3、柜体；

4、充电枪；

5、设置于所述柜体内部的安装支架；

6、设置于所述安装支架上的散热水箱、冷却板以及控制模块，所述冷却板与所述控制模块热传导连接；

7、设置于所述柜体内部的高压电子风扇；

8、设置于所述柜体内部的冷却液水箱；

9、设置于所述散热水箱与所述冷却板之间用于驱动冷却液循环的第一水泵和第一电磁阀；

10、设置于所述散热水箱与充电枪之间用于驱动冷却液循环的第二水泵和第二电磁阀；

11、其中，所述散热水箱包括第一水箱、第二水箱以及设置于所述第一水箱与所述第二水箱之间的多个散热片，所述第一水箱与所述第二水箱之间通过扁管连通，且相邻所述散热片之间形成有过风间隙；

12、所述安装支架上设置有通风孔；

13、所述高压电子风扇的出风端朝向所述散热水箱设置，用于引导气流依次穿过所述过风间隙和所述通风孔，以对所述冷却板及所述控制模块进行强制风冷散热；

14、所述第一水泵、第一电磁阀、第二水泵和第二电磁阀均与所述控制模块电连接，用于在控制模块的指令下独立控制两条液冷回路的通断与流量。

15、进一步的，所述冷却板内部具有冷却液流道，所述第一水泵的进水端与散热水箱连通，第一水泵的出水端与冷却板的进水端连通，冷却板的出水端与所述冷却液水箱连通，所述第二水泵的进水端与散热水箱连通，第二水泵的出水端与充电枪的进水端连通，充电枪的出水端与所述冷却液水箱连通，所述冷却液水箱与散热水箱连通。

16、进一步的，所述过风间隙的宽度大于所述散热片的厚度，且小于所述散热片厚度的五倍，以使气流能够顺畅穿过所述散热水箱的同时保证所述散热片具有足够的热交换面积。

17、本发明还提供一种基于所述电动车快充机体热管理冷却机组的控制方法，包括以下步骤：

18、实时采集控制模块表面的局部热点温度、充电枪接口温度、散热水箱出风温度以及环境大气温度；

19、基于所述局部热点温度与预设的第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，并基于所述充电枪接口温度与预设的第三温度阈值和第四温度阈值进行比较，判断当前系统的散热需求等级，其中所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值，所述第四温度阈值大于所述第三温度阈值；

20、当所述局部热点温度小于所述第一温度阈值且所述充电枪接口温度小于所述第三温度阈值时，控制第一水泵、第一电磁阀、第二水泵和第二电磁阀均保持关闭状态，仅启动高压电子风扇，使气流通过所述过风间隙和通风孔穿透散热水箱，对控制模块进行纯风冷散热；

21、当所述局部热点温度大于或等于所述第二温度阈值或所述充电枪接口温度大于或等于所述第四温度阈值时，启动对应的液冷回路：若所述局部热点温度大于或等于所述第二温度阈值，则启动第一水泵和第一电磁阀；若所述充电枪接口温度大于或等于所述第四温度阈值，则启动第二水泵和第二电磁阀；同时启动高压电子风扇，进行液冷循环散热以及强制风冷散热；

22、当所述局部热点温度处于所述第一温度阈值与所述第二温度阈值之间，且所述充电枪接口温度处于所述第三温度阈值与所述第四温度阈值之间时，根据温度差动态调节高压电子风扇的转速，维持当前散热状态。

23、进一步的，所述根据温度差动态调节高压电子风扇的转速的步骤，具体包括：

24、计算风冷滑差温升，所述风冷滑差温升等于所述出风温度与所述环境大气温度的差值；

25、判断所述风冷滑差温升是否低于预设的温升下限阈值；

26、若是，则降低所述高压电子风扇的转速；

27、若否，则维持所述高压电子风扇当前转速或提高转速。

28、进一步的，在所述启动对应的液冷回路之后，还包括：

29、实时获取散热水箱进出口的冷却液温差；

30、基于所述冷却液温差与预设的温差阈值进行比较，当所述冷却液温差低于所述温差阈值时，判定液冷回路换热效能不足，发出散热系统效能降低的预警信号。

31、进一步的，在所述启动对应的液冷回路时，还包括对液冷回路的流量进行动态分配控制：

32、当所述局部热点温度大于或等于所述第二温度阈值且所述充电枪接口温度大于或等于所述第四温度阈值，即两条液冷回路均启动时，获取充电枪接口温度；

33、基于所述局部热点温度与所述充电枪接口温度的差值，通过第一电磁阀和第二电磁阀调节流向冷却板和充电枪的冷却液流量比例，使流量分配向温度较高的部件倾斜。

34、进一步的，所述通过第一电磁阀和第二电磁阀调节流向冷却板和充电枪的冷却液流量比例的步骤，具体包括：

35、计算控制模块的热负荷指数与充电枪的热负荷指数，所述热负荷指数基于各自的温度变化速率与当前温度值的乘积确定；

36、根据两个热负荷指数的比值，通过第一电磁阀和第二电磁阀控制流向冷却板和充电枪的冷却液支路开度，使高负荷部件的冷却液流量占比不低于总流量的60%。

37、进一步的，当所述局部热点温度大于或等于所述第二温度阈值时，在启动第一水泵和第一电磁阀的同时，还包括：

38、根据局部热点温度超过所述第二温度阈值的幅度，采用比例积分微分控制算法非线性调节所述高压电子风扇的转速，使风扇转速随温度升高呈阶梯式增长。

39、进一步的，还包括防凝露控制步骤：

40、实时采集环境大气温度和相对湿度，计算当前露点温度；

41、当所述局部热点温度接近所述露点温度且差值小于预设的安全余量时，主动提高高压电子风扇的转速以加速柜内空气置换，降低柜内空气湿度，使控制模块表面温度始终高于露点温度。

42、本发明的有益效果是：

43、1.实现了风液冷协同的高效散热结构：本发明通过在散热水箱的散热片之间设置过风间隙，并在安装支架上设置通风孔，使得高压电子风扇不仅能对散热水箱进行散热，同时，吹出的气流能够依次穿过过风间隙和通风孔。这种设计不仅强化了散热水箱自身的热交换效率，还利用穿透气流对冷却板及控制模块进行了强制风冷散热，有效解决了柜内局部积热的问题，提升了整体散热性能。

44、2.实现了双回路独立精准控温：通过设置第一水泵、第一电磁阀（控制模块回路）和第二水泵、第二电磁阀（充电枪回路），形成了两条独立的液冷循环支路。控制模块可以根据控制模块和充电枪的实际温度，独立调节各支路的通断与流量。这种“按需分配”的机制避免了单一回路同时冷却所有部件造成的能源浪费，显著提升了系统的能效比。

45、3.降低了系统能耗与运行噪音：基于双阈值控制逻辑，在低温环境下（局部热点温度小于第一温度阈值且充电枪接口温度小于第三温度阈值）仅启动高压电子风扇进行纯风冷散热，关闭液冷水泵；在高温环境下才按需启动对应的液冷回路。这种分级启动策略有效减少了水泵和风扇的无效运行时间，大幅降低了设备的整体能耗和噪音污染。

46、4.提升了设备的可靠性与使用寿命：通过精准的流量分配和风冷辅助，确保了控制模块和充电枪始终工作在最佳温度区间，避免了因局部过热导致的元器件老化或损坏。同时，合理的风道设计有助于柜内湿气的排出，降低了凝露风险，进一步保障了快充设备的安全稳定运行。

47、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。