兆瓦级充电桩的液冷系统、控制方法及兆瓦级充电系统与流程

本公开涉及热管理，尤其涉及一种兆瓦级充电桩的液冷系统、控制方法及兆瓦级充电系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车超级充电技术的快速发展，兆瓦级大功率充电桩逐步成为行业主流，其充电电流大、整机发热密度高，对散热系统的稳定性、安全性和调控精度提出了极高要求。在一些相关技术中，兆瓦级充电桩普遍采用液冷散热方案，但存在诸多技术缺陷，严重制约充电桩整机运行性能与安全寿命。

技术实现思路

1、本公开的一些实施例提出一种兆瓦级充电桩的液冷系统、控制方法及兆瓦级充电系统，以提高系统运行稳定性和寿命。

2、在本公开的一个方面，提供一种兆瓦级充电桩的液冷系统，包括：

3、充电桩，其内设有冷却流路；

4、制冷组件，包括压缩机、冷凝器、储液器、节流元件、换热器、旁通支路和调节阀，所述换热器具有制冷剂侧通道和冷却液侧通道；所述压缩机的排气端分别连接于所述冷凝器的入口和所述旁通支路的入口；所述旁通支路的出口连接至所述储液器的高压侧气相区，所述调节阀设于所述旁通支路；所述冷凝器的出口连接至所述储液器的液相区入口；所述储液器的液相区出口依次经所述节流元件、所述制冷剂侧通道连通至所述压缩机的进气端；以及

5、冷却组件，包括冷却液循环管路，所述冷却液循环管路依次与所述冷却液侧通道和所述冷却流路流体连通，以使其内流通的冷却液在所述冷却液侧通道放热、在所述冷却流路吸热。

6、在一些实施例中，兆瓦级充电桩的液冷系统还包括：

7、第一温度传感器，设于所述冷却流路的进口侧，以检测所述冷却流路的进口侧温度；

8、第二温度传感器，设于所述冷却流路的出口侧，以检测所述冷却流路的出口侧温度；

9、控制器，电连接所述压缩机、所述调节阀、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器；所述控制器被配置为：

10、根据所述进口侧温度与所述出口侧温度之间的温度差值以及所述压缩机的运行频率，判断系统制冷需求；

11、当所述制冷需求处于所述压缩机当前变频运行可覆盖的范围时，控制所述调节阀关闭，维持所述压缩机变频运行；

12、当所述制冷需求低于所述压缩机的最低运行频率所对应的最小制冷输出功率时，控制所述调节阀开启，并通过调节所述调节阀的开度，以调节旁通至所述储液器内的制冷剂流量。

13、在一些实施例中，所述控制器还被配置为：

14、根据所述进口侧温度与所述出口侧温度之间的温度差值，控制所述压缩机的启动和停止；

15、当所述温度差值大于第一预设温度阈值时，控制所述压缩机启动；

16、当所述温度差值小于第二预设温度阈值时，控制所述压缩机停止；

17、其中，所述第二预设温度阈值小于所述第一预设温度阈值，所述第一预设温度阈值与所述第二预设温度阈值之间的温度区间构成启停回差区间，所述压缩机在所述启停回差区间内维持当前状态。

18、在一些实施例中，所述控制器还被配置为：

19、响应于所述充电桩的输出电流的阶梯变化，以预设响应速率调节所述压缩机的运行频率；

20、当所述输出电流阶梯增大时，所述运行频率的升高速率随所述输出电流的变化量增大而增大；

21、当所述输出电流阶梯减小时，所述运行频率的降低速率随所述输出电流的变化量减小而增大。

22、在一些实施例中，兆瓦级充电桩的液冷系统还包括：

23、去离子装置，串联于所述冷却液循环管路上；

24、电导率传感器，串联于所述冷却液循环管路上；以及

25、控制器，电连接所述电导率传感器和所述去离子装置，所述控制器被配置为接收所述电导率传感器的检测值，且：

26、在所述检测值处于预设安全阈值内时，控制所述去离子装置以低功率待机运行；

27、在所述检测值超出所述预设安全阈值时，控制所述去离子装置以额定最大功率工作；

28、在所述检测值超出所述预设安全阈值的持续时间达到预设时间阈值时，触发系统安全预警。

29、在一些实施例中，兆瓦级充电桩的液冷系统还包括：

30、电流传感器，设于所述充电桩，以检测所述充电桩的输出电流；

31、控制器，电连接所述电流传感器，所述控制器被配置为：

32、根据所述输出电流确定所述充电桩的热负荷变化量，并在收到所述冷却流路的进出口侧温度发生变化前，根据所述热负荷变化量预调所述压缩机的运行频率和所述调节阀的开度。

33、在一些实施例中，兆瓦级充电桩的液冷系统还包括：

34、设于冷却液循环管路的水泵、去离子装置和电导率传感器；

35、设于所述冷却流路的进口侧的第一温度传感器，设于所述冷却流路的出口侧的第二温度传感器；以及

36、控制器，电连接于所述压缩机、所述调节阀、所述水泵、所述去离子装置、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述电导率传感器，所述控制器还被配置为：

37、获取所述第一温度传感器检测的进口侧温度和所述第二温度传感器检测的出口侧温度、所述压缩机的运行功率以及所述电导率传感器的检测值；

38、根据所述进口侧温度与所述出口侧温度之间的温度差值、所述运行功率和所述检测值，分别确定散热调控量、能耗调控量和电气安全调控量；

39、根据所述散热调控量、所述能耗调控量和所述电气安全调控量，联动调节所述压缩机的运行频率、所述调节阀的开度、所述水泵的转速以及所述去离子装置的工作状态。

40、在本公开的一个方面，提供一种兆瓦级充电桩的液冷系统的控制方法，应用于上述的兆瓦级充电桩的液冷系统，其包括以下步骤：

41、采集冷却流路的进口侧温度与出口侧温度，以及压缩机的运行频率；

42、根据所述进口侧温度与所述出口侧温度之间的温度差值，并结合所述压缩机的运行频率判断系统制冷需求；

43、当所述制冷需求处于所述压缩机当前变频运行可覆盖的范围时，关闭述调节阀，维持所述压缩机变频运行；

44、当所述制冷需求低于所述压缩机的最低运行频率所对应的最小制冷输出功率时，开启所述调节阀，并通过调节所述调节阀的开度，将所述压缩机排出的部分热气经旁通支路旁通至储液器的高压侧气相区。

45、在本公开的一个方面，提供一种兆瓦级充电桩的液冷系统的控制方法，应用于上述的兆瓦级充电桩的液冷系统，其包括以下步骤：

46、采集冷却液循环管路中冷却液的电导率；

47、根据所述电导率控制串联于所述冷却液循环管路上的去离子装置的运行状态：

48、当所述电导率处于预设安全阈值内时，控制所述去离子装置以低功率待机运行；

49、当所述电导率超出所述预设安全阈值时，控制所述去离子装置以额定最大功率工作；

50、当所述电导率超出所述预设安全阈值的持续时间达到预设时间阈值时，触发系统安全预警。

51、在本公开的一个方面，提供一种兆瓦级充电桩的液冷系统的控制方法，应用于上述的兆瓦级充电桩的液冷系统，其包括以下步骤：

52、采集冷却流路的进口侧温度与出口侧温度、压缩机的运行功率以及冷却液循环管路中冷却液的电导率；

53、根据所述进口侧温度与所述出口侧温度、所述运行功率和所述电导率，分别确定散热调控量、能耗调控量和电气安全调控量；

54、根据所述散热调控量、所述能耗调控量和所述电气安全调控量，联动调节所述压缩机的运行频率、调节阀的开度、冷却液循环管路中的水泵转速以及去离子装置的工作状态。

55、在本公开的一个方面，提供一种兆瓦级充电系统，其包括待冷却部件以及上述述的兆瓦级充电桩的液冷系统。

56、基于上述技术方案，本公开至少具有以下有益效果：

57、在一些实施例中，在低制冷需求工况下，通过将压缩机排出的部分高温高压气态制冷剂旁通至储液器高压侧气相区，提高储液器内部的饱和压力，从而在压缩机维持最低运行频率的前提下，降低系统的有效制冷功率；通过热气旁通抵消冗余制冷功率，突破了压缩机最小输出功率的硬件限制，实现了制冷功率的连续无级调节，适配充电桩全工况运行需求，实现全工况制冷功率连续覆盖，且能够避免大规格压缩机低负荷频繁启停，减少了压缩机的启停磨损和功耗冲击，延长了压缩机的使用寿命；同时，由于压缩机无需频繁启停，系统在低负荷工况下能够维持连续运行，避免了启停过程中的能量损失和温度波动，提升了系统的整体能效和温控精度，大幅提升了系统运行稳定性，降低了设备能耗与损耗。