一种超级单体充电桩用液冷源的制作方法

1.本发明涉及电动汽车充电桩技术领域，具体涉及一种超级单体充电桩用液冷源。


背景技术：

2.电动汽车因无尾气排放，不污染环境的优点而得到快速发展，成为汽车领域未来的发展方向。目前制约电动汽车发展的因素主要有两个：一是电池续航能力短；二是充电用时长。电池续航能力短的问题需通过锂电池技术的发展，提高锂电池能量密度来解决，但相应的也进一步延长了锂电池的充电时间。
3.充电用时长的问题，涉及到超级大功率充电桩的技术。目前国内外的直流充电的硬件系统大体可分为分体系统和单体系统，俗称分体桩和单体桩。所谓分体系统就是用一个变电站，变电站的体积有一间移动房屋那么大，该变电站把交流电变成直流电，把直流电再分配给多个终端的分体桩，构成充电站的分体式系统。单体桩就是交流变成直流的整流系统和控制系统均设置在一个小型的机柜内，机柜的体积如冰箱大小，单体桩有带一把充电枪的也有带两把充电枪。
4.分体桩的缺点是变电站的直流电需要用专用电缆传输到分体终端，分体桩再经液冷充电枪及线缆传导给电动汽车的电池充电，要把dc1000v的电压，600a的电流传输到终端，在传输的过程中电缆发热耗能是必然的，在这方面分体桩不如单体桩，单体桩交流变直流是在充电桩内部完成的，直流电经液冷充电枪及线缆传导给电动汽车的电池充电，省去了分体系统由变电站到分体桩终端的中转传导环节。
5.超级大功率直流一体桩，目前它的直流变交流的整流部分，其液冷整流模块的散热是风冷散热，而它连接的充电枪和充电枪连接的线缆是液冷的，风冷散热的缺点是散热效率不高，用于风冷散热的风扇若功率小转速低散热的效果不理想；散热的风扇若功率大转速高就会产生噪声，噪声高会扰民。
6.目前从网上能够查到的信息，目前国内的桩企生产的200千瓦以下的直流充电桩其内的功率模块的散热基本上都是风冷散热。2021年8月30号，广汽埃安在广州市东宏国际广场的充电站发布的：“充电神速，见证世界纪录；充电5分钟续航超过200公里，已经国际权威机构认证”，广汽埃安发布会上用的充电桩的型号是a480，即单把充电枪输出的功率是480千瓦，这是目前国内外最大功率的充电桩，这款直流充电桩用的是液冷充电枪，该液冷充电枪连接的集成线缆是液冷线缆，但是充电桩内的功率模块，它的散热也是风冷散热。风冷散热存在一定缺点，就是散热效率低，噪声大。把液冷技术用于液冷充电枪及线缆的液冷降温解决高温问题，已经有成功的案例；把液冷技术用于充电桩的功率液冷降温目前有多家桩企正在研发，目前还没有成功的案例。


技术实现要素：

7.基于市场的需求，本发明公开了一种超级单体充电桩用液冷源，包括冷却单元、动力单元、机箱、电源、控制单元；该超级单体充电桩用液冷源的动力单元是由一个电机同时
驱动主泵和副泵工作。主泵驱动冷却液在dc 电缆、充电枪dc 端子、充电枪dc-端子、dc-电缆、液冷源之间周而复始循环流动，进行冷热交换。副泵驱动冷却液在单体充电桩液冷整流模块、散热模组a、散热模组b和副泵之间循环流动，冷却液周而复始循环流动，进行冷热交换。本发明去除了传统的储液箱结构，而是在冷却单元中设置了多个微通道散热器，利用多个微通道散热器中存储的冷却液进行双循环，因此具有体积小巧的优点，可使液冷源完美集成在单体充电桩的内部；冷却单元中设置的微通道散热器具有极佳的散热性能，在较小功率散热风扇的驱动下，即可达到良好的散热效果。因此单体超级充电桩长时间持续充电，其液冷整流模块和液冷充电枪及线缆的温升会得到良好控制，极大提高了400kw-1000kw单体充电桩长时间工作的稳定性和可靠性。
8.为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种超级单体充电桩用液冷源，包括动力单元；动力单元包括电机、主泵、副泵，电机散热风扇。主泵、副泵分别固定设置在电机轴向两端部，由一台电机同轴驱动两个液泵；主泵驱动冷却液在液冷源、液冷充电枪及线缆之间循环；副泵驱动冷却液在充电桩液冷整流模块和液冷源之间反复循环。由一个电机带动两个循环泵同时工作的结构设计，在电机功率满足设计要求的前提下，极大缩减了动力单元的体积。
9.进一步的，超级单体充电桩用液冷源还包括冷却单元、机箱、电源、控制单元；机箱包括机箱顶板、机箱右侧板、机箱左侧板、机箱底板、冷却单元支撑板；机箱顶板、冷却单元支撑板通过丝杆固定连接，构成冷却单元固定架；机箱右侧板、机箱左侧板、机箱底板固定连接，构成机箱支撑架；冷却单元固定架与机箱支撑架固定连接，构成机箱；机箱前后设置有防护板，防护板上阵列设置有通孔；超级单体充电桩用液冷源在实际装配时，首先将冷却单元固定设置在冷却单元固定架中，动力单元的电机固定设置在冷却单元支撑板的下面，电机散热风扇固定设置在冷却单元支撑板的侧面；使冷却单元、动力单元与支撑架成为一体，然后再将冷却单元固定架与机箱支撑架固定连接，此种装配方法具有装配方便、组装效率高的优点；控制单元、电源分别固定设置在机箱右侧板、机箱左侧板的外侧面；冷却单元与动力单元通过冷却液管路连接，并通过冷却液管路连接充电桩的液冷整流模块和液冷充电枪及线缆。电源、控制单元、动力单元电性连接；当充电桩对电动汽车充电时，液冷源的控制单元接受充电桩的指令开始工作，控制单元启动动力单元，驱动冷却液循环流动，主泵驱动冷却液从液冷源的冷却单元进入液冷充电枪及线缆，对充电枪的导电端子及线缆的导体进行液冷，冷却液将充电枪导电端子及线缆导体在充电过程中产生的热带出冷却单元，在冷却单元冷却后，经动力单元的驱动，重新进入液冷充电枪及线缆内，冷却液持续不断周而复始的循环流动进行冷热交换，持续对充电枪的导电端子及线缆的导体进行液冷散热。
10.副泵驱动冷却液在充电桩液冷整流模块、液冷源散热模组和副泵之间循环流动散热。液冷源使液冷整流模块、充电枪的导电端子及线缆的导体温升始终保持在40k以下，确保充电系统长时间工作的可靠性和稳定性。
11.进一步的，冷却单元包括散热模组a、散热模组b、冷却单元散热风扇，冷却单元散热风扇固定设置在散热模组a与散热模组b之间；散热风扇工作时，其进风及出风均通过散热模组，充分利用了流动气流与散热模组间的热交换时间，因此具有较高的热交换效率。
12.进一步的，散热模组a、散热模组b均包括两块微通道散热器，两块微通道散热器以上下叠置的方式固定连接；散热模组a、散热模组b均设置两个微通道散热器的目的，是因为
在本液冷源的结构设计中，取消了原液冷源的储液箱结构，冷却液是存储在微通道散热器中，为保证超级单体充电桩用液冷源存储有适量的冷却液，因此在散热模组a、散热模组b均设置两个微通道散热器；另外，设置多个微通道散热器可以在有限的体积内增加散热面积，以提高冷却单元的散热效果，实现液冷源的小体积和散热效果的完美统一，使液冷源可以集成在充电桩内部；散热模组a上设有散热模组a壹号进液口、散热模组a贰号进液口、排气口、散热模组a液路串接口、散热模组a出液口。排气口固定设置有排气口阀门，散热模组a液路串接口通过冷却液管路连接，散热模组a出液口通过冷却液管路连接至散热模组b；壹号进液口连接液冷线缆的出液管，贰号进液口连接液冷整流模块的出液管，带热的冷却液进入第一个微通道散热器，再经散热模组a液路串接口进入第二个微通道散热器，完成冷却液在散热模组a中的循环降温。
13.散热模组b上设有散热模组b 进液口、散热模组b液路串接口、散热模组b 出液口；散热模组b 进液口通过冷却液管路与散热模组a出液口连接，散热模组b液路串接口通过冷却液管路连接，散热模组b 出液口通过冷却液管路与动力单元连接；从散热模组a 出液口流出的降温后的冷却液从散热模组b进液口进入第一个微通道散热器，再经散热模组b液路串接口进入第二个微通道散热器，完成冷却液在散热模组b中的循环降温；主泵、副泵驱动降温后的冷却液分别重新进入液冷整流模块和液冷充电枪及线缆，分别对充电桩的液冷整流模块和充电枪的导电端子及线缆的导体进行液冷降温。冷却液选用变压器油、硅油、电子氟化液、乙二醇防冻液中的一种。
14.进一步的，主泵上设有进液口、出液口；进液口设置有主泵进液接头a、主泵进液接头b；主泵进液接头一端连接主泵进液口另外一端连接接头b，接头b上设置有两个接口，一个接口与散热模组b 壹号出液口通过冷却液管路连接，另外一个接口连接加液管，加液管的另一端连接有加液阀门，加液阀门固定于机箱顶板；主泵出液口设置连接有出液管，出液管设置有主泵出液管接头，主泵出液管接头固定于机箱顶板；主泵出液管接头连接液冷充电枪及线缆进液管。
15.副泵上设有副泵进液口、副泵出液口，副泵出液管接头。副泵进液口与散热模组b 贰号出液口通过冷却液管路连接，副泵出液口连接副泵出液管，副泵出液管的另外一端连接副泵出液管接头，副泵出液管接头固定于机箱顶板，副泵出液管接头连接超级单体充电桩液冷整流模块进液管。
16.电机的启动、停止、工作均由控制单元控制，液冷源的控制单元始终听命于充电桩的控制系统，液冷源的控制单元监控液冷源的工况并把检测到的温度和压力信息及时传送到充电桩的控制中心，若有异常充电桩会中断充电，以免事故发生。
17.进一步的，散热模组a 进液口附近固定设置有温度传感器，其与控制单元电性连接；温度传感器用于监测从液冷整流模块和液冷线缆流出的带热的冷却液的温度，正常情况带热液冷源的冷却液温度在55
°
c以下，当温度传感器检测到流出液冷电缆的冷却液温度高于55
°
c时，控制单元会控制加大电机的转速和风扇的转速，来加大主泵和副泵的流量和通过散热模组a和散热模组b的风量，从而提高散热效果，确保从液冷线缆流出的带热的冷却液的温度低于55
°
c，此控制过程采用闭环pid控制。
18.主泵、副泵的出液口设置有压力传感器，其与控制单元电性连接；压力传感器用于
监测系统的压力，防止系统冷却液压力过高，造成液冷系统出现管路泄露故障。
19.进一步的，控制单元与充电桩电性连接和通信连接，液冷源的控制单元把液冷源的工况信息传递给充电桩的控制系统，受控于充电桩的控制。
20.进一步的，液冷源内部的冷却液管路采用聚四氟乙烯波纹管；主泵出液管、副泵出液管、液冷整流模块进液管和出液管、液冷充电枪及线缆进液管和出液管均为聚四氟乙烯波纹管，波纹管外壁设置有阻燃玻璃纤维网。
21.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种超级单体充电桩用液冷源，包括冷却单元、动力单元、机箱、电源、控制单元；超级单体充电桩用液冷源的动力单元由一个电机驱动主泵和副泵同时工作，主泵驱动冷却液在液冷源与液冷充电枪及线缆之间循环流动，副泵驱动冷却液在液冷整流模块和液冷源的散热模组之间反复循环流动；超级单体充电桩用液冷源不设储液箱，因此具有体积小巧的优点，可使液冷源完美集成在充电桩内部；还有，冷却单元中设置的微通道散热器具有极佳的散热性能，在较小功率散热风扇的驱动下，即可达到良好的散热效果。超级单体充电桩用液冷源充分满足了充电桩对液冷源的体积、降温效率、工作能耗、及工作可靠性的要求。
附图说明
22.图1为超级单体充电桩用液冷源外观示意图；图2为超级单体充电桩用液冷源整体结构示意图；图3为机箱结构示意图；图4为冷却单元结构爆炸示意图；图5为冷却单元结构示意图一；图6为冷却单元结构示意图二；图7为动力单元结构示意图一；图8为动力单元结构示意图二；图9为超级单体充电桩用液冷源液冷管路连接示意图。
23.图中：1、冷却单元；1.1、散热模组a；1.1.1、散热模组a壹号进液口；1.1.2、温度传感器；1.1.3、排气口；1.1.3.1、排气口阀门；1.1.4、散热模组a液路串接口；1.1.5、散热模组a出液口；1.1.6、散热模组a贰号进液口；1.2、散热模组b；1.2.1、散热模组b进液口；1.2.2、散热模组b液路串接口；1.2.3、散热模组b壹号出液口；1.2.4、散热模组b贰号出液口；1.3、冷却单元散热风扇；1.5、加液阀门；2、动力单元；2.1、电机；2.2、主泵；2.2.1、主泵进液接头a；2.2.2、主泵进液接头b；2.2.3、主泵出液管接头；2.2.4、压力传感器；2.3、副泵；2.3.1、副泵进液口；2.3.2、副泵出口；2.3.3、副泵出液管；3、机箱；3.1、机箱顶板；3.2、机箱右侧板；3.3、机箱左侧板；3.4、机箱顶板；3.5、冷却单元支撑板；4、电源；5、控制单元。
具体实施方式
24.通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
25.一种超级单体充电桩用液冷源，包括动力单元2；动力单元2包括电机2.1、主泵2.2、副泵2.3；主泵2.2、副泵2.3分别固定设置在电机2.1轴向两端，由一台电机2.1同轴驱
动。
26.动力单元2包括电机2.1、主泵2.2，副泵2.3、电机散热风扇2.4。主泵2.2、副泵2.3共用一个电机；电机2.1驱动主泵2.2和副泵2.3的启停和工作。
27.机箱3包括机箱顶板3.1、机箱右侧板3.2、机箱左侧板3.3、机箱底板3.4、冷却单元支撑板3.5；机箱顶板3.1、冷却单元支撑板3.5通过丝杆固定连接，构成冷却单元固定架；机箱右侧板3.2、机箱左侧板3.3、机箱底板3.4固定连接，构成机箱支撑架；冷却单元固定架与机箱支撑架固定连接，构成机箱3；机箱3前后设置有防护板，防护板上阵列设置有通孔。
28.冷却单元1固定设置在冷却单元固定架中；电机2.1固定设置在冷却单元支撑板3.5的下面，电机散热风扇2.4固定设置在冷却单元支撑板3.5的侧面，吹风方向正对电极2.1机身。电源4、控制单元5分别固定设置在机箱右侧板3.2、机箱左侧板3.3的外面；冷却单元1与动力单元2通过冷却液管路连接；电源4、控制单元5、动力单元2电性连接 ，控制单元5与充电桩电性连接和通信连接。
29.冷却单元1包括散热模组a1.1、散热模组b1.2、冷却单元散热风扇1.3，冷却单元散热风扇1.3固定设置在散热模组a1.1与散热模组b1.2之间。
30.散热模组a1.1、散热模组b1.2均包括两个微通道散热器，两个微通道散热器以上下叠置的方式固定连接。
31.散热模组a1.1上设有散热模组a 壹号进液口1.1.1、散热模组a贰号进液口1.1.6、排气口1.1.3、散热模组a液路串接口1.1.4、散热模组a 出液口1.1.5。散热模组a 壹号进液口1.1.1连接液冷充电枪及线缆的冷却液出液管1.1.7，散热模组a 贰号进液口1.1.6连接超级单体充电桩液冷整流模块冷却液出液管1.1.8；排气口1.1.3固定设置有排气口阀门1.1.3.1，散热模组a液路串接口1.1.4通过冷却液管路连接，散热模组a 出液口1.1.5通过冷却液管路连接至散热模组b1.2。
32.散热模组b1.2上设有散热模组b 进液口1.2.1、散热模组b液路串接口1.2.8、散热模组b 壹号出液口1.2.3；散热模组b 贰号出液口1.2.4；散热模组b 进液口1.2.1通过冷却液管路与散热模组a 出液口1.1.5连接，散热模组b液路串接口1.2.8通过冷却液管路连接；散热模组b 壹号出液口1.2.3连接主泵进液口，散热模组b 贰号出液口1.2.4连接副泵进液口，均通过冷却液管路连接。冷却液选用变压器油、硅油、电子氟化液、乙二醇防冻液中的一种。
33.主泵2.2上设有进液口、出液口；进液口设置有主泵进液接头a 2.2.1、主泵进液接头b（2.2.2）；主泵进液接头a（2.2.1）一端连接主泵进液口另外一端连接接头b2.2.2，接头b2.2.2上设置有两个接口，一个接口与散热模组b 壹号出液口1.2.3通过冷却液管路连接，另外一个接口连接加液管，加液管的另一端连接有加液阀门1.5，加液阀门1.5固定于机箱顶板3.1；主泵出液口设置连接有出液管，出液管设置有主泵出液管接头2.2.3，主泵出液管接头2.2.3固定于机箱顶板3.1；主泵出液管接头2.2.3连接液冷充电枪及线缆进液管2.2.5。
34.副泵2.3上设有副泵进液口2.3.1、副泵出液口2.3.2，副泵出液管接头2.3.1。副泵进液口2.3.1与散热模组b 贰号出液口1.2.4通过冷却液管路连接，副泵出液口2.3.2连接副泵出液管2.3.3，副泵出液管2.3.3的另外一端连接副泵出液管接头2.3.4，副泵出液管接头2.3.4固定于机箱顶板3.1，副泵出液管接头2.3.4连接超级单体充电桩液冷整流模块进
液管2.3.5。
35.散热模组a1.1的散热模组a壹号 进液口1.1.1、散热模组a贰号 进液口1.1.6附近固定设置有温度传感器1.1.2；主泵2.2的出液口设置有压力传感器2.2.4；温度传感器1.1.2、压力传感器2.2.4与控制单元5电性连接。
36.液冷源内部的冷却液管路采用聚四氟乙烯波纹管；主泵出液管、副泵出液管2.3.3、液冷充电枪及线缆进液管2.2.5、液冷充电枪及线缆出液管1.1.7、超级单体充电桩液冷整流模块进液管2.3.5、超级单体充电桩液冷整流模块出液管1.1.8均采用聚四氟乙烯波纹管、波纹管外壁设置编织有阻燃玻璃纤维网；液冷充电枪及线缆进液管2.2.5、液冷充电枪及线缆出液管1.1.7、超级单体充电桩液冷整流模块进液管2.3.5、超级单体充电桩液冷整流模块出液管1.1.8均固定设置有阀门接头。
37.充电过程中，液冷源的压力传感器2.2.4、温度传感器1.1.2动态监测液冷源的工作状态，并将工况信息传递到充电桩的控制系统，无论是液冷源的系统压力还是冷却液的温度若出现异常，充电桩都会中断电动汽车充电，保证充电系统的安全。充的过程中充电枪的导电端子和线缆导体的温升始终保持在40k以下，从液冷线缆流出的冷却液的温度低于55
°
c，确保充电系统安全可靠的运行。
38.本发明未详述部分为现有技术。