一种直流充电桩的制作方法

本实用新型涉及一种直流充电桩。

背景技术：

直流充电桩是新能源汽车发展的重要基础设施，直流充电桩包括机柜，机柜内的核心部件为功率模块，同时也是柜内的主要发热模块，工作时需要将其产生的热量及时排出。

授权公告号为cn207433313u的中国实用新型专利公开了一种高防护充电桩，包括柜体，柜体上设置有前门和后门，柜体内通过隔板隔开成前舱和后舱，前舱中设置有控制板区域，后舱中设置有功率模块区、直流配电区、交流配电区和模块尾部热风风道。其中功率模块区设置在后舱中部，直流配电区设在功率模块区两侧，交流配电区设在后舱下部，模块尾部热风风道设置在后舱上部，模块尾部热风风道具有风道出口，风道出口与后门上设置的内循环进风口相对应。后门上设置有与功率模块区和其两侧的直流配电区对应的换热器，换热器包括相互隔离的内循环区和外循环区，内循环区包括与交流配电区对应的内循环出风口、与模块尾部热风风道对应的内循环进风口；外循环区包括设置在后门外侧的外循环出风口和外循环进风口。

机柜工作时，功率模块区、直流配电区和交流配电区产生的热量经过模块尾部热风风道和内循环进风口进入换热器中，最后从内循环出风口排出；外部空气经过外循环进风口进入换热器中，最后从外循环出风口排出，外部冷空气不经过机柜内部。由于功率模块区、直流配电区和交流配电区位于换热器出风口的冷风区域中，因此可以降低它们的工作环境温度。

然而，实际上功率模块区作为充电桩的主要发热部件，其发热量往往占据机柜内各部件发热量的80%以上，而仅采用内循环区和外循环区完全隔绝的换热器，根本不能及时地将后舱中的热量散发出去，除非将换热器做的非常大，然而后门的面积以及柜体内的空间是有限的，因此上述充电桩在实际使用时，其散热效率非常低，根本无法满足机柜的散热需要，久而久之，会影响机柜内部设备的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种散热效果比较好的直流充电桩。

为实现上述目的，本实用新型中的直流充电桩采用如下技术方案：

一种直流充电桩，包括：

柜体，柜体包括前门板、后门板、左侧板、右侧板、顶板和底座；

功率模块，设置在柜体内，用于将交流电转换成直流电；

交流配电模块，设置在柜体内，与功率模块连接，用于向功率模块提供交流电；

直流输出模块，设置在柜体内，与功率模块连接，用于向充电枪输出直流电；

控制模块，设置在柜体内，与功率模块、交流配电模块、直流输出模块连接，用于对充电过程进行控制；

换热器，安装在后门板上，换热器内设有相互隔离的内循环风道和外循环风道，内循环风道具有与柜体内部连通的内循环进风口和内循环出风口，外循环风道具有与柜体外部连通的外循环进风口和外循环出风口；

直流充电桩还包括：

功率模块风道，设置在柜体内，由上封板、下封板、前封板和后封板共四块封板围成，所述功率模块安装在功率模块风道内，四块封板的左端固定在柜体的左侧板上、右端固定在柜体的右侧板上，所述左侧板和右侧板的其中一个上开设有与功率模块风道连通的风道进风口、另一个上开设有与功率模块风道连通的风道出风口。

上述直流充电桩的技术方案的有益效果在于：由于柜体内还设置有功率模块风道，功率模块安装在功率模块风道内，并且功率模块风道由上下前后四块封板围成，四块封板的左端固定在左侧板上、右端固定在右侧板上，这样功率模块风道与柜体内部是隔绝开的，而左侧板和右侧板上分别设置有风道进风口和风道出风口，这样外部空气可以直接通过风道进风口进入功率模块风道内，对功率模块进行散热，然后由风道出风口排出，也就是说，本实用新型为功率模块设置了单独的安装和散热风道，使其独立于柜体内的其他模块。

而柜体内其他模块散发的热量，则可以通过后门板上的换热器进行散热，具体的，柜体内部热风通过内循环进风口进入内循环风道，并从内循环出风口排出，而柜体外部的冷风则可以通过外循环进风口进入外循环风道，并从外循环出风口排出，这样从内循环出风口排出的空气温度就会降低，从而可以降低柜体内温度。

本实用新型将功率模块风道与后门板上的换热器结合使用，对发热量比较大的功率模块直接通过独立风道进行散热，散热效率比较高；而对于发热量较低的交流配电模块、直流输出模块和控制模块则采用散热效率比较低的换热器，同样也能保证其散热需要，两者结合使用，可以充分满足柜体的散热需求，使直流充电桩具有比较好的散热效果。

进一步的，为了方便控制模块的布置和安装，并且便于散热，所述控制模块包括主控制通信模块和二次控制模块，主控制通信模块安装在所述前封板的外侧壁上，二次控制模块通过二次模块安装板安装在柜体内，二次模块安装板的左右两端分别与柜体的左侧板和右侧板固定连接，二次模块安装板位于所述下封板的下方，且二次模块安装板的顶端与下封板之间具有间隔，二次控制模块安装在二次模块安装板的前侧面上。

进一步的，为了便于散热，二次模块安装板的底端与底座之间也具有间隔。

进一步的，为了方便交流配电模块和直流输出模块的安装和散热，所述交流配电模块和直流输出模块通过一次模块安装板安装在柜体内，一次模块安装板的左右两端分别与柜体的左侧板和右侧板固定连接，一次模块安装板位于所述下封板的下方，且一次模块安装板的顶端与下封板之间具有间隔，交流配电模块和直流输出模块安装在一次模块安装板的后侧面上。

进一步的，为了方便安装，同时便于散热，所述一次模块安装板和二次模块安装板间隔设置。

进一步的，为了便于散热，一次模块安装板的底端与二次模块安装板的底端齐平。

附图说明

图1为本实用新型中直流充电桩的散热原理图；

图2为本实用新型中直流充电桩的换热器的气流流向图；

图3为本实用新型中直流充电桩的主视图；

图4为本实用新型中直流充电桩的左视图；

图5为本实用新型中直流充电桩的后视图；

图6为本实用新型中直流充电桩的立体图；

图7为本实用新型中直流充电桩的左视图（去掉出风百叶窗）；

图8为本实用新型中直流充电桩的主视图（前门板处于打开状态）；

图9为本实用新型中直流充电桩的右视图（去掉进风百叶窗）

图10为本实用新型中直流充电桩的后视图（后门板处于打开状态）；

图11为图5中后门板的结构图；

图12为图11的左视图；

图13为图11的后视图；

图14为图13中换热器的结构图；

图15为图14的后视图；

图16为图13中热风道的结构图；

图17为图13中冷风道的结构图。

图中：100.柜体；200.功率模块风道；300.内循环气流；400.外循环气流；1.顶板；2.前门板；3.后门板；4.底座；5.进风百叶窗；6.出风百叶窗；7.人机交互界面；8.外循环出风口；9.外循环进风口；10.主控制通信模块；11.二次控制模块；12.直流输出模块；13.交流配电模块；14.热风道；15.换热器本体；16.冷风道；17.左侧板；18.右侧板；19.功率模块；20.一次模块安装板；21.门锁；22.铰链；23.内循环进风口；24.焊接螺柱；25.内循环出风口；26.换热器安装孔；27.第一进风口；28.第二出风口；29.第二进风口；30.热风道固定孔；31.风机固定孔；32.热风道出风口；33.第一涡轮风机；34.冷风道出风口；35.冷风道固定孔；36.风机安装孔；37.第二涡轮风机；38.二次模块安装板；39.封板。

具体实施方式

本实用新型中直流充电桩的一个实施例如图1~图17所示，包括柜体100，柜体100包括前门板2、后门板3、左侧板17、右侧板18、顶板1和底座4，其中前门板2上设置有人机交互界面7，如图3和图6所示。

柜体100内设置有功率模块风道200，功率模块风道200内安装有功率模块19，如图7和图9所示，功率模块19用于将交流电转换成直流电。其中，功率模块风道200是由四块封板39围成，四块封板39分别是上封板、下封板、前封板和后封板，四块封板39的左端固定在柜体的左侧板17上、右端固定在柜体的右侧板18上，使得功率模块风道200与柜体100内部完全隔绝。其中，右侧板18上开设有与功率模块风道200连通的风道进风口、左侧板17上开设有与功率模块风道200连通的风道出风口，风道进风口上安装有进风百叶窗5，风道出风口上安装有出风百叶窗6，如图3~图6所示，外部空气可以通过进风百叶窗5进入功率模块风道200内，对功率模块19进行散热，然后由出风百叶窗6排出。

如图10所示，柜体100内还设置有交流配电模块13和直流输出模块12，交流配电模块13连接外部交流电源和功率模块19，用于向功率模块19提供交流电。直流输出模块12连接功率模块19和充电枪（图中未示出），用于向充电枪输出直流电，从而向电动汽车进行充电。

具体的，交流配电模块13和直流输出模块12通过一次模块安装板20安装在柜体内，一次模块安装板20的左右两端分别与柜体的左侧板17和右侧板18固定连接，交流配电模块13和直流输出模块12安装在一次模块安装板20的后侧面上，且交流配电模块13位于直流输出模块12的下方。另外，一次模块安装板20位于下封板的下方，且一次模块安装板20的顶端与下封板之间具有间隔，同时，一次模块安装板20的底端与底座4之间也具有间隔，从而便于散热。

柜体100内还设置有控制模块，控制模块与功率模块19、交流配电模块13、直流输出模块12连接，用于对充电过程进行控制。具体的如图8所示，控制模块包括主控制通信模块10和二次控制模块11，主控制通信模块10主要用于功率模块19和电动汽车之间的通信和控制，例如可以获得电动汽车动力电池的系统参数，掌握充电前和充电过程中动力电池的电压、电流、温度等状态数据，调节充电电流和电压参数，完成功率模块的充电控制。二次控制模块11主要由继电器、开关等部件组成，主控制通信模块10相当于整个充电桩的ecu和中转枢纽，通过对二次控制模块11下达控制指令，从而对柜体内的各种器件进行供电和控制。

如图8所示，主控制通信模块10安装在前封板的外侧壁上，从而节省了板材的布置，结构比较紧凑。二次控制模块11通过二次模块安装板38安装在柜体内，二次模块安装板38的左右两端分别与柜体的左侧板17和右侧板18固定连接，二次控制模块11安装在二次模块安装板38的前侧面上。并且，二次模块安装板38也位于下封板的下方，且二次模块安装板38的顶端与下封板之间具有间隔，二次模块安装板38与一次模块安装板20间隔设置，且两者的底端齐平，也即二次模块安装板38的底端与底座4之间也具有间隔。

此外，功率模块风道的上封板与柜体的顶板之间也具有间隔，这样功率模块风道四周的空间是连通的。同时，除功率模块19具有独立的风道外，由于二次模块安装板38与一次模块安装板20均低于下封板、且高于底座4，两者之间也具有间隔，所以其余各个模块的散热空间均是连通的。

如图10~图13所示，后门板3上安装有换热器，换热器自上而下依次包括热风道14、换热器本体15以及冷风道16。如图16所示，热风道14具有壳体，壳体上通过风机固定孔31安装有第一涡轮风机33，壳体上还设置有热风道固定孔30，通过热风道固定孔30与后门板3上设置的焊接螺柱24，可以将热风道14固定在后门板3上。热风道14的壳体上设有热风道进风口和热风道出风口32，热风道进风口面向柜体内，即为内循环进风口23，热风道出风口32朝下设置。

如图14和图15所示，换热器本体15包括壳体，壳体内设有相互隔离的内循环风道和外循环风道，内循环风道包括朝上设置的第一进风口27和面向柜体内部设置的内循环出风口25，第一进风口27与热风道出风口32密封对接。外循环风道包括朝下设置的第二进风口29和面向柜体外部设置的第二出风口28，第二出风口28与后门板3上设置的外循环出风口8连通。内循环风道和外循环风道可以通过互不干涉的两股气流，如图2所示，分别是内循环气流300和外循环气流400。此外，壳体上还设置有换热器安装孔26，通过换热器安装孔26和后门板3上设置的焊接螺柱24，可以将换热器本体15固定在后门板3上。

如图17所示，冷风道16也具有壳体，壳体上通过风机安装孔36安装有第二涡轮风机37，壳体上还设置有冷风道固定孔35，通过冷风道固定孔35与后门板3上设置的焊接螺柱24，可以将冷风道16固定在后门板3上。冷风道16的壳体上设有冷风道进风口和冷风道出风口34，冷风道进风口面向柜体外部设置，与后门板3上设置的外循环进风口9连通。冷风道出风口34朝上设置，与换热器本体15上的第二进风口29密封对接。

此外，如图11所示，后门板3上设置有门锁21，如图13所示，后门板3通过铰链22铰接在柜体上。

本实用新型中直流充电桩的散热原理是：

如图1所示，功率模块19通过独立的功率模块风道200进行散热，功率模块风道200通过百叶窗直接与外界连通，散热效率比较高，解决了充电桩内主要发热部件的热量不能及时散出的问题。剩余的主控制通信模块10、二次控制模块11、直流输出模块12以及交流配电模块13发热量比较小，通过后门板3上的换热器进行散热。

具体的，主控制通信模块10的热量可以通过功率模块风道200的上下两侧进入柜体的后上部，二次控制模块11的热量可以通过二次模块安装板38的上下两侧进入柜体的后上部，直流输出模块12和交流配电模块13的热量直接上升到柜体的后上部，这些热空气通过内循环进风口23进入换热器中，最后由内循环出风口25排出到柜体内部，形成内循环气流300。热气流经过换热器后温度降低，由于内循环出风口25位于后门板3的中下部，因此排出的低温气流可以直接对直流输出模块12和交流配电模块13进行散热。

此外，柜体外部冷空气通过外循环进风口9进入换热器中，最后由外循环出风口8排出到柜体外部，带走换热器的热量，保证换热器的换热效果。换热器和功率模块风道200相结合，既保证了柜体内大发热量部件的及时散热，也保证了其余模块的正常散热需要，充分满足了充电桩的散热需求，使直流充电桩具有比较好的散热效果。

在直流充电桩的其他实施例中，一次模块安装板的底端与二次模块安装板的底端齐平时，两者的底端也可以都与底座接触并连接。

在直流充电桩的其他实施例中，一次模块安装板的底端也可以高于或者低于二次模块安装板的底端，此时两者中可以有一个的底端与底座接触并连接。

在直流充电桩的其他实施例中，一次模块安装板和二次模块安装板之间也可以不具有间隔，而是紧贴设置。

在直流充电桩的其他实施例中，当一次模块安装板和二次模块安装板位于下封板的下方时，一次模块安装板和二次模块安装板的顶端与下封板也可以是接触并连接的，此时可以在底端和底座之间留出间隔，或者是在左端与左侧板之间留出间隔，或者是在右端与右侧板之间留出间隔。

在直流充电桩的其他实施例中，在柜体内空间足够的情况下，一次模块安装板也可以设置在后封板的后侧下方，当然，二次模块安装板可以设置在前封板的前侧下方。

在直流充电桩的其他实施例中，交流配电模块和直流输出模块也可以不是安装在一个一次模块安装板上，例如可以有两个板，交流配电模块和直流输出模块分别安装在两个板上，并且两个板可以是左右两端分别与柜体左侧板和右侧板连接，也可以是底端与柜体底座连接。

在直流充电桩的其他实施例中，也可以不设置一次模块安装板，例如可以将交流配电模块和直流输出模块直接安装在柜体的左侧板和/或右侧板上。

在直流充电桩的其他实施例中，主控制通信模块也可以不安装在前封板的外侧壁上，而是和二次控制模块一起安装在二次模块安装板上。

在直流充电桩的其他实施例中，也可以省去二次模块安装板，此时可以将二次控制模块也安装在功率模块风道的封板上，或者是安装在柜体的左侧板和/或右侧板上。

在直流充电桩的其他实施例中，控制模块也可以是集成式的控制模块，也即主控制通信模块和二次控制模块是集成在一起的一个控制模块。

在直流充电桩的其他实施例中，风道进风口也可以设置在左侧板上，此时风道出风口设置在右侧板上。

在直流充电桩的其他实施例中，风道进风口和风道出风口上也可以不安装百叶窗，而是直接在左侧板和右侧板上加工出多个条状的风道进风口和风道出风口。

在直流充电桩的其他实施例中，换热器也可以只包括换热器本体，而不具有热风道和冷风道，此时可以将换热器本体倾斜设置并穿过后门板，从而使换热器本体上的内循环进风口和内循环出风口直接与柜体内部连通，同时外循环进风口和外循环出风口直接与柜体外部连通。