一种电动汽车的液冷大电流充电系统及其控制方法与流程

文档序号：20437307发布日期：2020-04-17 22:09阅读：185来源：国知局

本发明涉及电动汽车电连接技术领域，特别涉及一种电动汽车的液冷大电流充电系统及其控制方法。

背景技术：

随着新能源电动汽车行业的不断发展，电动汽车的续航里程提高，动力电池容量越来越大，需要提升充电功率实现快速充电来解决充电速度的问题。而目前电动汽车的电压平台因多种因素无法通过提升充电电压来提升充电功率，只能通过提升充电电流来提升充电功率。

充电电流的大幅提升至几百安倍时，将需要更粗大的导体承载电流，使得充电连接装置的体积和重量大幅增加，使充电的操作变得困难；在进行大电流充电的过程中，因欧姆定律充电连接装置还会产生大量的热量，使充电的过程变得不安全。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种电动汽车的液冷大电流充电系统及其控制方法，在充电系统内设有液冷装置，可以实现在现有技术相同导体用量的工况下，大幅提高充电电流以提升充电功率，在现有技术相同充电电流的工况下，大幅减少导体的资源用量，降低对资源的消耗。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种电动汽车的液冷大电流充电系统，包括充电连接器、电缆固定及保护装置、电缆本体、充电桩及充电桩电源模块；所述电缆本体的两端分别通过电缆固定及保护装置分别与充电电连接器及充电桩连接，充电桩电源模块安装于充电桩内；在所述充电桩电源模块的两端均安装有接线端子，在充电桩内还安装有依次连通的液体回流储存装置、液体循环泵、散热器及液体流出储存装置，在接线端子内预留有冷却液流转通道，在充电连接器内安装有功率触头，在功率触头端部安装有带有冷却液流转空腔的液冷电缆连接装置，在电缆本体内分别设有液冷电缆及独立液体管路，所述接线端子的冷却液流转通道的输出端通过外置液体管路与液体回流储存装置连通，液冷电缆的一端与冷却液流转通道的输入端相连，液冷电缆的另一端与液冷电缆连接装置的冷却液流转空腔的一端连通，液冷电缆连接装置的冷却液流转空腔的另一端通过独立液体管路与液体流出储存装置连通；所述液体流出储存装置内的冷却液体从液体流出储存装置流出后依次流经独立液体管路、液冷电缆连接装置、功率触头、液冷电缆、接线端子、外置液体管路后流回液体回流储存装置，再从液体回流储存装置流出，经过液体循环泵流至散热器进行散热后再流入液体流出储存装置进行循环流转；

在本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统中，冷却液体通过液体循环泵产生流动，从而在液冷电缆、电缆内置的独立液体管路、外置液体管路中循环流动，同时还流经功率触头、接线端子等充电过程中的易发热部位，最后留回散热器，在冷却液体流动的过程中可将其流经部件产生的热量带走并通过散热器进行冷却，并在冷却后再次循环流转，实现对发热部件的循环降温，从而有效提升充电过程的安全性；同时，本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统的电缆本体中所需的导体用量也得到了显著的降低，有利于节约导体资源，降低生产成本。

进一步地，所述液冷电缆包括液冷电缆内置液体管路、液冷电缆内置导体及液冷电缆护套，所述液冷电缆内置导体嵌于液冷电缆内置液体管路内，液冷电缆护套包覆于液冷电缆内置液体管路表面，冷却液体流经液冷电缆时具体是在液冷电缆内置液体管路内，可实现对内嵌的液冷电缆内置导体进行充分的冷却。

进一步地，所述液冷电缆的两端分别通过第一电缆固定装置分别与液冷电缆连接装置及接线端子的冷却液流转通道的输入端连接，且所述功率触头端部设有导体连接装置，所述导体连接装置与所述液冷电缆内置导体连接。

进一步地，所述外置液体管路的两端分别通过第一管路固定装置与冷却液流转通道的输出端及液体回流储存装置连接；所述液体流出储存装置通过第一管路固定装置与独立液体管路连接。

进一步地，所述充电桩内还安装有控制单元，控制单元与充电桩电源模块电连接，所述电缆本体内还设有温度通讯电缆，在功率触头处安装有用于监测功率触头温度的第一温度监测装置，所述第一温度监测装置通过温度通讯电缆与控制单元电连接。

进一步地，在所述充电电连接器内设有信号触头，所述电缆本体内还设有信号通讯电缆，所述信号触头通过信号通讯电缆与控制单元电连接。

进一步地，在所述液体回流储存装置上安装有用于检测外置液体管路内流经的冷却液体的流量的流量计，所述流量计通过线缆与控制单元电连接。

进一步地，所述液体循环泵及散热器通过线缆与控制单元电连接。

进一步地，在所述充电桩内安装有用于监测接线端子温度的第二温度监测装置、用于监测液体流出储存装置内冷却液体温度的第三温度监测装置、用于监测液体回流储存装置内冷却液体温度的第四温度监测装置、用于监测环境温度的第五温度监测装置；所述第二温度监测装置、第三温度监测装置、第四温度监测装置、第五温度监测装置通过线缆与控制单元电连接。

同时，本发明还公开了一种电动汽车的液冷大电流充电系统的控制方法，包括上述的电动汽车的液冷大电流充电系统，具体包括以下步骤：

步骤1：控制单元分别获取并保存第一温度监测装置、第二温度监测装置、第三温度监测装置、第四温度监测装置、第五温度监测装置传回的温度值，流量计传回的流量值，液体循环泵的实时转速pn1，及散热器的风扇的实时转速fn1，且在控制单元内还保存有系统允许的最高工作温度t6、液体循环泵的预设启动转速pn0及最大转速pn2、散热器的风扇的预设启动转速fn0及最大转速fn2，其中，第一温度监测装置传回的实时温度为t1，控制单元内保存的第一温度监测装置上一次传回的温度为t1’，第二温度监测装置传回的实时温度为t2，控制单元内保存的第二温度监测装置上一次传回的温度为t2’，第三温度监测装置传回的实时温度为t3，控制单元内保存的第三温度监测装置上一次传回的温度为t3’，第四温度监测装置传回的实时温度为t4，控制单元内保存的第四温度监测装置上一次传回的温度为t4’，第五温度监测装置传回的环境温度为t5，流量计传回的实时流量值为f1，控制单元内保存的流量计上一次传回的流量值为f1’；

控制单元根据获取的数据判断是否满足如下条件：t1-t5＜温差阈值，t2-t5＜温差阈值，t1＜t6，t2＜t6；若满足，则进入步骤17，否则，进入步骤2；

步骤2：控制单元发出启动液体循环泵的指令，液体循环泵以预设启动转速pn0启动；

步骤3：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1<t1’、t2<t2’、t3<t4；若满足，则进入步骤4，否则进入步骤5；

步骤4：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1-t5＜温差阈值，t2-t5＜温差阈值，t1＜t6，t2＜t6，若满足，则进入步骤17，否则进入步骤5；

步骤5：控制单元向液体循环泵发出调高一级转速的指令并进入步骤6；

步骤6：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1<t1’、t2<t2’、t3<t4，若满足则进入步骤7，否则进入步骤8；

步骤7：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1-t5＜温差阈值，t2-t5＜温差阈值，t1＜t6，t2＜t6，若满足，则进入步骤17，否则进入步骤8；

步骤8：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：pn1<pn2，若满足则返回步骤5，否则进入步骤9；

步骤9：控制单元发出启动散热器的指令，且散热器的风扇以预设启动转速fn0启动；

步骤10：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1<t1’、t2<t2’、t3<t4，若满足则进入步骤11，否则进入步骤12；

步骤11：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1-t5＜温差阈值，t2-t5＜温差阈值，t1＜t6，t2＜t6，若满足，则进入步骤17，否则进入步骤12；

步骤12：控制单元向散热器发出将风扇转速调高一级的指令并进入步骤13；

步骤13：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1<t1’、t2<t2’、t3<t4，若满足则进入步骤14，否则进入步骤15；

步骤14：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：t1-t5＜温差阈值，t2-t5＜温差阈值，t1＜t6，t2＜t6，若满足，则进入步骤17，否则进入步骤15；

步骤15：控制单元根据最新获取的实时数据判断是否满足如下条件：fn1<fn2，若是，则返回步骤12，否则进入步骤16；

步骤16：控制单元向充电桩电源模块发出降低电流至低一级预设值进行充电的指令，并返回步骤1；

步骤17：控制单元向充电桩电源模块发出按预设电流进行充电的指令，并返回步骤1；

其中，上述温差阈值预先保存于控制单元内，且在不同情况下具体设定的值也不相同，控制单元可根据上述控制策略对充电电源模块的充电电流做出调整并对液体循环泵及散热器的转速作出实时调整。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统中，设有相应的液冷装置用于对充电过程中易发热部件进行循环冷却降温，大幅降低充电时的发热，提升安全性能，且其所需导体用量较少，可以实现与现有技术相同导体用量的工况下，大幅提高充电电流以提升充电功率，或与现有技术相同充电电流的工况下，大幅减少导体的资源用量，降低对资源的使用，还可以提高客户的操作的轻便性，同时，在本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统的控制方法中，公开了一种具体的充电电源模块的充电电流控制策略，参照该策略可以实现控制单元依据对检测数据的分析，对充电电源模块的充电电流进行实时调整，并实时调整液体循环泵及散热器的转速，以满足实际需求。

附图说明

图1是本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统的示意图。

图2是本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统控制方法的示意图。

附图标记：1-充电连接器，2-信号触头，3-功率触头，301-导体连接装置，401-第一温度监测装置，402-第二温度监测装置，403-第三温度监测装置，404-第四温度监测装置，405-第五温度监测装置，5-液冷电缆连接装置，501-冷却液流转空腔，6-第一电缆固定装置，7-电缆固定及保护装置，8-电缆本体，800-电缆外护套，810-信号通讯电缆，820-温度通讯电缆，830-液冷电缆，831-液冷电缆内置液体管路，832-液冷电缆内置导体，833-液冷电缆护套，840-独立液体管路，9-接线端子，901-冷却液流转通道，10-充电桩电源模块，11-充电桩，12-第一管路固定装置，13-控制单元，14-外置液体管路，15-流量计，16-液体回流储存装置，17-液体循环泵，18-散热器，19-冷却液体，20-液体流出储存装置。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种电动汽车的液冷大电流充电系统，包括充电连接器1、电缆固定及保护装置7、电缆本体8、充电桩11及充电桩电源模块10；电缆本体8的两端分别通过电缆固定及保护装置7分别与充电电连接器1及充电桩11连接，充电桩电源模块10安装于充电桩11内。

在充电桩电源模块10的两端均安装有接线端子9，在充电桩11内还安装有依次连通的液体回流储存装置16、液体循环泵17、散热器18及液体流出储存装置20，在接线端子9内预留有冷却液流转通道901，在充电连接器1内安装有功率触头3，在功率触头3端部安装有带有冷却液流转空腔501的液冷电缆连接装置5，在电缆本体8内分别设有液冷电缆830及独立液体管路840，接线端子9的冷却液流转通道901的输出端通过外置液体管路14与液体回流储存装置16连通，液冷电缆830的一端与冷却液流转通道901的输入端相连，液冷电缆830的另一端与液冷电缆连接装置5的冷却液流转空腔501的一端连通，液冷电缆连接装置5的冷却液流转空腔501的另一端通过独立液体管路840与液体流出储存装置20连通。

液体流出储存装置20内的冷却液体19从液体流出储存装置20流出后依次流经独立液体管路840、液冷电缆连接装置5、功率触头3、液冷电缆830、接线端子9、外置液体管路14后流回液体回流储存装置16，再从液体回流储存装置16流出，经过液体循环泵17流至散热器18进行散热后再流入液体流出储存装置20进行循环流转。

具体的，本实施例的电缆本体8内除了设有液冷电缆830外还设有信号通讯电缆810、温度通讯电缆820及独立液体管路840，其中，电缆外护套800包覆于上述电缆及管路外表面，具体的，本实施例的液冷电缆830包括液冷电缆内置液体管路831、液冷电缆内置导体832及液冷电缆护套833，液冷电缆内置导体832嵌于液冷电缆内置液体管路831内，液冷电缆护套833包覆于液冷电缆内置液体管路831表面，冷却液体19流经液冷电缆830时具体是在液冷电缆内置液体管路831内，可实现对内嵌的液冷电缆内置导体832进行充分的冷却。

为了实现自动控制，本实施例中，在充电桩11内还安装有控制单元13，控制单元13与充电桩电源模块10电连接，且液体循环泵17及散热器18通过线缆与控制单元13电连接。在功率触头3处安装有用于监测功率触头3温度的第一温度监测装置401，第一温度监测装置401通过温度通讯电缆820与控制单元13电连接。同时，在充电电连接器1内设有信号触头2，信号触头2通过信号通讯电缆810与控制单元13电连接。且在液体回流储存装置16上安装有用于检测外置液体管路14内流经的冷却液体19的流量的流量计15，流量计15通过线缆与控制单元13电连接。

同时，在充电桩11内安装有用于监测接线端子9温度的第二温度监测装置402、用于监测液体流出储存装置20内冷却液体19温度的第三温度监测装置403、用于监测液体回流储存装置16内冷却液体19温度的第四温度监测装置404、用于监测环境温度的第五温度监测装置405；第二温度监测装置402、第三温度监测装置403、第四温度监测装置404、第五温度监测装置405通过线缆与控制单元13电连接。

在实际工作中，控制单元13分别获取并保存第一温度监测装置401、第二温度监测装置402、第三温度监测装置403、第四温度监测装置404、第五温度监测装置405传回的温度值，流量计15传回的流量值，并获取液体循环泵17的实时转速，及散热器18的风扇的实时转速，且在控制单元13内还保存有系统允许的最高工作温度、液体循环泵17的预设启动转速及最大转速、散热器18的风扇的预设启动转速及最大转速，控制单元13可根据获取的数据结合相应的控制策略进行分析，从而对充电电源模块的充电电流进行实时调整，并实时调整液体循环泵17及散热器18的转速，以满足实际需求。

具体的，作为优选，本实施例中，液冷电缆830的两端分别通过第一电缆固定装置6与液冷电缆连接装置5及接线端子9的冷却液流转通道901的输入端连接，且功率触头3端部设有导体连接装置301，导体连接装置301与液冷电缆内置导体832连接。外置液体管路14的两端分别通过第一管路固定装置12与冷却液流转通道901的输出端及液体回流储存装置16连接；液体流出储存装置20通过第一管路固定装置12与独立液体管路840连接。

在本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统中，冷却液体19通过液体循环泵17产生流动，从而在液冷电缆830、电缆内置的独立液体管路840、外置液体管路14中循环流动，同时还流经功率触头3、接线端子9等充电过程中的易发热部位，最后流回散热器18，在冷却液体19流动的过程中可将其流经部件产生的热量带走并通过散热器18进行冷却，并在冷却后再次循环流转，实现对发热部件的循环降温，从而有效提升充电过程的安全性；同时，本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统的电缆本体8中所需的导体用量也得到了显著的降低，有利于节约导体资源，降低生产成本。

当都选用无氧铜作为导体材料时，将本实施例的电动汽车的液冷大电流充电系统与现有技术的常规大电流充电系统进行不同规格导体截面的充电试验时，得到的对比数据如下：

从上表可以看出，本发明的电动汽车的液冷大电流充电系统在现有技术相同导体用量的工况下，可以大幅提高充电电流以提升充电功率，在现有技术相同充电电流的工况下，可以大幅减少导体的资源用量，降低对资源的使用，同时，还可显著减低易发热部位的温升。

实施例二

一种电动汽车的液冷大电流充电系统的控制方法，基于上述的电动汽车的液冷大电流充电系统实现，如图2所示，具体包括以下步骤：