一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩的制作方法

本实用新型涉及散热技术领域，特别是涉及一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩。

背景技术：

能源短缺、环境污染是制约我国经济快速发展的瓶颈。近年来，我国新能源汽车生产销售快速增长，2015年，新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。充电设施建设投资规模达1240亿元，市场将迎来巨大发展机遇。

相比于其他电源，充电桩的系统散热量要大的多，对系统热设计要求极为严格。直流充电桩的功率范围在30KW、60KW和120KW，效率普遍在95％左右，那么其中5％就转化为热损耗，其热损耗分别是1.5KW、3KW和6KW。对于户外设备，这些热量必然要排出设备之外，否则将会加速设备的老化，同时需要做好防水防尘的处理，以防出现电子设备短路和信号紊乱的情况。

目前常用的制冷模式有四种：自然冷却(主要靠散热片)、强制风冷、水冷却、空调。由于受到体积、成本、可靠性等因素的影响，目前大部分公司都是采用强制风冷的方式进行处理。那么，这势必会带来尘埃、腐蚀性气体、湿气等干扰。强制水冷，由于水本身导热系数有限，沸点为100摄氏度左右，制约了它的散热性能。空调冷却能起到一定的防护作用，时间久了还是难免会有灰尘和湿气进入，此外由于体积有限，空调本身耗能大，也不适用于新型充电桩散热领域。因此设计一种既能满足充电桩空间尺寸，又能满足散热性能，防尘、防湿、防腐蚀性气体要求的充电桩散热装置就显得尤为重要。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩，解决现有技术中充电桩散热装置体积大，耗能高，散热性能差，防尘、防湿、防腐蚀性气体效果差。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于充电桩的液态金属散热装置，包括：液态金属散热模块、驱动模块和冷却模块；其中，

所述液态金属散热模块包括散热板和液态金属环形管道，所述液态金属环形管道的内侧壁包裹于充电电缆的外侧，所述液态金属环形管道的外侧壁与所述散热板连接，所述液态金属环形管道内填充有液态金属；

所述驱动模块与所述液态金属环形管道内的所述液态金属连接，用于驱动所述液态金属定向移动；

所述冷却模块包括冷却箱和冷却管道，所述冷却管道设于所述冷却箱内，所述冷却管道与所述液态金属环形管道连通，所述冷却箱内填充有冷却液。

其中，所述散热板为多个，所述散热板上设有通孔，所述通孔的直径与所述液态金属环形管道的外径相等，所述液态金属环形管道与所述通孔紧密连接。

其中，所述冷却管道呈螺旋状。

其中，所述冷却箱顶部设有多个散热孔。

其中，所述驱动装置为电磁泵。

其中，所述电磁泵包括一对电极相反的电极片和一对永久磁铁，所述电极片正对放置于所述液态金属环形管道内，所述永久磁铁分别设于所述电极片的上端和下端，且所述永久磁铁的磁场方向与所述液态金属的流动方向相垂直。

其中，所述液态金属环形管道与所述散热板之间涂有导热硅脂或导热胶。

其中，所述液态金属环形管道内设有多根加强筋。

本实用新型还公开一种充电桩，包括：如本实用新型的基于充电桩的液态金属散热装置。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩，液态金属环形管道包裹于充电电缆，在其中填充有液态金属，利用驱动模块使液态金属循环流动，发挥液态金属的高导热系数和沸点高的特性，增大了散热温度范围，散热板和液态金属环形管道连接，强化散热，并进一步利用冷却模块给液态金属进行冷却散热。本实用新型的散热装置及其充电桩体积小，耗能低，散热性能好，还由于各部件均密封，还满足防尘、防湿、防腐蚀性气体的要求。

附图说明

图1为本实用新型一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩的结构示意图；

图2为本实用新型电磁泵的结构示意图；

图3为本实用新型液态金属环形管道的横截面示意图。

图中，1、散热孔；2、充电桩壳体；3、容纳槽；4、封闭盖；5、充电枪；6、充电电缆；7、充电桩空腔；8、液态金属环形管道；8-1、加强筋；9、电磁泵；10、散热板；11、冷却箱；12、冷却液；13、永久磁铁；13-1、S极；13-2、N极；14、电磁泵泵腔；15、液态金属；16、冷却管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图3所示，本实用新型公开一种基于充电桩的液态金属散热装置，包括：液态金属散热模块、驱动模块和冷却模块；其中，

所述液态金属散热模块包括散热板10和液态金属环形管道8，所述液态金属环形管道8的内侧壁包裹于充电电缆6的外侧，所述液态金属环形管道8的外侧壁与所述散热板10连接，所述液态金属环形管道8内填充有液态金属15；

所述驱动模块与所述液态金属环形管道8内的液态金属15连接，用于驱动所述液态金属15定向移动；

所述冷却模块包括冷却箱11和冷却管道16，所述冷却管道16设于所述冷却箱11内，所述冷却管道16与所述液态金属环形管道8连通，所述冷却箱11内填充有冷却液12。

具体的，本实用新型的冷却箱11、冷却管道16与液态金属环形管道8均为密封管道连接，保证其防尘、防湿、防腐蚀性气体的效果。利用液态金属15进行冷却，发挥其高导热系数和沸点高的特性，比水冷冷却效果好，且增大了散热温度范围。冷却箱11采用高导热材料制成，冷却液12选用沸点在130摄氏度以上，且具有高导热性能的冷却液。液态金属环形管道8内侧壁和外侧壁均采用高导热材料制成，其中填充有熔点在-10摄氏度以下的液态金属15，例如：包括所有镓基、铋基金属及其合金，在这个温度段呈现液态的金属等。

本实用新型提供的一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩，液态金属环形管道包裹于充电电缆，在其中填充有液态金属，利用驱动模块使液态金属循环流动，发挥液态金属的高导热系数和沸点高的特性，增大了散热温度范围，散热板和液态金属环形管道连接，强化散热，并进一步利用冷却模块给液态金属进行冷却散热。本实用新型的散热装置及其充电桩体积小，耗能低，散热性能好，还由于各部件均密封，还满足防尘、防湿、防腐蚀性气体的要求。

其中，所述散热板10为多个，所述散热板10上设有通孔，所述通孔的直径与所述液态金属环形管道8的外径相等，所述液态金属环形管道8与所述通孔紧密连接。散热板10上的通孔与液态金属环形管道8的尺寸相匹配，将液态金属环形管道8安装在散热板10的通孔内，为了增大散热板10与液态金属环形管道8的接触面积，增强两者之间的热交换，可同时利用多个散热板10等距分布。优选地，如图1所示，本实施例选用四个散热板10竖直等距分布。

其中，所述冷却管道16呈螺旋状，充分与冷却箱11内的冷却液12接触，冷却管道16内的液态金属15与冷却液12进行充分换热，将热量传递给冷却液12。

其中，所述冷却箱11顶部设有多个散热孔。冷却箱11固定在充电桩壳体内，冷却箱11的侧壁与充电桩壳体的侧壁贴合。冷却箱11内的冷却液热量可通过冷却箱11顶部的散热孔传递到外界空气中，另一部分热量通过冷却箱11的侧壁，传递给充电桩壳体2，然后扩散到外界空气中。冷却箱11与充电桩壳体2之间可利用橡胶垫进行连接。

其中，所述驱动装置为电磁泵9，便于控制液态金属15定向移动。泵体采用防漏磁、防腐蚀性好的材料制成。电磁泵9内表面设有绝缘层，其是利用磁场和电流的相互作用，电流通过磁绕组，形成交变固定磁场，推动柱塞往复运动，产生压力，推动流体输出。如图2所示，所述电磁泵9包括一对电极相反的电极片和一对永久磁铁13，所述电极片正对放置于所述液态金属环形管道8内，所述永久磁铁13分别设于所述电极片的上端和下端，且所述永久磁铁13的磁场方向与液态金属15的流动方向相垂直。电磁泵泵腔14与电极之间安装有绝缘套，永久磁铁13安装在电磁泵9的外表面，永久磁铁13为两块磁性相反的永久磁铁构成，分别为N极13-2和S极13-1，分别安装在电磁泵泵腔14的底部和顶部，永久磁铁13表面镀有绝缘层。永久磁铁13的磁场方向与液态金属15流动方向相垂直。

其中，所述液态金属环形管道8与所述散热板10之间涂有导热硅脂或导热胶。具体的，根据实际情况也可以利用石墨粉等其他导热性能好的材料进行替换。

其中，所述液态金属环形管道8内设有多根加强筋8-1。如图2所示，加强筋8-1的数量为四根，用于支撑管道，承担管道载荷。

如图1所示，本实用新型还公开一种充电桩，其包括：如本实用新型所述的基于充电桩的液态金属散热装置。整个基于充电桩的液态金属散热装置设置于充电桩空腔7内，并利用充电桩壳体2将其封装好，充电枪5容纳于容纳槽3内，并与充电电缆6连接，利用封装盖4进行封装。

本实用新型提供的一种基于充电桩的液态金属散热装置及其充电桩，液态金属环形管道包裹于充电电缆，在其中填充有液态金属，利用驱动模块使液态金属循环流动，发挥液态金属的高导热系数和沸点高的特性，增大了散热温度范围，散热板和液态金属环形管道连接，强化散热，并进一步利用冷却模块给液态金属进行冷却散热。本实用新型的散热装置及其充电桩体积小，耗能低，散热性能好，还由于各部件均密封，还满足防尘、防湿、防腐蚀性气体的要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。