一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩与流程

本发明属于电动汽车充电桩，特别涉及一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩。

背景技术：

1、随着电动汽车保有量的不断增长，相应的充电桩的需求量也越来越多；为了给电动汽车提供更大电流、更快充电速度的充电体验，充电桩的功率也做得越来越大；但随着充电桩功率的加大，其产生的噪声不可避免地也越来越大；特别是，大多数充电桩布置在城市中，并靠近居民区，过大的噪声对居民的生活影响很大；其中，充电桩的噪声主要来自充电桩风冷系统的进气和排气噪声；具体来说，是风机产生的噪音从进气和排气管道中传输到环境中的噪音；由于充电桩功率的增加，风冷系统的功率也相应增加，其产生的噪声也显著增大；以evqc33-80a750v型直流快速充电桩为例，其出风口噪音已经达到80-85db，远远超出厂界噪声排放限值。

2、目前，针对充电桩噪声治理问题，主要有以下几种方法：1)执行有序充电，尽量不要在深夜居民熟睡的时候进行充电，但是目前充电桩电价执行的是峰谷电价，夜间收费标准低，电动汽车用户夜间充电积极性高；2)改造充电桩的内部散热系统，为每个充电桩加装增加泡棉隔音层，这样可以减少一部分的声音，但是影响充电桩的散热效率，使充电桩的故障率上升；3)优先选择液冷散热方式的充电桩，但液冷散热方式的充电桩的价格是风冷充电桩的两倍，前期投资大，回报率低；综上所述，现有充电桩的降噪手段存在无法平衡充电桩散热效率与降噪效率的技术问题；因此，亟需设计一种既能满足充电桩散热要求，又能降低充电桩噪声的降噪装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，以解决现有充电桩的降噪手段存在无法平衡充电桩散热效率与降噪效率的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种降噪装置，包括轮廓框体、纵向消声机构及横向消声机构；所述轮廓框体为两端开口且中空的矩形框体结构；

4、所述纵向消声机构包括若干纵向片式消声结构，若干所述纵向片式消声结构竖向平行且间隔设置在所述轮廓框体的进口端处；其中，相邻两个所述纵向片式消声结构之间设置有竖向空气间隔；

5、所述横向消声机构包括若干横向片式消声结构，若干所述横向片式消声结构水平平行且间隔设置在所述轮廓框体的出口端处；其中，相邻两个所述横向片式消声结构之间设置有横向空气间隔；

6、在所述轮廓框体的内部，所述纵向消声机构与所述横向消声机构之间设置有空气腔；其中，所述空气腔的一端与所述竖向空气间隔相通，所述空气腔的另一端与所述水平空腔间隔相通。

7、进一步的，所述纵向片式消声结构与所述横向片式消声结构的结构相同，均采用尖劈型片式吸声单元；

8、所述尖劈型片式吸声单元包括对称设置的两个吸声材料部，所述吸声材料部沿所述轮廓框体的高度或宽度方向通长设置；

9、其中，所述吸声材料部的横截面为等腰梯形结构，两个所述吸声材料部的横截面长边紧贴设置，且所述吸声材料部的横截面长边与所述轮廓框体的长度方向平行。

10、进一步的，轮廓框体采用多孔吸声材料制作而成。

11、进一步的，所述纵向片式消声结构及所述横向片式消声结构均采用多孔吸声材料制作而成。

12、本发明还提供了一种降噪装置的设计方法，包括以下步骤：

13、步骤1、获取待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据；

14、步骤2、根据所述待降噪电动汽车充电桩周围的噪声数据，确定所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值；

15、步骤3、根据待降噪电动汽车充电桩的设计参数信息以及所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值，确定所述降噪装置的设计参数；

16、步骤4、基于所述降噪装置的设计参数，计算得到所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；

17、步骤5、将所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失与所述降噪装置在目标频率处的降噪预期值进行对比，判断所述降噪装置的设计参数是否满足要求；若是，则执行步骤6；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-5的操作；

18、步骤6、基于所述降噪装置的设计参数，计算所述降噪装置的压力损失；判断所述降噪装置的压力损失是否满足预设要求；若是，则完成所述降噪装置的设计；若否，则对步骤3中所述降噪装置的设计参数进行更新，之后重复步骤4-6的操作。

19、进一步的，所述目标频率为12.5-2000hz。

20、进一步的，所述降噪装置的设计参数包括轮廓框体的长度、轮廓框体的宽度、轮廓框体的高度、纵向片式消声结构的厚度、纵向片式消声结构的宽度、横向片式消声结构的宽度、竖向空气间隔的间距、横向空气间隔的间距以及所述空气腔的长度。

21、进一步的，所述降噪装置在目标频率处的噪声传递损失的计算过程，具体如下：

22、tl＝tl纵向消声机构+tl空气腔+tl横向消声机构

23、

24、

25、

26、

27、

28、

29、其中，tl为降噪装置在目标频率处的噪声传递损失；tl纵向消声机构为纵向消声机构处的噪声传递损失；tl空气腔为空气腔处的噪声传递损失；tl横向消声机构为横向消声机构处的噪声传递损失；ds1为由纵向消声机构的断面引起的不连续衰减量；φ1(α)为纵向消声机构的消声系数；φ2(α)为横向消声机构的消声系数；φ3(α)为空气腔的消声系数；p1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；s1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；l1为纵向消声机构的长度；ds2为由横向消声机构的端面引起的不连续衰减量；p2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；s2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；l2为横向消声机构的长度；p3为空气腔的进气通流部分的截面周长；s3为空气腔的进气通流部分的截面面积；l3为空气腔的长度；xs为声阻率比；w1为纵向消声机构的进气通流部分的宽度；w2为横向消声机构的进气通流部分的宽度；w3为空气腔的进气通流部分的宽度；λ为声波的波长。

30、进一步的，所述降噪装置的压力损失的计算过程，具体如下：

31、δp＝δp纵向消声机构+δp空气腔+δp横向消声机构

32、

33、

34、

35、其中，δp为降噪装置的总压力损失；δp纵向消声机构为纵向消声机构引起的压力损失；δp空气腔为空气腔引起的压力损失；δp横向消声机构为横向消声机构引起的压力损失；s1'为纵向消声机构的阻塞面积；s1为纵向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ11为纵向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ12为纵向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ1为纵向消声机构处的空气密度；v1为纵向消声机构横截面处的气流速度；ξ3为沿轮廓框体内壁表面摩擦阻力系数；p1为纵向消声机构的进气通流部分的截面周长；l1为纵向消声机构的长度；s2'为横向消声机构的阻塞面积；s2为横向消声机构的进气通流部分的截面面积；ξ21为横向消声机构入口端的局部阻力系数；ξ22为横向消声机构出口端的局部阻力损失；ρ2为横向消声机构处的空气密度；v2为横向消声机构横截面处的气流速度；p2为横向消声机构的进气通流部分的截面周长；l2为横向消声机构的长度；s3'为空气腔的阻塞面积；p3为空气腔的进气通流部分的截面周长；s3为空气腔的进气通流部分的截面面积；l3为空气腔的长度；ρ3为空气腔处的空气密度；v3为空气腔横截面处的气流速度。

36、本发明还提供了一种电动汽车充电桩，包括充电桩本体、第一降噪机构及第二降噪机构；所述第一降噪机构设置在所述充电桩本体的进风口处，所述第二降噪机构设置在所述充电桩本体的出风口处；其中，所述第一降噪机构和所述第二降噪机构均采用所述的一种降噪装置。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

38、本发明提供了一种降噪装置及其设计方法和电动汽车充电桩，通过在轮廓框体的进口端设置带有竖向空气间隔的纵向消声机构，在轮廓框体的出口端设置带有横向空气间隔的横向消声机构，噪声声波经过纵向消声机构及横向消声机构时，能够在纵向消声机构和横向消声机构表面发生摩擦损失，实现对噪声声波能量的二次消耗；其次，将纵向消声机构和横向消声机构纵横交错设置，形成交错型片式消声结构，有效提高了声波的通流断面，进而增大由断面引起的不连续衰减量；另外，通过在纵向消声机构和横向消声机构之间设置空气腔，噪声声波通过空气腔时，将在空气腔中产生振动，为克服气体惰性，进而实现消耗声能的效果；由于降噪装置的通流截面面积增加，有效保证了充电桩的散热效率；因此，所述降噪装置能够在满足充电桩散热需求的同时有效提高降噪装置的消声性能，具有结构简单、安装方便以及易推广的优势。