一种用于直流大功率快速充电站的充电枪冷却装置的制作方法

本发明主要涉及直流大功率快速充电站的充电枪及充电枪电缆冷却技术相关领域，具体是一种用于直流大功率快速充电站的充电枪冷却装置。

背景技术：

随着新能源电动汽车的市场占有量增加，快速充电站是我们普及新能源电动汽车的必备的条件。10分钟内将新能源汽车电池充到80％的容量，充电电流将高达400a，功率达到350kw，这时充电枪及电缆组件会在短时间内产生大量的热量，随着充电枪插头与汽车插座接触处及充电枪电缆温度升高，热阻增加，就会降低充电电流，从而降低充电效率，并且绝缘材料和接触头长期在高温下工作，会加速电缆和触头的老化，使充电枪整体使用寿命降低。充电枪头的接触件温度上升还会影响到被充电汽车的安全，随着温度的升高易引起火灾风险。无限增加导体的截面积来提升载流量已不现实，这不但增加充电枪及电缆的成本，而且充电枪及电缆重量将无法承受。在电缆中增加冷却管，并在枪头接插件处形成一个闭合回路，通过冷却液不断循环，降低电缆及枪头的温度，在保持较小的导体截面积的情况下提高电缆的载流量，是直流快速充电站充电枪的很好解决方法。目前技术中，还没有专用于充电枪及电缆配套冷却使用的紧凑型冷却装置。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种用于直流大功率快速充电站的充电枪冷却装置，本装置为大功率充电枪及电缆配套冷却系统，本装置能够最大限度地将充电枪在充电过程中的热量除去，或消散充电时枪头接触件及线缆的热量，降低热阻，最大限度地提高冷却液介质有效性，并最大限度地减小换热器的尺寸，使整个装置最小化。

本发明的技术方案如下：

一种用于直流大功率快速充电站的充电枪冷却装置，包括波纹翅片管式换热单元、多风机组冷却单元、冷却液储液箱及循环水泵单元，其中，所述冷却液储液箱及循环水泵单元通过冷却液循环管道连接波纹翅片式换热单元，在冷却液循环管道上设有与充电枪冷路管道连接的进出接口，所述多风机组冷却单元设置于波纹翅片管式换热单元一侧用于波纹翅片管式换热单元的散热。

所述波纹翅片式换热单元包括框体、以及设置于框体内的换热器芯体，其中所述换热器芯体包括沿高度方向设置的多层铝合金波纹式翅片、以及垂直插入在多层铝合金波纹式翅片之间的多排换热器铜管。

所述铝合金波纹式翅片厚度为0.15mm，翅片节距为1.8mm，换热器铜管迎风面排管为10根，空气流动方向排管为6排，迎风面上管中心距为25mm。

所述框体包括上框式封板、下框式封板、u型框式风机固定结构件，所述换热器芯体置于下框式封板、下框式封板之间，所述多风机组冷却单元安装于框式风机固定结构件一侧。

所述风机组冷却单元采用多个风机结构，多个风机沿高度方向依次设置。。

所述冷却液储液箱及循环水泵单元包括储液箱、安装于储液箱的多级浸入式高压水泵，在储液箱上设有注液孔、排污孔、嵌入式透明液位指示器或液位传感器。

所述高压水泵和储液箱之间设有密封圈。

所述冷却液循环管道包括冷却液进液管、冷却液出液管，其中所述冷却液进液管一端与波纹翅片管式换热单元的出液口相连，另一端连接储液箱，所述冷却液出液管一端与波纹翅片管式换热单元的进液口相连，另一端设置有进液口双歧二分管接口，所述高压水泵连接有出液口双歧二分管接口，其中进液口双歧二分管接口用于与充电枪电缆冷却管和充电枪插头接触件冷却管出液口相连，出液口双歧二分管接口用于与充电枪电缆冷却管和充电枪插头接触件冷却管进液口相连。

所述冷却液出液管的管道上设有温度传感器。

所述冷却装置使用的冷却液为油或水。

本发明的有益效果：

1、本发明提供了一种成本低、高效率、结构紧凑的快速直流大功率充电站充电枪冷却系统的冷却装置，保证汽车在快速充电时安全性及可靠性。

2、本发明中冷却液通过循环水泵加压流经翅管式换热单元，由风机组冷却单元提供加压风量，将来自充电枪头及充电枪线缆的热量带走并除去，冷却的液回到冷却液储液箱及循环水泵单元，循环往复，达到充电枪头及线缆的快速高效率冷却。

3、本发明的换热器芯体结构紧凑合理，通过合理的布局使得装置整体结构紧凑、占用空间小，且具有良好的散热效果。

4、本发明的采用框体式结构实现换热器芯体、多风机组冷却单元的固定安装，装置结构紧凑，整体体积小，装配和维护方便。

5、本发明设计的循环管道能够实现与充电枪的快速连接，液冷管道上的双岐二分流出口的设计，可分别为一把充电枪的枪头接插件提供冷却液，同时还能为充电枪电缆提供冷却液，还可以包括扩展到一台本装置提供二个充电枪冷却的目的。

附图说明

附图1为本发明总体结构示意图；

附图2为本发明换热器芯体布置方式示意图；

附图3为本发明风机组冷却单元安装方式示意图；

附图4为本发明冷却液储液箱及循环水泵单元、冷却循环管道示意图；

附图5为本发明储液箱结构示意图。

附图中所示标号：1、波纹翅片管式换热单元；2、多风机组冷却单元、3、冷却液循环管道；4、冷却液储液箱及循环水泵单元、11、下框式封板；12、铝合金波纹式翅片；13、上框式封板；14、换热器铜管；15、框式风机固定结构件；21、风机；31、管道卡件；32、温度传感器；33、冷却液出液管；34、进液口双歧二分管接口；35、出液口双歧二分管接口；36、冷却液进液管；41、高压水泵；42、储液箱；43、密封圈；44、储液箱液位指标器；45、注液孔；46、排位孔；47、回液接口。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1～5所示：

图1示出了本发明的总装结构示意图，主要包括波纹翅片管式换热单元1、多风机组冷却单元2、冷却液储液箱及循环水泵单元4，其中，冷却液储液箱及循环水泵单元4通过冷却液循环管道3连接波纹翅片式换热单元1，多风机组冷却单元2设置于波纹翅片管式换热单元1一侧用于波纹翅片管式换热单元的散热1。在本发明中，通过冷却液储液箱及循环水泵单元4的高压水泵41实现冷却液的循环，将充电枪连接到冷却液循环管道3后，通过波纹翅片管式换热单元1配合多风机组冷却单元2共同完成散热。高压水泵41选用浸入式高压水泵，冷却液可采用油或水或其它能够冷却的介质。为了保证冷却有一定的流速和压力到达需液冷的充电枪头及整个充电枪的电缆将热量带走，水泵的选择通过设计计算选型，需要注意到冷却的温度，流速，管道流阻，冷却液的粘度等因素计算来选择水泵的型号。

图2、图3中所示，为本发明的波纹翅片管式换热单元1、多风机组冷却单元2的结构示意图。其中上框式封板13、下框式封板11为换热器上下二头框式封板，其功能是将换热器芯体与图3的风机组合体间连接固定，材料为镀锌钢板。换热器铜管14，用直径内螺纹管，换热面积和效率比内径为光滑管提高20％。换热器铝合金波纹式翅片12，选用的翅片厚度0.15mm的波纹形整张铝制套片。翅片节距1.8mm，迎风面上管中心距25mm，管簇排列采用正三角形叉排。通过计算，迎风面排管为10根，空气流动方向排管为6排，取风速为2m/s，换热容量达到1500w，满足设计要求。

本发明中，框式风机固定结构件15，其作用一是固定风机21，二是与换热器芯体的上框式封板13、下框式封板11进行固定连接，风机21的产生的风量能全部对准换热器芯体，并达到风量不对外泄漏，风机21能最大有效地吹过换热器芯体，将热量带走。三是框式风机固定结构件15与本装置底板固定，形成一体化，结构件采用2.5mm不锈板加工制作。在本发明中，采用三台风机21，在高度方向上依次设置，为了达到换热量的要求，风机21选用￠130轴流风机，功率45w交流220v，风量200m3/h,风压80par。

如图4、5所示，本发明中，储液箱42采用不锈钢板焊接而成，其中箱体上面分别设置注液孔45和回液接口47，箱体下面设置排污孔46，其与高压水泵41连接法兰处安装乙丙橡胶密封圈43，防止冷却液泄漏。

本发明的冷却液循环管道3，包括冷却液进液管36和冷却液出液管33，冷却液进液管36一端与换热器出液口相连，另一端进入储液箱42，为低温液口。冷却液出液管33一端与换热器进液口连接，另一端与充电枪回液管连接，为高温液口。储液箱液位指标器44可采用嵌入式透明液位指示器或带信号的液位传感器，管道式温度传感器32，测量充电枪的回液温度。

在本发明的冷却液循环管道3上，出液口双歧二分管接口35，一端与高压水泵41出口法兰连接，另一端双歧二分管口分别与充电电缆冷却管和充电枪插头接触件冷却管进液口连接，进入的冷却液为低温形态。进液口双歧二分管接口34，其一端端与换热器进口连接，另一端双歧二分管口分别与充电枪电缆冷却管和充电枪插头接触件冷却管出液口相连，进入的冷却液为高温形态。管道卡件31起固定作用，管道采用直径铜管，连接处高温焊接，完成后气压测试，10kg压力保持1小时，无泄漏。

在本发明的冷却液循环系统中，在高压水泵41的压力下将冷却液送到充电枪冷路管道中，将充电枪接插件和电缆的热量带到换热器中，通过换热器将热量传出。储液箱42中水位高低到限值时，传感器或指示器将会液位信号指示或并传送给上位控制器，达到指示液位的目的。