一种液冷充电系统及使用方法与流程

本发明涉及充电桩技术领域，特别指一种液冷充电系统及使用方法。

背景技术：

随着新能源电动汽车的快速发展，电动汽车不断更新换代，蓄电池技术也不断突破，使得电动汽车的续航里程不断增加；随着续航里程的增加，大功率快速充电已然成为电动汽车未来的发展方向。然而，传统的充电桩在提升充电功率的同时，也导致充电枪的发热量增加，这无疑增大了电动汽车充电时的危险系数。

因此，如何提供一种液冷充电系统及使用方法，实现动态调节充电桩的温度以及功率，进而提高电动汽车充放电的安全性，成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种液冷充电系统及使用方法，实现动态调节充电桩的温度以及功率，进而提高电动汽车充放电的安全性。

第一方面，本发明提供了一种液冷充电系统，包括：

一个液冷充电桩；

一个dcdc转换器，与所述液冷充电桩连接；

一个工控机，与所述液冷充电桩连接；

所述液冷充电桩包括：

一个处理器，与所述dcdc转换器以及工控机连接；

一个继电器，与所述dcdc转换器连接；

一个熔断器，与所述继电器连接；

至少一个充电枪，分别与所述熔断器以及处理器连接；

一个绝缘检测仪，一端与所述处理器连接，另一端与所述dcdc转换器以及继电器连接；

一个电表，一端与所述处理器连接，另一端与所述熔断器以及充电枪连接；

一个液冷机组，与所述处理器连接；

一根液冷管，两端分别与所述液冷机组的出水口以及回水口连通，并环绕所述充电枪；

一个传感器组，与所述处理器连接；

一个显示屏，与所述处理器连接；

一个声光报警器，与所述处理器连接；

一个急停开关，与所述处理器连接；

至少一个读卡器，与所述处理器连接。

进一步地，所述液冷机组设有至少一风扇。

进一步地，所述dcdc转换器为双向dcdc转换器；

所述继电器为无极性继电器；

所述电表为双向计量电表。

进一步地，所述传感器组包括：

至少一个温度传感器，与所述处理器连接，并设于所述充电枪内；

至少一个水浸传感器，与所述处理器连接；

至少一个行程开关，与所述处理器连接。

进一步地，所述显示屏为触摸显示屏；

所述读卡器为射频读卡器。

第二方面，本发明提供了一种液冷充电系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤s10、充电枪与电动汽车建立连接后，处理器获取用户的账户数据，并发送给工控机；

步骤s20、处理器通过显示屏接收用户设置的充放电截止条件；

步骤s30、处理器通过绝缘检测仪对回路进行绝缘检测；

步骤s40、处理器通过充电器与电动汽车进行交互，获取电动汽车的充放电参数，并基于所述充放电参数控制dcdc转换器的输出功率给电动汽车充放电；

步骤s50、处理器通过温度传感器实时采集充电枪的温度值，基于所述温度值控制液冷机组对充电枪进行散热；

步骤s60、充放电满足所述充放电截止条件时，处理器关闭dcdc转换器，向工控机发送充放电完成指令，工控机基于接收的所述充放电完成指令扣减账户数据中的账户余额。

进一步地，所述步骤s10具体为：

充电枪与电动汽车建立连接后，处理器通过读卡器读取射频卡的账户数据，或者通过显示屏显示二维码，用户通过手机扫描所述二维码与液冷充电桩建立连接，进而获取账户数据，并将所述账户数据发送给工控机；所述账户数据至少包括姓名、身份证号码、手机号码、账户余额。

进一步地，所述步骤s20中，所述充放电截止条件为充放电时长或者充放电电量。

进一步地，所述步骤s40中，所述充放电参数至少包括单体电芯最高允许充电电压、动力电池系统最高允许充电总电压、单体电芯最高允许充电电流、动力电池系统最高允许充电电流、单体电芯最高允许温度、单体电芯当前电压、动力电池系统当前电压以及soc。

进一步地，所述步骤s50具体包括：

步骤s51、处理器创建一第一温度阈值、一第二温度阈值以及一第三温度阈值；所述第二温度阈值大于第三温度阈值，并小于所述第一温度阈值；

步骤s52、处理器通过温度传感器实时采集充电枪的温度值，判断所述温度值是否超过第一温度阈值，若是，则关闭dcdc转换器，停止电动汽车的充放电，工控机基于实际充电量扣减所述账户数据中的账户余额，并结束流程；若否，则进入步骤s53；

步骤s53、处理器判断所述温度值是否超过第二温度阈值，若是，则动态控制液冷机组的运行功率以及风扇的转速对充电枪进行散热，降低dcdc转换器的输出功率，并进入步骤s60；若否，则动态控制液冷机组的运行功率以及风扇的转速对充电枪进行散热，并进入步骤s60。

本发明的优点在于：

1、通过设置所述集成风扇的液冷机组、液冷管以及温度传感器，所述液冷管环绕充电枪，所述温度传感器设于充电枪内，所述处理器通过温度传感器实时检测充电枪的温度值，并基于监测的温度值实时动态调整所述液冷机组的运行功率以及风扇的转速，将所述充电枪的温度值维持在预设的温度区间内，若所述充电枪的温度过高，还可降低所述dcdc转换器的输出功率，已达到降温的目的，即实现动态调节充电桩的温度以及功率，避免温度过高，进而极大的提高了电动汽车充放电的安全性。

2、通过设置所述液冷机组以及液冷管进行液冷散热，极大的提升了散热的效率，使得所述充电枪能够使用直径更小的线束，进而减轻重量，提升用户的使用体验。

3、通过设置所述dcdc转换器为双向dcdc转换器，所述继电器为无极性继电器，所述电表为双向计量电表，即所述液冷充电桩能够进行双向的充电和放电功能，扩展了所述液冷充电桩的应用场景。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种液冷充电系统的电路原理框图。

图2是本发明一种液冷充电系统的使用方法的流程图。

标记说明：

100-一种液冷充电系统，1-液冷充电桩，2-dcdc转换器，3-工控机，11-处理器，12-继电器，13-熔断器，14-充电枪，15-绝缘检测仪，16-电表，17-液冷机组，18-传感器组，19-显示屏，20-声光报警器，21急停开关，22-读卡器，171-风扇，181-温度传感器，182-水浸传感器，183-行程开关。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：设置液冷机组17、液冷管、风扇171以及温度传感器181，液冷管环绕充电枪14，温度传感器181设于充电枪14内，结合液冷散热和风冷散热，处理器11通过温度传感器181实时检测充电枪14的温度值，并基于监测的温度值动态调整液冷机组17的运行功率以及风扇171的转速，动态调整dcdc转换器2的输出功率，进而将充电枪14的温度值维持在预设的温度区间内，以实现动态调节充电系统100的温度以及功率，进而提高电动汽车充电的安全性。

请参照图1至图2所示，本发明一种液冷充电系统100的较佳实施例，包括：

一个液冷充电桩1；

一个dcdc转换器2，与所述液冷充电桩1连接，用于对直流电源进行功率转换；

一个工控机3，与所述液冷充电桩1连接，用于接收所述读卡器22从射频卡读取的账户数据进行计费操作；

所述液冷充电桩1包括：

一个处理器11，与所述dcdc转换器2以及工控机3连接；用于控制所述dcdc转换器2以及液冷机组17的输出功率，控制所述绝缘检测仪15、风扇171、显示屏19以及声光报警器20的工作，接收所述电表16、传感器组18、急停开关21以及读卡器22的触发信号等，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的处理器即可，并不限于何种型号，例如st公司的stm32f103系列的mcu，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；

一个继电器12，与所述dcdc转换器2连接，用于通断充电回路；

一个熔断器13，与所述继电器12连接，当功率过大时自动熔断，用于保护充电回路；

至少一个充电枪14，分别与所述熔断器13以及处理器11连接，用于连接电动汽车，给电动汽车进行充电并进行信息交互；

一个绝缘检测仪15，一端与所述处理器11连接，另一端与所述dcdc转换器2以及继电器12连接，用于对充电回路进行绝缘检测，以提升充电安全性；

一个电表16，一端与所述处理器11连接，另一端与所述熔断器13以及充电枪14连接，用于计量充电或者放电的电量；

一个液冷机组17，与所述处理器11连接，用于对所述液冷管内的冷却液进行循环冷却，可通过功率调整(冷却液的流速)以控制冷却效率，进而达到节约能量的目的，即不必一直处于满功率运行状态，可基于所述充电枪14的温度值进行动态调整；

一根液冷管(未图示)，两端分别与所述液冷机组17的出水口以及回水口连通，并环绕所述充电枪14，用于输送冷却液给所述充电枪14进行降温；

一个传感器组18，与所述处理器11连接；

一个显示屏19，与所述处理器11连接，用于操作所述液冷充电系统100，并显示所述液冷充电系统100的运行状态，电动汽车的充电电流、充电电压、soc等数据；

一个声光报警器20，与所述处理器11连接，用于所述处理器11通过温度传感器181监测到温度过高，或者通过所述水浸传感器182监测到有水时发出警报；

一个急停开关21，与所述处理器11连接，用于紧急停止所述液冷充电系统100的运行；

至少一个读卡器22，与所述处理器11连接，用于读取用户的射频卡(未图示)进行充电计费。

所述液冷机组17设有至少一风扇171，用于给所述液冷充电系统100进行风冷散热。

所述dcdc转换器2为双向dcdc转换器，支持350kw，500a的输出，以满足电动汽车大功率充电的需求，达到快速充电的目的；

所述继电器12为无极性继电器；

所述电表16为双向计量电表。

通过设置所述dcdc转换器2为双向dcdc转换器，所述继电器12为无极性继电器，所述电表16为双向计量电表，即所述液冷充电系统100能够进行双向的充电和放电功能，扩展了所述液冷充电系统100的应用场景。

所述传感器组18包括：

至少一个温度传感器181，与所述处理器11连接，并设于所述充电枪14内，用于采集所述充电枪14的温度；

至少一个水浸传感器182，与所述处理器11连接，用于监测所述液冷充电系统100是否进水；

至少一个行程开关183，与所述处理器11连接。

所述显示屏19为触摸显示屏，便于操作所述液冷充电系统100；

所述读卡器22为射频读卡器。

本发明一种液冷充电系统的使用方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤s10、充电枪与电动汽车建立连接后，处理器获取用户的账户数据，并发送给工控机；

步骤s20、处理器通过显示屏接收用户设置的充放电截止条件，即接收用户的充放电需求；

步骤s30、处理器通过绝缘检测仪对回路进行绝缘检测，避免充放电过程中出现漏电的情况，极大的提升了充放电的安全性；

步骤s40、处理器通过充电器与电动汽车进行交互，获取电动汽车的充放电参数，并基于所述充放电参数控制dcdc转换器的输出功率给电动汽车充放电；

步骤s50、处理器通过温度传感器实时采集充电枪的温度值，基于所述温度值控制液冷机组对充电枪进行散热；

所述第一温度阈值优选为90℃，所述第二温度阈值优选为80℃，所述第三温度阈值优选为60℃。

步骤s60、充放电满足所述充放电截止条件时，处理器关闭dcdc转换器，向工控机发送充放电完成指令，工控机基于接收的所述充放电完成指令扣减账户数据中的账户余额。

所述步骤s10具体为：

充电枪与电动汽车建立连接后，处理器通过读卡器读取射频卡的账户数据，或者通过显示屏显示二维码，用户通过手机扫描所述二维码与液冷充电桩建立连接，进而获取账户数据，并将所述账户数据发送给工控机；所述账户数据至少包括姓名、身份证号码、手机号码、账户余额。

所述步骤s20中，所述充放电截止条件为充放电时长或者充放电电量。

所述步骤s40中，所述充放电参数至少包括单体电芯最高允许充电电压、动力电池系统最高允许充电总电压、单体电芯最高允许充电电流、动力电池系统最高允许充电电流、单体电芯最高允许温度、单体电芯当前电压、动力电池系统当前电压以及soc。

所述步骤s50具体包括：

步骤s51、处理器创建一第一温度阈值、一第二温度阈值以及一第三温度阈值；所述第二温度阈值大于第三温度阈值，并小于所述第一温度阈值；

步骤s52、处理器通过温度传感器实时采集充电枪的温度值，判断所述温度值是否超过第一温度阈值，若是，则关闭dcdc转换器，停止电动汽车的充放电，工控机基于实际充电量扣减所述账户数据中的账户余额，并结束流程；若否，则进入步骤s53；

步骤s53、处理器判断所述温度值是否超过第二温度阈值，若是，则动态控制液冷机组的运行功率以及风扇的转速对充电枪进行散热，降低dcdc转换器的输出功率，并进入步骤s60；若否，则动态控制液冷机组的运行功率以及风扇的转速对充电枪进行散热，并进入步骤s60。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过设置所述集成风扇的液冷机组、液冷管以及温度传感器，所述液冷管环绕充电枪，所述温度传感器设于充电枪内，所述处理器通过温度传感器实时检测充电枪的温度值，并基于监测的温度值实时动态调整所述液冷机组的运行功率以及风扇的转速，将所述充电枪的温度值维持在预设的温度区间内，若所述充电枪的温度过高，还可降低所述dcdc转换器的输出功率，已达到降温的目的，即实现动态调节充电桩的温度以及功率，避免温度过高，进而极大的提高了电动汽车充放电的安全性。

2、通过设置所述液冷机组以及液冷管进行液冷散热，极大的提升了散热的效率，使得所述充电枪能够使用直径更小的线束，进而减轻重量，提升用户的使用体验。

3、通过设置所述dcdc转换器为双向dcdc转换器，所述继电器为无极性继电器，所述电表为双向计量电表，即所述液冷充电桩能够进行双向的充电和放电功能，扩展了所述液冷充电桩的应用场景。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。