以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法与流程

本发明涉及电动汽车直流充电站中充电电缆冷却的技术领域，特别是以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法。

背景技术：

随着能源和环保的要求，电动汽车的普及不断扩大，对汽车充电速度的要求也越来越高。传统的充电电缆受发热的影响，不带冷却系统，充电电流较低，充电时间长，而且当电缆温度超过使用温度时，必须停止充电，待冷却后方可继续充电。目前市场上充电有快充和慢充两种方式，快充一般时间在1~2个小时，慢充一般时间在5~8个小时，大大降低了使用者的接受度，严重影响了电动汽车的推广和普及，因此要求充电枪必须能实现快速充电。则提高充电电流是必然，大功率充电枪及电缆，充电电流很大，会在短时间内产生更多的热量，使导体温度迅速升高，因此对充电电缆的冷却，是充电电缆实现快速充电的保障。

目前国内、国际上正在研发的方法是用低温冷却液冷却，尚未普及市场。由于在使用过程中经常扭转、碰撞，甚至是碾压，冷却液冷却方式还存在如下问题：水溶液导电性：蒸馏水水溶液理论状态是不导电，但是在安装、流动过程中难免会有杂质混入，这样触电、短路就存在潜在隐患。安全隐患：冷却液若发生泄漏可能会发生触电、火灾、短路、过载等潜在隐患。必须有相应的应急预案、消防与报警装置等控制系统，增加了人力和物力成本。使用寿命：导体长期浸泡在冷却液中而且在强电流的作用下，存在腐蚀加剧、电阻变化等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高充电电缆的充电电流，可将普通充电时间缩短至5~10分钟内，实现快速充电；并解决冷却液冷却存在的安全隐患、使用寿命等问题，确保充电电缆长期安全、稳定运行的以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法，该方法采用直接混合式循环冷却系统，直接混合式循环冷却系统包括液氮储罐、缓冲罐、气体控制阀、自封式快速接头i、自封式快速接头ii、充电电缆、循环压缩机、空冷器、混合器和低温液体控制阀，所述充电电缆内敷设有冷却管，所述循环压缩机的出口端与空冷器的入口端连接，空冷器的出口端与混合器的进口端a连接，液氮储罐的出口端与混合器的进口端b之间连接有低温液体控制阀，混合器的出口端c与缓冲罐的入口端连接，缓冲罐的出口端与冷却管的入口端之间依次连接有气体控制阀和自封式快速接头i，冷却管的出口端与循环压缩机的入口端之间连接有自封式快速接头ii，所述循环压缩机的入口端还连接有排气控制阀，所述直接混合式循环冷却系统包括多根并列设置的充电电缆，每根充电电缆内均敷设有冷却管，每根冷却管的入口端与缓冲罐的出口端之间均依次连接有自封式快速接头i和气体控制阀，每根冷却管的出口端与循环压缩机的入口端之间均连接有自封式快速接头ii，该方法包括以下步骤：

s1、打开循环压缩机，循环压缩机将外部空气压缩，压缩后空气依次经空冷器、进口端a进入混合器内，同时打开气体控制阀和低温液体控制阀，液氮储罐内的液氮从其底部流出并依次经低温液体控制阀、进口端b进入混合器中，在混合器中液氮释放冷量并与空气发生热交换，混合后得到温度为-40～-35℃的干空气；

s2、干空气依次经出口端c、缓冲罐、气体控制阀和自封式快速接头i进入冷却管中，冷却管与充电电缆发生热交换，充电电缆被低温干空气冷却，而干空气吸收充电电缆的释放的热量后升温至-5℃~50℃；

s3、升温后干空气从自封式快速接头ii流出，流出后一部分排气控制阀排放到大气中，而另一部分部分干空气进入循环压缩机内，循环压缩机将干空气增压至0.8mpa，增压后泵入空冷器内，空冷器将干空气冷却至50℃以下，最后回到混合器完成循环。

所述缓冲罐和混合器均可由混合缓冲罐代替。

所述液氮储罐也可用液空罐替换。

本发明具有以下优点：

1、本发明解决充电电缆的快速充电问题，将普通充电时间从1~2个小时缩短至5~10分钟内，实现快速充电；

2、氮气或干空气是洁净的气体，即使泄露也不污染环境；氮气或干空气均不导电，即使泄露也不存在触电、火灾等安全隐患；氮气或干空气在所处环境下，对冷却铜管、绝缘材料、导电金属均无腐蚀性，提高了使用寿命；确保电缆长期安全、稳定运行，为实现快速充电提供充分保障；

3、实现大功率快速充电，促进电动汽车的推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法，该方法采用直接混合式循环冷却系统，直接混合式循环冷却系统包括液氮储罐1、缓冲罐3、气体控制阀4、自封式快速接头i5、自封式快速接头ii15、充电电缆6、循环压缩机8、空冷器9、混合器10和低温液体控制阀11，所述充电电缆6内敷设有冷却管16，所述循环压缩机8的出口端与空冷器9的入口端连接，空冷器9的出口端与混合器10的进口端a连接，液氮储罐1的出口端与混合器10的进口端b之间连接有低温液体控制阀11，混合器10的出口端c与缓冲罐3的入口端连接，缓冲罐3的出口端与冷却管16的入口端之间依次连接有气体控制阀4和自封式快速接头i5，冷却管16的出口端与循环压缩机8的入口端之间连接有自封式快速接头ii15，所述循环压缩机8的入口端还连接有排气控制阀7，所述直接混合式循环冷却系统包括多根并列设置的充电电缆6，每根充电电缆6内均敷设有冷却管16，每根冷却管16的入口端与缓冲罐3的出口端之间均依次连接有自封式快速接头i5和气体控制阀4，每根冷却管16的出口端与循环压缩机8的入口端之间均连接有自封式快速接头ii15，所述缓冲罐3和混合器10均可由混合缓冲罐代替，所述液氮储罐1也可用液空罐替换，如图1所示，该方法包括以下步骤：

s1、打开循环压缩机8，循环压缩机8将外部空气压缩，压缩后空气依次经空冷器9、进口端a进入混合器10内，同时打开气体控制阀4和低温液体控制阀11，液氮储罐1内的液氮从其底部流出并依次经低温液体控制阀11、进口端b进入混合器10中，在混合器10中液氮释放冷量并与空气发生热交换，混合后得到温度为-40～-35℃的干空气；

s2、干空气依次经出口端c、缓冲罐3、气体控制阀4和自封式快速接头i5进入冷却管16中，冷却管16与充电电缆6发生热交换，充电电缆6被低温干空气冷却，而干空气吸收充电电缆6的释放的热量后升温至-5℃~50℃；

s3、升温后干空气从自封式快速接头ii15流出，流出后一部分排气控制阀7排放到大气中，而另一部分部分干空气进入循环压缩机8内，循环压缩机8将干空气增压至0.8mpa，增压后泵入空冷器9内，空冷器9将干空气冷却至50℃以下，最后回到混合器10完成循环。因此该方法解决了传统用冷却液冷却存在的安全隐患，存在使用寿命短的问题，确保充电电缆长期安全、稳定运行。

技术特征：

技术总结
本发明公开了以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法，S1、打开循环压缩机（8），循环压缩机（8）将外部空气压缩，压缩后空气依次经空冷器（9）、进口端A进入混合器（10）内，在混合器（10）中液氮释放冷量并与空气发生热交换，混合后得到温度为‑40～‑35℃的干空气；S2、干空气依次经出口端C、缓冲罐、气体控制阀和自封式快速接头I进入冷却管中，冷却管与充电电缆发生热交换，充电电缆被低温干空气冷却，而干空气吸收充电电缆的释放的热量后升温至‑5~50℃。本发明的有益效果是：提高充电电缆的充电电流，可将普通充电时间缩短至5~10分钟内，实现快速充电；并解决冷却液冷却存在的安全隐患、使用寿命等问题，确保充电电缆长期安全。

技术研发人员：张军;程源;杨和平;邹建
受保护的技术使用者：成都深冷液化设备股份有限公司
技术研发日：2018.09.10
技术公布日：2019.02.12