CN104684358B - 地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，包括发射盘、充电主机机芯、散热循环装置和制冷循环装置，该散热系统除了制冷循环装置中的散热部件置于地面上方外，其它均置于地面下方，其中散热循环装置对充电主机机芯进行散热，制冷循环装置对散热循环装置内部的循环液进行制冷降温；制冷循环装置中第二蒸发器置于散热循环装置的容纳腔内，用于对充电主机机芯进行除湿；发射盘内置散热管，与散热循环装置连接，对发射盘进行散热。本申请采用散热循环装置和制泠循环装置两种散热方式满足大功率工作需求，可在不同温度的地区保证地埋式电动汽车无线充电装置高效、安全、可靠的工作。

Description

地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统

技术领域

本申请涉及电动汽车无线充电领域，尤其涉及一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统。

背景技术

随着地球石油资源的逐渐枯竭，以及地球环境污染的加剧，汽车作为主要污染源之一，在给人们生活带来方便的同时，其对环境的污染也不容忽视。为了减少汽车对环境的污染，电动汽车以其绿色环保在人们生活中的应用越来越广泛，电动汽车的推广对解决能源问题和环境问题具有很大的帮助。

目前电动汽车的充电方式多采用有线式，即采用导线将充电桩与电动汽车的蓄电设备连接，采用有线式对电动汽车进行充电，具有安全性低，便捷性差等特点，因此，采用无线充电的方式对电动汽车进行充电，对电动汽车的推广具有重要意义。在申请号为201410854710.0的专利中，发明人申请了一种地埋式电动汽车无线充电散热装置，采用循环原理对地埋式电动汽车无线充电装置进行散热，该散热装置的热量采用热传递通过土壤散发出去，在大功率工作状态下或高温地区，需要的冷却液箱体积较大，且无法解决电动汽车无线充电的发射盘在工作过程中的散热问题。

发明内容

本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，包括发射盘、充电主机机芯、散热循环装置，和制冷循环装置；发射盘与充电主机机芯连接；散热循环装置与充电主机机芯热接触；制冷循环装置与散热循环装置内循环液热接触；发射盘包括发射线圈和隔磁片；发射线圈包括散热管，散热管与散热循环装置连接，散热循环装置内的循环液流经散热管，用于对发射线圈进行散热；隔磁片置于发射线圈与充电主机机芯之间，用于进行对充电主机机芯进行磁场屏蔽。

上述发射线圈由导线螺旋缠绕而成；导线包括线芯、绝缘层和散热管；散热管为中空的管状结构，散热管的管壁由绝缘材料制成；线芯由两股或两股以上漆包线并联而成；发射线圈的直径根据功率进行设定。

上述导线包括由内而外依次放置的散热管、线芯和绝缘层，线芯覆盖于散热管外侧，绝缘层覆盖于线芯外侧。

上述导线包括由内而外依次放置的线芯、散热管和绝缘层，散热管覆盖于线芯外侧，绝缘层覆盖于散热管外侧。

上述导线包括由内而外依次放置的线芯和绝缘层，绝缘层覆盖于线芯外侧；散热管置于绝缘层外侧，与绝缘层热接触。

上述线芯与充电主机机芯电连接。

上述散热循环装置采用循环液在散热循环装置内部流动，用于对一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统的充电主机机芯进行循环散热；散热循环装置与土壤热接触，散热循环装置的热量通过土壤进行热传递。

上述散热循环装置包括容纳腔、隔热层、循环管、支撑盖板、冷却液箱、循环泵、散热器和储液桶；容纳腔为上端开口的柱体结构；隔热层采用隔热材料制成，隔热层覆盖于容纳腔柱体结构的外侧；支撑盖板覆盖于容纳腔柱体结构的上端，支撑盖板与容纳腔和隔热层接触，形成一密闭腔体；充电主机机芯置于密闭腔体内部，散热器与充电主机机芯热接触；循环管为循环管状结构，循环管缠绕于隔热层外壁上，循环管管壁采用导热材料制成，循环管内部具有循环液；冷却液箱内部具有冷却液，循环管置于冷却液箱的冷却液内；循环管内的循环液在循环泵的带动下循环流动，循环液通过散热器，对散热器进行降温；冷却液箱的外壁采用导热材料制成，冷却液箱与大地热接触，冷却液的热量通过外壁传递到大地。

上述制冷循环装置包括第一蒸发器、第二蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀；第一蒸发器、第二蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀依次串联，且节流阀与第一蒸发器连接；第一蒸发器置于储液桶内，第一蒸发器吸收储液桶内循环液的热量，对循环液进行降温；第二蒸发器、压缩机和节流阀置于容纳腔内，第二蒸发器用于对容纳腔进行除湿。

上述散热器、循环泵、储液桶、循环管与散热管依次循环串联，散热器一端与循环泵的一端连接，循环泵的另一端与储液桶的一端连接，储液桶的另一端与循环管的一端连接，循环管的另一端与散热管的一端连接，散热管的另一端与散热器的另一端连接。

本申请的有益效果是：本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，包括发射盘、充电主机机芯、散热循环装置和制冷循环装置，该散热系统除了制冷循环装置中的散热部件冷凝器置于地面上方外，其它均置于地面下方，其中散热循环装置对充电主机机芯进行散热，制冷循环装置对散热循环装置内部的循环液进行制冷降温；制冷循环装置中第二蒸发器置于散热循环装置的容纳腔内，用于对充电主机机芯进行除湿除潮；发射盘内置散热管，与散热循环装置连接，对发射盘进行散热。本申请采用散热循环装置和制冷循环装置两种散热方式满足大功率工作需求，可在不同温度的地区保证地埋式电动汽车无线充电装置高效、安全、可靠的工作。

附图说明

图1为本申请一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统实施例结构示意图；

图2为本申请实施例导线螺旋缠绕示意图；

图3为发射线圈与接收线圈磁力线示意图；

图4为具有隔磁片的发射线圈与接收线圈磁力线示意图；

图5为本申请一种实施例导线结构示意图；

图6为本申请另一种实施例导线结构示意图；

图7为本申请第三种实施例导线结构示意图；

图8为本申请第四种实施例导线结构示意图；

图9为本申请第五种实施例导线结构示意图；

图10为本申请实施例散热循环装置结构示意图；

图11为本申请实施例散热管与散热循环装置连接原理示意图；

图12为本申请实施例制冷循环装置原理示意图；

图13为本申请一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统安装示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，如图1所示，包括发射盘1、充电主机机芯2、散热循环装置3和制冷循环装置4；发射盘1和散热循环装置3分别与充电主机机芯2连接；制冷循环装置4与散热循环装置3热接触，用于对散热循环装置3内部的循环液进行制冷降温；发射盘1包括发射线圈11和隔磁片12；发射线圈11包括散热管113，散热管113与散热循环装置3连接，散热循环装置3内的循环液流经散热管113，用于对发射线圈11进行散热。

电动汽车无线充电的发射盘1一般置于可进行电动汽车无线充电的固定停车位的路面下方。通电导体周围会产生磁场，因此非车辆端的发射线圈11通电后，可将电信号转换为磁信号；根据电磁感应原理，在闭合导体内的磁通量发生变化时，导体上就会产生感应电流，利用该原理，车辆端的接收线圈将接收到的磁信号转换为电信号。当进行电动汽车的无线充电时，若工作频率为20kHz，充电功率约为20～30kw，在非车辆端的发射线圈11和车辆端的接收线圈之间磁场强度较强，若不对磁路进行屏蔽，电动汽车无线充电发射盘1的磁场将会对非车辆端的无线充电装置造成电磁干扰，影响非车辆端无线充电装置的工作效率，严重的情况下会造成器件的损坏，使其不能正常工作，因此在不需要磁场通过的磁路上对干扰磁场进行屏蔽是非常必要的。

当磁场频率低于100kHz时，磁场的屏蔽措施主要有赖于高磁导率材料所起到的磁场短路作用，利用铁氧体材料的高磁导率特性对干扰磁场进行磁场短路。电场有电力线，磁场有磁力线，磁力线通过的路径称为磁路，磁路与电路有类似的特征。磁路具有磁阻，磁阻与磁路的长短、磁路的截面积及相对磁导率有关。相对磁导率是指金属的磁导率与空气的磁导率之此。磁导率越大，磁阻就越小，磁通主要选择通过高磁导率的材料。如果磁场中存在高磁导率的磁场通路，则磁通相对通过周围空气的部分就大为减小，使得周围空气的磁场干扰也同时大为减少，图3为发射线圈11与接收线圈磁力线示意图；图4为具有隔磁片12的发射线圈11与接收线圈磁力线示意图；如图4所示，当对发射线圈11与接收线圈分别设置隔磁片12时，磁力线在隔磁片12中发生折射而改变了磁路，即磁力线无法穿越隔磁片12对待屏蔽设备造成磁场干扰，从而对待屏蔽设备起到了磁场屏蔽的作用。具体而言，在本实施例中，采用铁氧体材料制成的隔磁片12置于发射线圈11与充电主机机芯2之间，用于进行对充电主机机芯2进行磁场屏蔽。上述充电主机机芯2的结构在申请号为201410856362.0的专利申请文件中已进行阐述，此处不再赘述。

当高频电流在导体中通过时，随着与导体表面的距离逐渐增加，导体内的电流密度呈指数递减，即导体内的电流会集中在导体的表面。从与电流垂直的横切面来看，导体的中心部分电流强度基本为零，即几乎没有电流流过，只有在导体边缘的部分会有电流。简单而言就是电流集中在导体的皮肤部分，所以称之为集肤效应。产生这种效应的原因主要是变化的电磁场在导体内部产生了涡旋电场，与原来的电流相抵消。显然在高频应用中如果只用一根导线因其表面积相对较小，那么电流利用率就会大大降低，使导线发热严重或信号衰减量增大，这显然是我们所不希望的。减轻集肤效应最简单的方法之一就是采用多股导线并联使用，使电流产生的磁场比较均匀，通俗地说就是给电流提供更大面积的“皮肤”通路。功率相同且体积相同的情况下，采用多股漆包线1121此采用单股漆包线1121的发热量小得多。

在本实施例中，如图2所示，图2为本申请实施例导线螺旋缠绕示意图，发射线圈11由导线螺旋缠绕而成，尤其地，发射线圈11由导线在同一平面内螺旋缠绕而成，由一导线在同一平面内从内周螺旋缠绕至外周，形成发射线圈11。在本实施例中，如图5、图6、图7、图8、图9所示，图5、图6、图7、图8、图9给出了导线结构的实施例示意图。导线包括线芯112、绝缘层111和散热管113，图5为本申请一种实施例导线结构示意图，在图5中，散热管113、线芯112和绝缘层111由内而外依次放置，即线芯112覆盖于散热管113外侧，绝缘层111覆盖于线芯112外侧，散热管113位于导线的中心位置，由多股漆包线1121组成的线芯112环形覆盖于散热管113外侧。在另一种实施例中，如图6所示，散热管113、线芯112和绝缘层111由内而外依次放置，即线芯112覆盖于散热管113外侧，绝缘层111覆盖于线芯112外侧，但散热管113不限于设置于导线的中心位置，可位于导线中心偏左、偏右、偏上或偏下等位置。图7为本申请第三种实施例导线结构示意图，如图7所示，导线包括由内而外依次放置的线芯112、散热管113和绝缘层111，散热管113覆盖于线芯112外侧，绝缘层111覆盖于散热管113外侧。图8为本申请第四种实施例导线结构示意图，如图8所示，导线包括由内而外依次放置的线芯112和绝缘层111，绝缘层111覆盖于线芯112外侧；散热管113覆盖于绝缘层111外侧，与绝缘层111热接触。图9为本申请第五种实施例导线结构示意图，如图9所示，导线包括由内而外依次放置的线芯112和绝缘层111，绝缘层111覆盖于线芯112外侧，散热管113置于绝缘层111外侧，与绝缘层111热接触。散热管113为中空的管状结构，散热管113的管壁由导热材料制成，散热循环装置3内的循环液流经散热管113，对线芯112进行散热。

在本实施例中，线芯112由两股或两股以上漆包线1121并联而成；该漆包线1121为铜线漆包线、铝线漆包线、或合金漆包线。在本实施例中，选用直径为0.1mm的圆形铜线漆包线1121，则其截面积约为0.007854mm²，直流电阻约为2237Ω/km，导线中包含的漆包线1121的根数可根据实际电流进行计算，如，25平方毫米铜电源线的安全载流量为120A，若发射线圈11在工作过程中的最大电流为120A，则需要圆形铜线漆包线1121的数量为：25÷0.007854≈3183(根)。

在本实施例中，导线中的线芯112和绝缘层111与充电主机机芯2电连接，上述充电主机机芯2的结构在申请号为201410856362.0的专利申请文件中已进行阐述，此处不再赘述。

上述绝缘层111由橡胶或塑料形成的绝缘材料制成，具有防水、绝缘、以及耐高电压的作用。

通电线盘产生的磁感应强度B＝μni，其中μ为常数，n为通电线盘中线圈匝数，i为通电线盘中电流强度。因此，由于线盘是由导线在同一平面内螺旋缠绕而成，导线缠绕的匝数越多，则线盘的直径越大，因此在本申请中，线盘的直径越大，在通电状态下产生的磁感应强度越强。在本实施例中，发射盘1的直径根据功率进行设定，功率越大，发射线圈直径越大；发射线圈11的直径为20～180cm。在其它实施例中，发射线圈11的直径为90cm。

在本实施例中，散热循环装置3采用循环液在散热循环装置3内部流动，用于对充电主机机芯2进行循环散热；散热循环装置3与土壤热接触，散热循环装置3的热量通过土壤进行散热传递。在本实施例中，如图10所示，散热循环装置3包括容纳腔31、隔热层32、循环管33、支撑盖板34、冷却液箱35、循环泵36、散热器37和储液桶38；容纳腔31为上端开口的柱体结构；隔热层32采用隔热材料制成，隔热层32覆盖于容纳腔31柱体结构的外侧；支撑盖板34覆盖于容纳腔31柱体结构的上端，支撑盖板34与容纳腔31和隔热层32接触，形成一密闭腔体；充电主机机芯2置于密闭腔体内部，散热器37与充电主机机芯2热接触；循环管33为循环管33状结构，循环管33缠绕于隔热层32外壁上，循环管33管壁采用导热材料制成，循环管33内部具有循环液；冷却液箱35内部具有冷却液，循环管33置于冷却液箱35的冷却液内；循环管33内的循环液在循环泵36的带动下循环流动，循环液通过散热器37，对散热器37进行降温；冷却液箱35的外壁采用导热材料制成，冷却液箱35与大地热接触，冷却液的热量通过外壁传递到大地。散热循环装置3的散热原理在申请号为201410854710.0的专利中已进行阐述，此处不再赘述。

如图11所示，图11为本申请实施例散热管113与散热循环装置3连接原理示意图，散热器37一端与循环泵36的一端连接，循环泵36的另一端与储液桶38的一端连接，储液桶38的另一端与循环管33的一端连接，循环管33的另一端与散热管113的一端连接，散热管113的另一端与散热器37的另一端连接。

在本实施例中，如图12所示，制冷循环装置4包括第一蒸发器40、第二蒸发器41、压缩机42、冷凝器43和节流阀44；第二蒸发器41、第一蒸发器40、压缩机42、冷凝器43和节流阀44依次串联，且节流阀44与第一蒸发器40、连接；第二蒸发器41的一端与第一蒸发器40的一端连接，第一蒸发器40的另一端与压缩机42的一端连接，压缩机42的另一端与冷凝器43的一端连接，冷凝器43的另一端与节流阀44的一端连接，节流阀44的另一端与第二蒸发器41的另一端连接。

压缩机42将气态的制冷剂压缩为高温高压的液态制冷剂，然后送到冷凝器43散热后成为常温高压的液态制冷剂，液态的制冷剂经节流阀44，进入蒸发器41，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，从而吸收大量的热量，第一蒸发器40和第二蒸发器41就会变冷，然后气态的制冷剂回到压缩机42继续压缩，继续循环。在本实施例中，第一蒸发器40置于储液桶38内，会吸收储液桶38中循环液的热量，从而实现了对循环液的降温。第二蒸发器41、压缩机42和节流阀置于容纳腔内，第二蒸发器41表面的温度极低，一般可达到零度以下，当容纳腔内的潮湿气体接触到第二蒸发器41表面，会转换为液体，从而降低了容纳腔内气体的水分子含量，达到了对容纳腔进行除湿的效果。在本实施例中，如图13所示，上述冷凝器43置于地面式电动汽车无线充电发射装置外侧的地面上方，采用风冷的方式对冷凝器43进行散热。

本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，包括发射盘1、充电主机机芯2、散热循环装置3和制冷循环装置4，该散热系统除了制冷循环装置4中的散热部件冷凝器43外均置于地面下方，其中散热循环装置3用于对充电主机机芯2进行散热，制冷循环装置4中的吸热部件第一蒸发器40置于散热循环装置3中的储液桶38内，用于对散热循环装置3内部的循环液进行制冷降温；制冷循环装置4中第二蒸发器41置于散热循环装置3的容纳腔31内，用于对容纳腔31内的充电主机机芯2进行除湿；发射盘包1括散热管113，散热管113与散热循环装置3连接，散热循环装置3内的循环液流经散热管113，对发射线圈11进行散热；隔磁片12置于发射线圈11与充电主机机芯2之间，对充电主机机芯2进行磁场屏蔽。本申请一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统形成一体式的主机，通过内部散热循环装置3把充电主机机芯2的发热量导向大地散热，通过制冷循环装置4外排散热，本申请采用两种散热方式以满足大功率工作需求，可在不同温度的地区，保证地埋式电动汽车无线充电装置高效、安全、可靠的工作。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，包括发射盘、充电主机机芯和散热循环装置，其特征在于，还包括制冷循环装置；

所述发射盘与所述充电主机机芯连接；

所述制冷循环装置与所述散热循环装置热接触；

所述发射盘包括发射线圈和隔磁片；所述发射线圈包括散热管，所述散热管与所述散热循环装置连接，所述发射线圈由导线螺旋缠绕而成；所述导线包括线芯、绝缘层和散热管，所述散热管为中空的管状结构；

所述散热循环装置包括容纳腔、隔热层、循环管、支撑盖板、冷却液箱、循环泵、散热器和储液桶，所述散热管与所述循环管连接，所述线芯与所述充电主机机芯电连接；

所述容纳腔为上端开口的柱体结构，所述支撑盖板覆盖于所述容纳腔柱体结构的上端，所述支撑盖板与所述容纳腔和所述隔热层接触，形成一密闭腔体；；

所述充电主机机芯置于所述密闭腔体内部，所述散热器与所述充电主机机芯热接触；所述隔热层覆盖于所述容纳腔柱体结构的外侧；所述循环管为循环管状结构，所述循环管缠绕于所述隔热层外壁上，所述循环管管壁采用导热材料制成，所述循环管内部具有循环液；所述冷却液箱内部具有冷却液，所述循环管、隔热层、容纳腔置于所述冷却液箱的冷却液内；

所述循环管内的循环液在所述循环泵的带动下循环流动，所述循环液通过所述散热器，对所述散热器进行降温；所述散热器、所述循环泵、所述储液桶、所述循环管与所述散热管依次循环串联；

所述散热循环装置内的循环液流经散热管，用于对所述发射线圈进行散热，所述散热循环装置内的循环液还用于对所述充电主机机芯进行循环散热；

所述隔磁片置于发射线圈与充电主机机芯之间，用于进行对充电主机机芯进行磁场屏蔽。

2.如权利要求1所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述散热管的管壁由绝缘材料制成，所述散热循环装置内的循环液流经散热管，对所述发射线圈进行散热；

所述线芯由两股或两股以上漆包线并联而成；

所述发射线圈的直径根据功率进行设定。

3.如权利要求2所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述导线包括由内而外依次放置的散热管、线芯和绝缘层，所述线芯覆盖于所述散热管外侧，所述绝缘层覆盖于所述线芯外侧。

4.如权利要求2所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述导线包括由内而外依次放置的线芯、散热管和绝缘层，所述散热管覆盖于所述线芯外侧，所述绝缘层覆盖于所述散热管外侧。

5.如权利要求2所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述导线包括由内而外依次放置的线芯和绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述线芯外侧；所述散热管置于所述绝缘层外侧，与所述绝缘层热接触。

6.如权利要求1所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述散热循环装置与土壤热接触，所述散热循环装置的热量通过土壤进行热传递。

7.如权利要求6所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述隔热层采用隔热材料制成；所述冷却液箱的外壁采用导热材料制成，所述冷却液箱与大地热接触，所述冷却液的热量通过所述外壁传递到大地。

8.如权利要求7所述的地埋式电动汽车无线充电装置的散热系统，其特征在于：所述制冷循环装置包括第一蒸发器、第二蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀；所述第二蒸发器、第一蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀依次串联，且所述节流阀与所述第二蒸发器连接；

所述第一蒸发器置于所述储液桶内，所述第一蒸发器吸收所述储液桶内循环液的热量，对所述循环液进行降温；

所述第二蒸发器、压缩机和节流阀置于所述容纳腔内，所述第二蒸发器用于对所述容纳腔进行除湿。