CN106341972A - 一种电动汽车直流充电桩散热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车直流充电桩散热装置及方法。包括设在桩体上的珊格矩阵进风口和出风口，设在桩体内的相互连接的温度监控单元、主控单元、进风口调整单元和出风口调整单元，温度监控单元用以监控桩体内温度并将温度超限报警信号发送至主控单元；主控单元用以根据接收到的温度超限报警信号发出进、出风口调整命令；进风口调整单元和出风口调整单元用以调节进风口和出风口的面积以解除温度超限报警信号。本发明进风口、出风口面积可调节，可解决高环境温度下和充电桩在运行过程中桩体内温度较高无法散热的问题，又较好解决了进出风口太大，不利于柜体防护的矛盾。

Description

一种电动汽车直流充电桩散热装置及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车直流充电桩技术领域，尤其涉及一种电动汽车直流充电桩散热装置及其方法。

背景技术

直流充电桩，在工作过程中会产生大量的热量，这些热量如果不及时排出，会导致充电桩输出功率降低。目前市场上的直流充电桩都利用风扇进行散热，由于桩体进风、出风口面积固定，即使风扇转速最大，散热依然不良。

目前散热系统设计缺陷：现有的散热系统是在充电桩最大功率输出时设计了进风口及出风口的尺寸。这样的设计忽略了以很重要的因素：当地的大气环境温度。充电桩在不同的大气环境温度里(比如25℃，50℃)，以相同的功率输出：在高温度的大气环境(比如50℃)，单位时间内充电桩散热装置需要吸入、排出更大的风量，这样才能让充电桩机柜内温度适宜。现有的散热系统，因为进风口、出风口面积是固定的，很难解决不同环境温度下充电桩满功率工作时，散热的问题。传统散热系统，如果统一按照环境温度50℃，充电桩满功率最大负载的条件下设计进风口及出风口。进风、出风口面积会比较大。事实上，50℃的环境温度，只是极少数。较大的进风口、出风口给充电桩的防尘、防水、防异物进入等带来了新问题。

有鉴于此，研发设计出一种能够克服上述缺点的电动汽车直流充电桩散热装置及其方法是目前车辆零配件生产企业亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，从而提供一种电动汽车直流充电桩散热装置及其方法。

在第一方面，本发明提供了一种电动汽车直流充电桩散热装置。该装置包括设在桩体上的珊格矩阵进风口和出风口，设在桩体内的温度监控单元、主控单元、进风口调整单元和出风口调整单元，所述温度监控单元与所述主控单元相连，用以监控桩体内温度并将温度超限报警信号发送至所述主控单元；所述主控单元与所述进风口调整单元和出风口调整单元分别相连，用以根据接收到的温度超限报警信号发出进、出风口调整命令； 所述进风口调整单元和出风口调整单元分别安装在进风口和出风口处，用以调节所述进风口和出风口的面积以解除温度超限报警信号。

优选地，所述温度监控单元包括温度传感器、第一单片机和第一通信模块，所述温度传感器与所述单片机相连，用以检测桩体内温度信息并发送至所述第一单片机；所述第一单片机与所述通信模块相连，用以接收所述温度信息，并与预设温度阙值进行比较，并输出温度超限报警信号；所述通信模块与所述主控单元相连，用以将所述单片机输出的温度超限报警信号发送至所述主控单元。

优选地，所述主控单元包括第二通信模块和第二单片机，所述第二通信模块与所述第二单片机相连，用以将温度监控单元输出的温度超限报警信号发送至所述第二单片机；所述第二单片机与所述进风口调整单元和出风口调整单元分别相连，用以发出进风口、出风口调整命令。

优选地，所述进风口调整单元和出风口调整单元分别包括直流电机驱动器、直流伺服电机、可转动挡风板和电位器，所述直流电机驱动器与所述直流伺服电机相连，用以根据进、出风口调整命令控制直流伺服电机的转向和速度；所述直流伺服电机通过法兰与所述可转动挡风板上的转动轴相连接，用以带动挡风板转动；所述电位器设置在所述可转动挡风板上，用以检测进、出风口的面积并反馈给所述主控单元。

进一步优选地，所述可转动挡风板包括多块，每一横排或每一纵排珊格风口共用一块可转动挡风板。

更进一步优选地，所述每一纵排珊格风口后可转动挡风板的长度小于该纵排珊格风口的宽度，宽度大于该纵排珊格风口的总长；所述每一横排珊格风口后可转动挡风板的长度大于该纵排珊格风口的总长，宽度小于该纵排珊格风口的宽度。

在第二方面，本发明提供了一种电动汽车直流充电桩的散热方法。该方法包括：通过温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元；主控单元根据温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元；进风口调整单元和出风口调整单元分别根据进、出风口调整命令调节进风口和出风口面积以解除温度超限报警信号。

优选地，所述温度监控单元包括温度传感器、第一单片机和第一通信模块，所述温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元具体包括：通过温度传感器检测桩体内温度信息并发送至第一单片机；第一单片机接收所述温度信息，并与预设温度阙值进行比较，并输出温度超限报警信号；第一通信模块将所述单片机输出的温度超限报警信号发送至所述主控单元。

优选地，所述主控单元包括第二通信模块和第二单片机，所述主控单元根据温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元具体包括：通过第二通信模块将温度监控单元输出的温度超限报警信号发送至第二单片机；第二单片机发出进、出风口调整命令分别至进风口调整单元和出风口调整单元。

优选地，所述进风口和出风口调整单元分别包括直流电机驱动器、直流伺服电机、可转动挡风板和电位器，所述直流电机驱动器与所述直流伺服电机相连，所述直流伺服电机与可转动挡风板相连，所述电位器设置在所述可转动挡板上，所述进风口和出风口调整单元调节进、出口面积具体包括：通过直流电机驱动器根据进、出风口调整命令控制直流伺服电机的转向和速度；直流伺服电机带动挡风板转动，电位器随着挡风板的转动而转动，进而检测进、出风口的面积变化并反馈给主控单元，以便主控单元计算挡风板旋转角度和当前所处位置，以确定是否需要进一步调整进风口和出风口面积。

本发明的有益效果为：进风口、出风口面积可调节，解决高环境温度下充电桩散热的问题，又较好解决了进出风口太大，不利于桩体防护的矛盾。充电桩在运行过程中，如果桩体内温度上升至警戒值，散热装置可以增大进风口、出风口面积来保证进风、出风量。充电桩在待机过载小功率充电时，进风口和出风口可以设置的较小，以便利于桩体防护。进风口，出风口调整实现闭环控制，以使进风、出风口面积相匹配，达到最佳散热效果。

附图说明

图1为本发明的电动汽车直流充电桩的正面结构示意图；

图2为本发明的电动汽车直流充电桩的背面结构示意图；

图3为本发明的电动汽车直流充电桩的侧面结构示意图；

图4为本发明的电动汽车直流充电桩的散热装置结构原理框图；

图5为本发明的电动汽车直流充电桩的散热装置中进风口变化前状态示意图；

图6为本发明的电动汽车直流充电桩的散热装置中进风口变化后状态示意图；

图7为本发明的电动汽车直流充电桩的散热方法流程图。

附图标记说明：

1-进风口，2-出风口，21-上端面，22-下端面，3-人机交互界面，4-温度监控单元，41-温度传感器，42-第一单片机，43-第一通信模块，5-主控单元，51-第二通信模块、52-第二单片机，6-进风口调整单元，61-直流电机驱动器，62-直流伺服电机，63-可转动挡风板，64-电位器，7-出风口调整单元，71-直流电机驱动器，72-直流伺服电机，73-可转动挡风板，74-电位器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实施例中的技术方案，并使本实施案例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图和实施例，对发明专利的技术方案做进一步的详细描述。基于发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明专利保护的范围。需要说明的是，附图仅为示例性说明，并未按照严格比例绘制，而且其中可能有为描述便利而进行的局部放大、缩小，对于公知部分结构亦可能有一定缺省。

如图1至3所示，本发明的电动汽车直流充电桩桩体的正面包括进风口1，背面包括出风口2，进风口1和出风口2均为珊格矩阵状。其中，桩体的正面还设置有人机交互界面3。人机交互界面3可包括显示器，和/或，键盘，和/或，指示灯，和/或，摄像装置，和/或，蜂鸣器，显示器可用来数据显示，键盘用来输入数据，指示灯用于状态指示，摄像装置用于视频数据输入，蜂鸣器用于报警。

图4为本发明的电动汽车直流充电桩散热装置结构原理框图。

如图4所示，本发明的电动汽车直流充电桩散热装置包括设在桩体内的温度监控单元4、主控单元5、进风口调整单元6和出风口调整单元7。

温度监控单元4与主控单元5相连，主要负责监控桩体内温度并将温度超限报警信号发送至主控单元5。

主控单元5与进风口调整单元6和出风口调整单元7分别相连，主要负责根据接收到的温度超限报警信号发出进、出风口调整命令。

进风口调整单元6安装在进风口1处，用以调节进风口1的面积；出风口调整单元7安装在出风口2处，用以调节所述出风口2的面积。

其中，进风口调整单元6和出风口调整单元7与主控单元5形成闭环控制，进风口调整单元6和出风口调整单元7调节后的面积反馈给主控单元5，由主控单元5进一步确定是否需要进一步发送进、出风口调整命令。

具体地，本实施例中的温度监控单元4可以包括温度传感器41、第一单片机42和第一通信模块43。温度传感器41与第一单片机42相连接，其可以是PTC温度传感器41，用以检测桩体内的温度并发送至第一单片机42。第一单片机42与第一通信模块43相连，用以接收温度传感器发送的温度信息，并与预设阙值进行比较，若高于所述预设阙值，则输出温度报警超限信号，并通过第一通信模块发送至主控单元。其中，第一通信模块43包括多种通信接口，如SPI通信接口、RS232通信接口和UART通信接口。

主控单元5可以包括第二通信模块51和第二单片机52。其中，第二通信模块51与第二单片机52相连接，负责与上述温度监控单元中4的第一通信模块41进行数据交换。具体的，第二通信模块51接收第一通信模块41所发送的温度超限报警信号并将其发送至第二单片机52。其中，第二通信模块51与第一通信模块41相对应，其也包括多种通信接口，如SPI通信接口、RS232通信接口和UART通信接口。第二单片机52与进风口调整单元6和出风口调整单元7相连接，用以分别发出进风口、出风口调整命令至进风口调整单元6和出风口调整单元7。另外，主控单元5还用来配置充电桩在待机过载小功率充电时，控制进风口和出风口调整单元将进、风口调节至较小的状态，以便利于桩体防护。

进风口调整单元6包括直流电机驱动器61、直流伺服电机62、可转动挡风板63和电位器64。直流电机驱动器61与直流伺服电机62相连接，用以控制直流伺服电机61的转向和速度。出风口调整单元7包括直流电机驱动器71、直流伺服电机72、可转动挡风板73和电位器74。直流电机驱动器71与直流伺服电机72相连接，用来控制直流伺服电机41的转向和速度。直流伺服电机62和直流伺服电机72可通过法兰分别与可转动挡风板63和可转动挡风板73的转轴相连接。电位器64和电位器74分别设置在可转动挡板63和可转动挡板73上，可随着挡风板的转动而转动相同的角度。可转动挡风板包括多块，每一块安装在每一纵排或每一横排的珊格后，即每一纵排或每一横排珊格共用一块挡风板。另外，在纵向安装挡风板时，每一纵排珊格风口后可转动挡风板的长 度小于该纵排珊格风口的宽度，宽度大于该纵排珊格风口的总长；在横向安装挡风板时，每一横排珊格风口后可转动挡风板的长度大于该纵排珊格风口的总长，宽度小于该纵排珊格风口的宽度。

由于进风口调整单元6和出风口调整单元7结构相同，所以下面以进风口调整单元结构6调节进风口面积为示例进行说明。

进风口调整单元调节进风口面积时：直流电机驱动器61根据主控单元5中的第一单片机52发送的进风口调整命令来控制直流伺服电机62的转向和速度。由直流伺服电机62带动可转动挡风板63转动，通过电位器64检测进风口的面积变化并反馈给主控单元5，以便主控单元5计算挡风板旋转角度和当前所处位置，以确定是否需要进一步调整进风口面积，直至解除温度超限报警信号。进风口面积前后变化状态可参见图5和图6，其中，图5为进风口变化前的风口面积，风口基本上被挡风板挡住，风口面积较小。图6为进风口变化后的风口面积，风口被挡风板挡住的区域比较小，风口面积较大。出风口调整单元7调节出风口面积与之相同，在此不一一赘述。

另外，本发明的电动汽车直流充电桩散热装置还可以包括电源供电单元8，其与上述温度监控单元4、主控单元5、进风口调整单元6和出风口调整单元7和人机界面3分别相连接，用来向各单元供电。

图7为本发明的电动汽车直流充电桩的散热方法流程图。

在步骤701中，通过温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元。

在步骤702中，主控单元接收步骤701中的温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元。

在步骤703中，进风口调整单元和出风口调整单元分别根据步骤702中的进、出风口调整命令调节进风口和出风口面积并反馈至步骤702中。

重复步骤702和703，直至解除温度超限报警信号。

具体地，上述步骤701中的温度监控单元包括温度传感器、第一单片机和第一通信模块。步骤701中的温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元具体包括：通过温度传感器检测桩体内温度信息并发送至第一单片机；第一 单片机接收所述温度信息，并与预设温度阙值进行比较，并输出温度超限报警信号；第一通信模块将所述单片机输出的温度超限报警信号发送至主控单元。

上述步骤702中的主控单元包括第二通信模块和第二单片机。步骤602中的主控单元根据温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元具体包括：通过第二通信模块将温度监控单元输出的温度超限报警信号发送至第二单片机；第二单片机发出进风口、出风口调整命令分别至进风口调整单元和出风口调整单元。

上述步骤703中的进风口和出风口调整单元分别包括直流电机驱动器、直流伺服电机、可转动挡风板和电位器，直流电机驱动器与直流伺服电机相连接，直流伺服电机与可转动挡风板相连接，所述电位器设置在所述可转动挡板上。步骤703中的进风口和出风口调整单元调节进、出口面积具体包括：由直流电机驱动器根据主控单元发送的进、出风口调整命令来控制直流伺服电机的转向和速度；通过直流伺服电机带动可转动挡风板转动，同时由电位器检测进、出风口的面积变化并跳转至步骤702，由步骤702中主控单元计算挡风板旋转角度和当前所处位置，以确定是否需要进一步调整进风口和出风口面积。

综上，本发明具有如下优点：1、进风口、出风口面积可调节，解决高环境温度下充电桩散热的问题，又较好解决了进出风口太大，不利于柜体防护的矛盾。2、充电桩在运行过程中，如果柜体内温度上升至警戒值，散热装置可以增大进风口、出风口面积来保证进风、出风量。3、充电桩在待机过载小功率充电时，进风口和出风口可以设置的较小，以便利于柜体防护。4、进风口，出风口调整实现闭环控制，以使进风、出风口面积相匹配，达到最佳散热效果。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，包括设在桩体上的珊格矩阵进风口和出风口，设在桩体内的温度监控单元、主控单元、进风口调整单元和出风口调整单元，

所述温度监控单元与所述主控单元相连，用以监控桩体内温度并将温度超限报警信号发送至所述主控单元；

所述主控单元与所述进风口调整单元和出风口调整单元分别相连，用以根据接收到的温度超限报警信号发出进、出风口调整命令；

所述进风口调整单元和出风口调整单元分别安装在进风口和出风口处，用以调节所述进风口和出风口的面积以解除温度超限报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，所述温度监控单元包括温度传感器、第一单片机和第一通信模块，

所述温度传感器与所述单片机相连，用以检测桩体内温度信息并发送至所述第一单片机；

所述第一单片机与所述通信模块相连，用以接收所述温度信息，并与预设温度阙值进行比较，并输出温度超限报警信号；

所述通信模块与所述主控单元相连，用以将所述单片机输出的温度超限报警信号发送至所述主控单元。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，所述主控单元包括第二通信模块和第二单片机，

所述第二通信模块与所述第二单片机相连，用以将温度监控单元输出的温度超限报警信号发送至所述第二单片机；

所述第二单片机与所述进风口调整单元和出风口调整单元分别相连，用以发出进风口、出风口调整命令。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，所述进风口调整单元和出风口调整单元分别包括直流电机驱动器、直流伺服电机、可转动挡风板和电位器，

所述直流电机驱动器与所述直流伺服电机相连，用以根据进、出风口调整命令控制直流伺服电机的转向和速度；

所述直流伺服电机通过法兰与所述可转动挡风板上的转动轴相连接，用以带动挡风板转动；

所述电位器设置在所述可转动挡风板上，用以检测进、出风口的面积并反馈给所述主控单元。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，所述可转动挡风板包括多块，每一横排或每一纵排珊格风口共用一块可转动挡风板。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车直流充电桩散热装置，其特征在于，所述每一纵排珊格风口后可转动挡风板的长度小于该纵排珊格风口的宽度，宽度大于该纵排珊格风口的总长；所述每一横排珊格风口后可转动挡风板的长度大于该纵排珊格风口的总长，宽度小于该纵排珊格风口的宽度。

7.一种电动汽车直流充电桩的散热方法，其特征在于，包括：

通过温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元；

主控单元根据温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元；

进风口调整单元和出风口调整单元分别根据进、出风口调整命令调节进风口和出风口面积以解除温度超限报警信号。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车直流充电桩的散热方法，其特征在于，所述温度监控单元包括温度传感器、第一单片机和第一通信模块，所述温度监控单元监控直流充电桩桩体内温度并发出温度超限报警信号至主控单元具体包括：

通过温度传感器检测桩体内温度信息并发送至第一单片机；

第一单片机接收所述温度信息，并与预设温度阙值进行比较，并输出温度超限报警信号；

第一通信模块将所述单片机输出的温度超限报警信号发送至所述主控单元。

9.根据权利要求7所述的一种电动汽车直流充电桩的散热方法，其特征在于，所述主控单元包括第二通信模块和第二单片机，所述主控单元根据温度超限报警信号发出进、出风口调整命令至进风口调整单元和出风口调整单元具体包括：

通过第二通信模块将温度监控单元输出的温度超限报警信号发送至第二单片机；

第二单片机发出进、出风口调整命令分别至进风口调整单元和出风口调整单元。

10.根据权利要求7所述的一种电动汽车直流充电桩的散热方法，其特征在于，所述进风口和出风口调整单元分别包括直流电机驱动器、直流伺服电机、可转动挡风板和电位器，所述直流电机驱动器与所述直流伺服电机相连，所述直流伺服电机与可转动挡风板相连，所述电位器设置在所述可转动挡板上，所述进风口和出风口调整单元调节进、出口面积具体包括：

通过直流电机驱动器根据进、出风口调整命令控制直流伺服电机的转向和速度；

直流伺服电机带动挡风板转动，电位器随着挡风板的转动而转动，进而检测进、出风口的面积变化并反馈给主控单元，以便主控单元计算挡风板旋转角度和当前所处位置，以确定是否需要进一步调整进风口和出风口面积。