CN106828137B - 一种低发热充电枪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低发热充电枪，属于充电枪领域。本发明的一种低发热充电枪，包括枪型外壳，所述外壳包括枪管段和枪柄段，所述外壳前端设有充电接头，所述充电接头与充电线缆相连，所述外壳内设有冷却系统，所述冷却包括冷却一部和冷却二部，所述冷却一部设于充电线缆与枪管段外壳之间，所述冷却二部设于充电线缆与枪柄段外壳之间。本发明的一种低发热充电枪具有在充电电流标准未统一时，提高充电枪内的散热性，从而避免由于电流过载发热量增加而导致的安全事故，同时降低充电枪内的热量堆积，能够延缓由于高温带来的绝缘橡胶迅速老化，进一步提高充电枪安全性能的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电枪，特别是一种低发热充电枪。
背景技术
在全球倡导低碳经济的背景下，为节约能源、减少温室气体排放，汽车工业发展的重心 正在发生转变，发展新能源汽车已成为主流发展趋势。新能源汽车具有零排放、高能效、运行 和维护成本低等特点，电动汽车的推广和普及能有效减轻人类发展对环境造成压力。新能源汽车对电池充电时，充电枪为必要配件。由于现阶段新能源汽车的充电电流标准还未进行统一，致使在进行充电时电流过载，容易出现安全隐患，甚至导致电池爆炸等严重的事故。同时，现有的充电枪在安全系统方向，都是通过控制系统的算法等，检测充电枪的温度来控制电流的大小，但是这种系统控制方法具有一定的局限性，由通讯算法等进行控制，极易出现程序错误导致失灵。
另一方面，由于充电枪内部与充电桩通过电缆直接连接，充电接头始终处于带电状态，同样为重要的安全隐患，虽然现有的充电接头，导电片外部都由绝缘橡胶包裹，从而避免人员接触触电。但是橡胶老化等仍然不能避免漏电等状况的出现，尤其是采用交流电的充电桩，一旦发生漏电现象，即会造成严重的安全事故。同样，如果仅通过程序算法进行控制，是具有一定局限性的，相比于程序算法，对充电枪内部机械结构进行改性能够进一步提高充电枪的安全性。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在充电电流标准未统一时，提高充电枪内的散热性，从而避免由于电流过载发热量增加而导致的安全事故，同时降低充电枪内的热量堆积，能够延缓由于高温带来的绝缘橡胶迅速老化，进一步提高充电枪安全性能的低发热充电枪。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种低发热充电枪，包括枪型外壳，所述外壳包括枪管段和枪柄段，所述外壳前端设有充电接头，所述充电接头与充电线缆相连，所述外壳内设有冷却系统，所述冷却包括冷却一部和冷却二部，所述冷却一部设于充电线缆与枪管段外壳之间，所述冷却二部设于充电线缆与枪柄段外壳之间。
由于采用了上述技术方案，通过冷却系统能够将充电枪内堆积的热量迅速的传递至外界，其导热效率高，能够迅速降温，并维持住充电枪内的温度升高上限小于8℃。同时充电枪的枪管段为线缆与接头的连接段，其连接处的发热量是远大于充电线缆自身的发热量，因此针对不同的位置采用不同的冷却方式，能够获得更高的能耗比。
本发明的一种低发热充电枪，所述冷却一部包括套筒，所述套筒套设于充电线缆外部，所述套筒中空。
由于采用了上述技术方案，通过套筒能够将充电线缆与充电接头的连接处进行固定，避免充电线缆在使用过程中连续发生位移导致连接松动，进而导致连接接触面变小，增加线缆的电阻值，导致发热量增加，套筒中空能够降低充电线缆周围的保温材料的密集度，减小套管的保温性，便于散热。
本发明的一种低发热充电枪，所述套筒前端两侧对称设有散热腔，所述散热腔通过管道与套管中部连通，所述散热腔内部，管道和套筒内部均填充有传热介质。
由于采用了上述技术方案，通过传热介质将充电线缆与充电接头连接处产生的热量迅速传导至散热腔中，散热腔再将热量逐渐散至外界，通过散热腔配合作用，能够有效的降低连接处的热量堆积，而连接处为发热量最大处。
本发明的一种低发热充电枪，所述散热腔一侧外壁与外壳固定连接，所述外壳与散热腔连接处由金属材料制成。
由于采用了上述技术方案，散热腔中的热量经过外壳散着外界环境中，但若直接通过管道将外壳与连接处相连，热量直接传递至外壳处进行散热而不设有散热腔，传导效率看似更高，但在实际的使用过程中，通过散热腔逐渐散热，能够避免外壳的温度过高，同时，连接处至散热腔的传递路径缩短，实际的传导效率为87.5%，而直接连接的传导效率为83.1%。
本发明的一种低发热充电枪，所述传热介质由质量份12~27份氯化锌，55~70份丙二醇，8~16份甲苯-2,4-二异氰酸酯，35~50份异佛二酮二异氰酸酯和25~36份DMAP共聚制成。
由于采用了上述技术方案，该传热介质通过上述成分共聚制成高分子混聚物，具有良好的导热性能和一定的流动性，能够满足在充电枪内的导热需求。
优选的，当传热介质由质量份27份氯化锌，65份丙二醇，15份甲苯-2,4-二异氰酸酯，42份异佛二酮二异氰酸酯和27份DMAP共聚制成时为最佳值。虽然该比例下的介质的流动性较差，混聚物的密度较大，但是其导热系数在20℃时，为0.707W/m·K，相对比于水在20℃时的导热系数0.599W/m·K，具有明显的优势。同时，作为混聚物，凝固点很低，为-23.9℃，而其燃点为411.5℃，能够安全使用，在中国北方冬季的环境下能够正常使用。同时具有一定的绝缘性，能够避免漏电至外壳处，虽然流动性较差，但是高的导热系数能够弥补流动性较差带来的传导率下降。总体而言，上述比例范围内的传热介质的传导率为62.0%~69.4%。
本发明的一种低发热充电枪，所述套管后端对称设有固定件，所述固定件与外壳内壁固定连接，所述固定件将套管夹持。
本发明的一种低发热充电枪，所述冷却二部包括与外壳内壁固定连接的若干夹持件，所述夹持件夹持充电线缆中部，所述充电线缆与枪柄段外壳之间填充有改性导热硅胶，所述外壳末端设有金属导热块，所述金属导热块与外界空气接触。
由于采用了上述技术方案，充电线缆非连接处的发热量相对较低，但是由于电流过载，线缆自身具有一定电阻，导致线缆自身也会发热。通常充电线缆外层也是包裹着绝缘橡胶层，充电线缆经常性、持续性的发热，会导致绝缘橡胶迅速老化，因此对充电线缆外表进行散热，能够有效地延长绝缘橡胶的使用寿命，降低线缆漏电的风险。
本发明的一种低发热充电枪，改性导热硅胶由质量份27~45份乙烯基MQ甲基硅树脂，9~15份KH560硅烷偶联剂，12~20份聚碳酸亚丙酯，30~50份热塑性酚醛树脂和3~5份六次甲基四胺制成。
由于采用了上述技术方案，现有的导热硅胶通常涂抹于两金属之间进行散热，通过对乙烯基MQ甲基硅树脂进行改性，上述比例得到的改性导热硅胶具有高发泡度，以及好的绝缘性，能够以低质量填充充电线缆与外壳之间的间隙，而改性导热硅胶内的大孔隙同样能够避免热量堆积。
优选的，当改性导热硅胶由质量份38份乙烯基MQ甲基硅树脂，12份KH560硅烷偶联剂，20份聚碳酸亚丙酯，50份热塑性酚醛树脂和4份六次甲基四胺制成时为最佳值。采用前述比例制成的改性导热硅胶，其孔隙率为68.3%，具有高的孔隙率，在20℃时，平均导热系数为0.526 W/m·K，虽然其导热系数较未改性前下降了许多，但是能够满足线缆在过载率70%左右时，保证线缆的升温速率维持在0.07~0.09℃/min的范围内。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、在充电电流标准未统一时，提高充电枪内的散热性，从而避免由于电流过载发热量增加而导致的安全事故，同时降低充电枪内的热量堆积，能够延缓由于高温带来的绝缘橡胶迅速老化，进一步提高充电枪安全性能。
2、通过冷却系统能够将充电枪内堆积的热量迅速的传递至外界，其导热效率高，能够迅速降温，并维持住充电枪内的温度升高上限小于8℃。同时充电枪的枪管段为线缆与接头的连接段，其连接处的发热量是远大于充电线缆自身的发热量，因此针对不同的位置采用不同的冷却方式，能够获得更高的能耗比。
附图说明
图1是一种低发热充电枪;
图2是图1的局部放大图；
图中标记：1为充电接头，2为充电线缆，4为冷却一部，401为套管，402为散热腔，403为固定件，5为冷却二部，501为夹持件，502为金属导热块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图2所示，一种新能源汽车充电枪，包括枪型外壳，所述外壳前端开口处设有充电接头，充电接头通过防漏电机构与充电线缆相连，充电线缆与外壳内壁不相接。充电接头包括零线插孔，火线插孔和地线插孔，防漏电机构设于充电线缆火线接头处，防漏电机构与火线插孔可分离接触。防漏电机构包括与充电线缆相连的连接板，连接板中部设有通孔，通孔一端设有传导柱，充电线缆穿过通孔与传导柱固定连接，传导柱为可伸缩结构。火线插孔底部固定设有导电插销，导电插销设于传导柱前方。火线插孔后端至连接板前端的距离＞充电接头后端至连接板前端的距离，充电插头后端与连接板前端设有若干弹性限位件，弹性限位件能够沿水平方向发生弹性形变，充电接头能够沿水平方向发生位移。连接板与外壳内壁固定连接，连接板后端设有固定件，固定件将充电线缆前端固定。外壳顶部设有卡接件，卡接件包括一端外壳固定连接的卡接板，卡接板另一端下部连有弹性件，外壳上沿竖直方向设有卡槽，弹性件沿卡槽发生弹性形变。
传导柱包括与充电线缆固定连接的导电片，导电片前端设有导电块，导电块两侧设有弹性件，弹性件一端与导电片固定连接，导电块前端两侧设有压力传感器，压力传感器与弹性件接触，导电块能够沿水平方向发生位移。压力传感器接收弹性件的压力，并与程序控制系统相连，当压力传感器接受到压力达到预设值后，程序控制系统控制充电桩进行充电。
导电片由质量份0.5份石墨烯，9份金属锆，21份金属钛和12~18份Nb2O5制成，在常温下，其导电率为6.347×107 S/m。导电块与导电片采用相同的材料制成。连接板表面覆有绝缘层，绝缘层由质量份64份三元乙丙橡胶，17份氨基甲酸酯，30份聚苯硫醚，8份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，1.5份纳米氮化硼和0.8份纳米氮化铝制成，使用温度范围为-68℃~110℃，其绝缘强度达到62kV/mm。
外壳呈枪型，包括枪管段和枪柄段，外壳前端设有充电接头1，充电接头1与充电线缆2相连，外壳内设有冷却系统，冷却系统包括冷却一部4和冷却二部5，冷却一部4设于充电线缆2与枪管段外壳之间，冷却二部5设于充电线缆2与枪柄段外壳之间。冷却一部4包括套筒401，套筒401套设于充电线缆2外部，套筒401中空。套筒401前端两侧对称设有散热腔402，散热腔402通过管道与套管401中部连通，散热腔402内部，管道和套筒401内部均填充有传热介质。散热腔402一侧外壁与外壳固定连接，外壳与散热腔402连接处由金属材料制成。传热介质由质量份12~27份氯化锌，55~70份丙二醇，8~16份甲苯-2,4-二异氰酸酯，35~50份异佛二酮二异氰酸酯和25~36份DMAP共聚制成，具体质量配比如表1所示，
表1
套管401后端对称设有固定件403，固定件3与外壳内壁固定连接，固定件3将套管401夹持。冷却二部5包括与外壳内壁固定连接的若干夹持件501，夹持件501夹持充电线缆2中部，充电线缆2与枪柄段外壳之间填充有改性导热硅胶，外壳末端设有金属导热块502，金属导热块502与外界空气接触。改性导热硅胶由质量份27~45份乙烯基MQ甲基硅树脂，9~15份KH560硅烷偶联剂，12~20份聚碳酸亚丙酯，30~50份热塑性酚醛树脂和3~5份六次甲基四胺制成。具体质量比见表2
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低发热充电枪，其特征在于：包括枪型外壳，所述外壳包括枪管段和枪柄段，所述外壳前端设有充电接头（1），所述充电接头（1）与充电线缆（2）相连，所述外壳内设有冷却系统，所述冷却包括冷却一部（4）和冷却二部（5），所述冷却一部（4）设于充电线缆（2）与枪管段外壳之间，所述冷却二部（5）设于充电线缆（2）与枪柄段外壳之间；
所述冷却一部（4）包括套筒（401），所述套筒（401）套设于充电线缆（2）外部，所述套筒（401）中空；
所述套筒（401）前端两侧对称设有散热腔（402），所述散热腔（402）通过管道与套管（401）中部连通，所述散热腔（402）内部，管道和套筒（401）内部均填充有传热介质。
2.如权利要求1所述的一种低发热充电枪，其特征在于：所述散热腔（402）一侧外壁与外壳固定连接，所述外壳与散热腔（402）连接处由金属材料制成。
3.如权利要求1或2所述的一种低发热充电枪，其特征在于：传热介质由质量份12~27份氯化锌，55~70份丙二醇，8~16份甲苯-2,4-二异氰酸酯，35~50份异佛二酮二异氰酸酯和25~36份DMAP共聚制成。
4.如权利要求3所述的一种低发热充电枪，其特征在于：所述套管（401）后端对称设有固定件（403），所述固定件（3）与外壳内壁固定连接，所述固定件（3）将套管（401）夹持。
5.如权利要求1或2或4所述的一种低发热充电枪，其特征在于：所述冷却二部（5）包括与外壳内壁固定连接的若干夹持件（501），所述夹持件（501）夹持充电线缆（2）中部，所述充电线缆（2）与枪柄段外壳之间填充有改性导热硅胶，所述外壳末端设有金属导热块（502），所述金属导热块（502）与外界空气接触。
6.如权利要求5所述的一种低发热充电枪，其特征在于： 改性导热硅胶由质量份27~45份乙烯基MQ甲基硅树脂，9~15份KH560硅烷偶联剂，12~20份聚碳酸亚丙酯，30~50份热塑性酚醛树脂和3~5份六次甲基四胺制成。
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