CN107635384B - 一种隧道式风冷装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道式风冷装置，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，所述电源模块设置在抽风式隧道的外围，电源模块包括控制电路模块，包括抽风式隧道、抽风式隧道设有进风口和出风口，所述进风口沿横截面设置过滤装置，所述出风口沿横截面设置风机，所述风机连接控制电路模块，所述抽风式隧道内部设有锥形导风筒，锥形导风筒设有分流结构，所述分流结构的头部朝向进风口，所述抽风式隧道的外侧设有至少两个散热部件。本发明不仅结构简单、设计合理，而且成本低廉、实现方便；采用抽风式隧道设计，在风量一定的情况下确保散热器得到最大的通风量；采用强电与弱电分离，输入与输出分离的结构，将干扰降到最低。

Description

一种隧道式风冷装置及其应用
技术领域
本发明涉及动力电源领域，尤其涉及了一种隧道式风冷装置及其应用。
背景技术
目前，随着绿色出行理念的普及和新能源汽车的优惠政策落实、使用便捷、行驶里程增加，越来越多的人将纯电动汽车作为购车首选，但是由于充电设施不完善所造成的充电难问题，正成为制约新能源汽车行业发展的重要因素。
2016年我国充电设施市场规模达到400亿元，到2020年将突破1000亿元，预计5年内我国充电桩市场即将迎来发展的高峰阶段，由于充电桩的兴起，也将带动相关一系列产业的发展，在这其中就包括大功率充电电源模块市场。
目前大部分电动车的百公里耗电在20度电左右，续航里程在300-400KM可基本满足大家对于电动车的城区出行需求，这样电动车的电池容量做到80度电是可行的。未来随着电池快速充电技术的进步，做到12分钟充满电应该是可行的，也就是说，充电桩的容量最大可以控制在400KW左右。按照德国大众公司关于未来充电桩功率的演进，充电桩的功率会从50KW上升到350KW。如果未来400KW的超级充电桩采用现有的15KW主流模块，所需要的并联的模块数量达到27个，这就需要解决模块均流和控制问题。从现阶段来讲，主流直流桩的功率在60KW和120KW，如果采用15KW的模块，也会采用4个或者8个模块。
虽然目前主流的15KW电源模块均流问题在通信直流电源系统中已得到解决，但其强调单位体积的功率密度，将控制系统、弱电系统、交流系统、直流逆变系统等组装在一张电路板上，对使用环境和温湿度控制要求较高。考虑到充电桩电源绝大部分是在室外环境中工作，太阳直射导致的高温、刮风下雨、严寒、尘土、飘絮等等问题，对电源模块提出了很高的环境要求。为了避免尘土和飘絮的问题，充电桩在风道口均设置过滤网并要求用户定期清理。一旦滤网堵塞导致散热条件恶劣，使充电桩内温度上升导致模块热保护，长期工作更会导致系统绝缘等级降低，甚至引起火灾。因此，提高单个模块功率，并采用强弱电分离、隧道式强制风冷技术对提高电源模块工作可靠性有极大的意义。
发明内容
本发明针对现有技术中滤网堵塞导致散热条件恶劣，使充电桩内温度上升导致模块热保护的缺点，提供了一种隧道式风冷装置及其应用。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种隧道式风冷装置，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，所述电源模块设置在抽风式隧道的外围，电源模块包括控制电路模块，包括抽风式隧道、抽风式隧道设有进风口和出风口，所述进风口沿横截面设置过滤装置，所述出风口沿横截面设置风机，所述风机连接控制电路模块，所述抽风式隧道内部设有锥形导风筒，锥形导风筒设有分流结构，所述分流结构的头部朝向进风口，所述抽风式隧道的外侧设有至少两个散热部件；
所述散热部件对抽风式隧道外围的电源模块进行散热，当风机工作时，冷风从进风口进入抽风式隧道内部，使外部抽进来的冷风沿抽风式隧道内部流动并将散热部件散出的热量从出风口带出。
作为一种可实施方式，所述抽风式隧道内设有锥形导风筒支架，所述锥形导风筒固定在所述锥形导风筒支架上。
作为一种可实施方式，所述锥形导风筒设有第一导风管和第二导风管，所述第一导风管为分流结构，所述分流结构的末端和第二导风管连通。
作为一种可实施方式，所述第一导风管为锥形结构或棱锥结构。
作为一种可实施方式，所述锥形结构或棱锥结构的角度为30～60度。
作为一种可实施方式，所述散热部件为散热器，所述散热器的散热条朝向抽风式隧道的内部。
作为一种可实施方式，所述出风口设有风机连接件，所述风机通过风机连接件连接在抽风式隧道的出风口处。
作为一种可实施方式，所述过滤装置为百叶窗，百叶窗的叶片开口朝下。
作为一种可实施方式，所述抽风式隧道内部设有至少一个温度传感器，所述温度传感器用于感应抽风式隧道的温度，并将温度信号反馈给控制电路模块，所述控制电路模块内部设有温度阈值，当温度信号大于温度阈值时，控制电路模块控制风机工作。
一种隧道式强制风冷装置的应用，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明不仅结构简单、设计合理，而且成本低廉、实现方便；采用抽风式隧道设计，在风量一定的情况下确保散热器得到最大的通风量；采用强电与弱电分离，输入与输出分离的结构，将干扰降到最低；将电器部分与散热通道分离，避免控制电路模块积尘导致绝缘等级降低及控制失效；适应性强，适用于各种电路拓扑结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的锥形导风筒的正面示意图；
图3为本发明的锥形导风筒的侧视图；
图4为本发明的侧视图；
图5为本发明的主视图。
图中：1、抽风式隧道；2、锥形导风筒；3、控制电路模块；4、功率模块；5、散热器；6、主变压器；7、风机连接件；8、风机；10、第一功率模块；11、输出电抗器；12、百叶窗；13、锥形导风筒支架；21、第一导风管；22、第二导风管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
一种隧道式风冷装置，抽风式隧道1外侧设有控制电路模块3，如图1所示，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，所述电源模块设置在抽风式隧道的外围，电源模块包括控制电路模块3，包括抽风式隧道1、抽风式隧道1设有进风口和出风口，所述进风口沿横截面设置过滤装置，所述出风口沿横截面设置风机8，所述风机8连接控制电路模块，所述抽风式隧道1内部设有锥形导风筒2，锥形导风筒2设有分流结构，所述分流结构的头部朝向进风口，所述抽风式隧道1的外侧设有至少两个散热部件；
在本实施例中，散热部件是对抽风式隧道外围的电源模块进行散热，当然，电源模块肯定包括了各种能实现其功能的各种模块，电源模块还包括了电源模块包括控制电路模块3，控制电路模块3主要功能是控制电源输出所需的电流和电压，并且与外部控制器交换数据，完成充电所需的电能输出，在此，为了能更好的控制风机8，将风机8和控制电路模块3连接，当风机工作时，冷风从进风口进入抽风式隧道1内部，使外部抽进来的冷风沿抽风式隧道内部流动并将散热部件散出的热量从出风口带出，同时，提高风机8的风速能将外部带入的粉尘和杂物排出，避免粉尘在抽风式隧道1内堆积造成电源短路及影响散热效果。
更进一步地，为了能更好的固定锥形导风筒2，在所述抽风式隧道1内设有锥形导风筒支架13，所述锥形导风筒2固定在所述锥形导风筒支架13上。这个锥形导风筒支架13的位置可以调节，进而能调节锥形导风筒2在抽风式隧道1内的位置。抽风式隧道1由不锈钢或铝板等材料制成。
在本实施例中，为了能更好的让对进入的风分流，所述锥形导风筒2设有第一导风管21和第二导风管22，所述第一导风管21为分流结构，所述分流结构的末端和第二导风管22连通，更具体的，所述第一导风管21为锥形结构或棱锥结构，通过这样的结构，进风被分流到边沿，热量会比较集中于抽风式隧道1的边缘，此时，散热部件会对抽风式隧道1进行局部散热，使进风在抽风式隧道1的边沿形成局部大流量优化散热效果，为了更好的散热效果，第二导风管22设置为空心管道，第二导风管22的尾部形成局部负压可以使杂物沉积，为了达到更好的散热效果，所述锥形结构或棱锥结构的角度为30～60度。
在本实施例中，所述散热部件为散热器5，所述散热器5的散热条朝向抽风式隧道1的内部，为了能更好的对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，可以将电动车直流充电桩充电电源模块中的元器件或者其他硬件安装在散热器上，能更好的给电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，在此，包括电源模块中的功率模块4、主变压器6、第一功率模块10、输出电抗器11等必不可少的部件，设置方式可参见附图1所示，此种情况下，能对电动车直流充电桩充电电源模块的散热效果达到最优。
为了更好的固定风机8，在所述出风口设有风机连接件7，所述风机8通过风机连接件7连接在抽风式隧道1的出风口处。
在本实施例中，所述过滤装置为百叶窗12，百叶窗12的叶片开口朝下，避免将雨水、杂物等直接抽抽风式隧道1，开口尺寸应满足电气设备外壳防护等级标准要求，这样，只需满足防护等级标准要求，无需专门设置滤网去除浮尘及飘絮等杂物。
为了能更方便更智能的对抽风式隧道1进行散热，所述抽风式隧道1内部设有至少一个温度传感器，所述温度传感器用于感应抽风式隧道1的温度，并将温度信号反馈给控制电路模块3，所述控制电路模块3内部设有温度阈值，当温度信号大于温度阈值时，控制电路模块3控制风机8工作。
在本实施例中，所述的抽风式隧道1由金属材料加工而成，并且只能通过进风口和外部风道进行风交换。
实施例2：
本发明还包括一种隧道式强制风冷装置的应用，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，在本实施例中，为了能更好的对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，此时，将电源模块中的大功率模块设置在散热部件上，例如，电源模块中的功率模块4、主变压器6、第一功率模块10、输出电抗器11设置在情况如图1所示，功率模块4设置在散热器5上，主变压器6设置在散热器5的散热条处，为了能更好的散热，第一功率模块10设在在其他散热器5上，输出电抗器11设置在接近出风口处的抽风式隧道1的内部；
散热器5是对抽风式隧道1外围的电源模块进行散热，当然，电源模块包括了电源模块中的功率模块4、主变压器6、第一功率模块10、输出电抗器11以及控制电路模块3，控制电路模块3主要功能是控制电源输出所需的电流和电压，并且与外部控制器交换数据，完成充电所需的电能输出，在此，为了能更好的控制风机8，将风机8和控制电路模块3连接，当风机工作时，冷风从进风口进入抽风式隧道内部，使外部抽进来的冷风沿抽风式隧道内部流动并将散热部件散出的热量从出风口带出，隧道式风道的目的就是要将它们产生的热量迅速排出，否则会导致电源热保护或过热损坏，同时，提高风机8的风速能将外部带入的粉尘和杂物排出，避免粉尘在抽风式隧道1内堆积造成电源短路及影响散热效果。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种隧道式风冷装置，用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热，所述电源模块设置在抽风式隧道的外围，电源模块包括控制电路模块，包括抽风式隧道、抽风式隧道设有进风口和出风口，其特征在于：所述进风口沿横截面设置过滤装置，所述出风口沿横截面设置风机，所述风机连接控制电路模块，所述抽风式隧道内部设有锥形导风筒，锥形导风筒设有分流结构，所述分流结构的头部朝向进风口，所述抽风式隧道的外侧设有至少两个散热部件；
所述散热部件对抽风式隧道外围的电源模块进行散热，当风机工作时，冷风从进风口进入抽风式隧道内部，使外部抽进来的冷风沿抽风式隧道内部流动并将散热部件散出的热量从出风口带出；所述锥形导风筒设有第一导风管和第二导风管，所述第一导风管为分流结构，所述分流结构的末端和第二导风管连通，所述第一导风管为锥形结构或棱锥结构，所述锥形结构或棱锥结构的角度为30～60度；
所述电源模块包括功率模块、主变压器、第一功率模块、输出电抗器和控制电路模块，所述散热部件为散热器，所述散热器的散热条朝向抽风式隧道的内部，将电源模块中的功率模块、主变压器、第一功率模块、输出电抗器设置在散热组件上，其中所述功率模块设置在散热器上，所述主变压器设置在散热器的散热条处，所述第一功率模块设在其他散热器上，所述输出电抗器设置在接近出风口处的抽风式隧道的内部。
2.根据权利要求1所述的隧道式风冷装置，其特征在于：所述抽风式隧道内设有锥形导风筒支架，所述锥形导风筒固定在所述锥形导风筒支架上。
3.根据权利要求1所述的隧道式风冷装置，其特征在于：所述出风口设有风机连接件，所述风机通过风机连接件连接在抽风式隧道的出风口处。
4.根据权利要求1所述的隧道式风冷装置，其特征在于：所述过滤装置为百叶窗，百叶窗的叶片开口朝下。
5.根据权利要求1所述的隧道式风冷装置，其特征在于：所述抽风式隧道内部设有至少一个温度传感器，所述温度传感器用于感应抽风式隧道的温度，并将温度信号反馈给控制电路模块，所述控制电路模块内部设有温度阈值，当温度信号大于温度阈值时，控制电路模块控制风机工作。
6.一种如权利要求1所述的隧道式风冷装置的应用，其特征在于：用于对电动车直流充电桩充电电源模块进行散热。
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