CN107640046A - 一种带有电缆冷却功能的充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有电缆冷却功能的充电桩，包括充电桩壳体、电源、充电模块、充电电缆和冷却单元。其工作过程为：主电力电缆冷却腔内的冷却液通过出液管由循环泵输送进入散热器进行冷却，降温后的冷却液通过温控阀调整流量后从进液管回到电缆冷却腔，如此循环，完成主电力电缆的冷却。冷却风机驱动室外空气从进风口I进入充电桩壳体内部对充电模块进行冷却，再从进风口II进入散热器带走冷却液的热量，最终由出风口排出。如果电缆温度仍然偏高，充电模块会控制进风口III打开，旁通部分室外空气直接对散热器进行冷却，增强电缆冷却效果。本发明能够同时对充电桩本体及充电电缆进行冷却，具有冷却效果好，结构紧凑，维护方便的优点。

Description

一种带有电缆冷却功能的充电桩

技术领域

本发明涉及一种带有电缆冷却功能的充电桩，属于新能源汽车充电技术领域。

背景技术

新能源电动汽车是零排放或者超低排放车辆，是解决机动车排放的根本性措施，它的开发和推广应用，为从根本上改善城市大气环境质量提供了一条有效的途径。影响纯电动车发展的最大障碍就是动力电池，如何将电池做到最小并且将电池容量做到最大是每个厂商研究的问题，除此之外，另一大障碍就是电动汽车充电时间问题。

目前普遍采用大功率充电的手段来大幅缩短充电时间，大功率充电必然带来充电电流的迅速增加，这将造成电缆发热和高温升，过高的电缆温升不仅会加速电缆的绝缘层以及保护套的损坏，还会引起电缆绝缘性能下降，造成短路的危险。另外大功率充电还会使得充电桩内部的电气元件发热增加，因此，有效地解决充电电缆及充电桩内部散热对于大功率充电技术的发展具有极强的推动作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有电缆冷却功能的充电桩，其不仅可以有效解决快速充电过程中电缆发热的问题，还可以对充电桩本体进行有效地冷却。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种带有电缆冷却功能的充电桩，包括充电桩壳体、电源、充电模块、充电电缆和冷却单元，其中，充电模块、冷却单元位于充电桩壳体内部，充电电缆用于连接充电桩及充电对象，电源指市电或其他外接电源，与充电模块连接给充电对象提供电能。

所述的充电模块是指具有调整外接电源的电压电流，控制充电电路的过载及保护，显示充电状态及参数等功能的电路单元。

所述的冷却单元，是指用于充电桩及充电电缆冷却的设备单元，其主要由出液管、手阀、循环泵、散热器、温控阀、进液管、冷却风机、进风口和出风口组成。所述出液管依次经过手阀和循环泵连接至散热器进液端，所述散热器出液端依次经过温控阀和手阀与进液管连接，所述进风口设置在所述充电桩壳体的一侧，所述出风口设置在所述充电桩壳体的另一侧，且所述进风口和所述出风口分别位于所述散热器的两侧，所述冷却风机正对所述出风口。其中，进风口为三个，分别为进风口I、进风口II和进风口III，进风口I位于充电桩壳体下部且正对充电模块，用于充电模块的散热；进风口II位于充电桩壳体的上部且正对散热器，用于散热器的散热；进风口III位于进风口I和进风口II之间的充电桩壳体内部的分隔板上，用于将下方充电模块的热量排出，并且设置分隔板避免上方的热气流向下流动，使气流单向流动，便于散热；出风口正对散热器，冷却风机位于散热器与出风口之间。

冷却风机驱动室外空气从进风口I进入充电桩壳体内部对充电模块进行冷却，再从进风口II进入散热器带走冷却液的热量，最终由出风口排出。另外，根据冷却需求，还可以直接从进风口III引入室外空气，增强电缆冷却效果。

所述的进风口I、进风口II、进风口III是指百叶或者栅格风口，并设有过滤网，另外，对本发明进一步改进，进风口III可以设置为电动风口，根据主电力线缆的冷却温度进行开闭。

主电力线缆冷却腔内的冷却液通过出液管由循环泵输送进入散热器进行冷却，降温后的冷却液通过温控阀调整流量后从进液管回到主电力线缆冷却腔，如此循环，完成主电力线缆的冷却。

所述的充电电缆，是指用于连接充电桩及充电对象的多芯柔性材料，其主要由主电力线缆、辅助电力线缆、地线、控制线缆、信号线缆、出液管、绝缘填充物、充电电缆外护套、进液管等组成。所有的线缆及管道通过充电电缆外护套捆扎成一束，并在线缆、管道之间的间隔内填充绝缘填充物，主电力线缆位于充电电缆外护套的中心位置。所有线缆形成导线汇总，导线汇总一端与充电模块连接，另一端与充电插头连接；进液管、出液管与冷却单元连接并形成冷却回路。

所述主电力线缆内部设有沿其轴向的冷却液通道，所述冷却单元的出液端连接所述进液管的进液端，所述进液管的出液端连接至冷却液通道的进液端，所述冷却液通道的出液端连接至出液管的进液端，所述出液管的出液端连接至冷却单元的进液端形成冷却回路。冷却单元、进液管、冷却液通道、出液管以及冷却单元依次连接形成冷却回路，进行冷却时，冷却单元的出液端输出冷却液经过所述进液管进入冷却液通道，冷却液在冷却液通道内吸收主电力线缆散发的热量，对主电力线缆降温，携带热量的冷却液由所述出液管流出，经过出液管回流到冷却单元完成一个循环。

所述的主电力线缆用于快速充电模式，主要由主电力线缆铠装层、主电力线缆导体I、绝缘涂层I、绝缘涂层II、主电力线缆导体II、冷却腔出液密封端面、冷却液、冷却腔中间隔断、冷却腔进液密封端面组成，主电力线缆铠装层、主电力线缆导体I、绝缘涂层I、绝缘涂层II、主电力线缆导体II依次从外到内形成同轴圆柱，其中，绝缘涂层I、绝缘涂层II之间设有输送冷却液的冷却腔。冷却腔的两端分别设有用于连通冷却腔和出液管的冷却腔出液密封端面以及用于连通冷却腔和进液管的冷却腔进液密封端面，冷却腔出液密封端面与冷却腔进液密封端面之间还间隔设有冷却腔中间隔断，优选的，多个冷却腔中间隔断等间距布置。

所述的冷却腔出液密封端面主要由冷却管快速接头、冷却液通道、线缆通道、密封端面绝缘体等组成，作为冷却液的出液端。所述的冷却腔进液密封端面同样主要由冷却管快速接头、冷却液通道、线缆通道、密封端面绝缘体等组成，作为冷却液的进液端。所述的冷却腔中间隔断主要由中间隔断绝缘体、冷却液多孔通道、线缆通道等组成，线缆通道设置在中间隔断绝缘体的中部，所述冷却液多孔通道沿所述线缆通道周向分布在中间隔断绝缘体外围，冷却腔以及冷却腔中间隔断上的冷却液多孔通道由冷却腔进液密封端面向冷却腔出液密封端面依次连通形成冷却液通道。

所述的辅助电力线缆包括辅助电力线缆导体和辅助电力线缆绝缘层，所述辅助电力线缆绝缘层包覆在所述辅助电力线缆导体的外侧；所述的地线包括地线绝缘层和地线导体，所述地线绝缘层包覆在所述地线导体的外侧；所述的控制线缆为多芯导线，包括控制线缆导体、控制线缆绝缘层和控制线缆护套，每根导线的所述控制线缆绝缘层包覆在控制线缆导体外侧，所述控制线缆护套将所述多芯导线捆扎成一束；所述的信号线缆包括信号线缆导体、信号线缆绝缘层和信号线缆护套，每根导线的所述信号线缆绝缘层包覆在所述信号线缆导体，所述信号线缆护套将所述多芯导线捆扎成一束。

主电力线缆的冷却工作过程如下：

冷却液在冷却单元中降温后，从进液管进入主电力线缆冷却腔，冷却液从冷却腔进液密封端面向冷却腔出液密封端面流动，冷却液流动过程中要经过多个冷却腔中间隔断，在冷却腔内吸收主电力线缆导体I和主电力线缆导体II的热量后，通过出液管回到冷却单元，由循环泵输送进入散热器进行冷却，降温后的冷却液通过温控阀调整流量后从进液管回到主电力线缆冷却腔，如此循环，完成主电力线缆的冷却。其中，冷却腔中间隔断不仅加强了冷却腔的结构强度及线缆导体之间的绝缘性能，还增强冷却液的扰动，起到强化传热的作用。

本发明提出的一种带有电缆冷却功能的充电桩，与现有充电桩相比，本发明的技术方案能够同时对充电桩本体及充电电缆进行冷却，具有冷却效果好，结构紧凑，维护方便的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明充电桩的结构示意图；

图2是充电电缆的结构示意图；

图3是图2中A-A的剖面结构示意图；

图4是主电力线缆的结构示意图；

图5是冷却腔出液密封端面/冷却腔进液密封端面的结构示意图；

图6是冷却腔出液密封端面/冷却腔进液密封端面的结构示意图；

图7是冷却腔中间隔断的结构示意图；

图8是冷却腔中间隔断的结构示意图。

图中：1、充电桩壳体，2、电源，3、充电模块，4、充电电缆，5、冷却单元，51、出液管，52、手阀，53、循环泵，54、散热器，55、温控阀，56、进液管，57、冷却风机，58、进风口I，59、进风口II，510、进风口III，511、出风口，6、主电力线缆，61、主电力线缆铠装层，62、主电力线缆导体I，63、绝缘涂层I，64、中间隔断绝缘体，65、冷却液通道，66、绝缘涂层II，67、主电力线缆导体II，7、辅助电力线缆，71、辅助电力线缆导体，72、辅助电力线缆绝缘层，8、地线，81、地线绝缘层，82、地线导体，9、控制线缆，91、控制线缆导体，92、控制线缆绝缘层，93、控制线缆护套，10、信号线缆，101、信号线缆导体，102、信号线缆绝缘层，103、信号线缆护套，11、绝缘填充物，12、充电电缆外护套，13、充电插头，14、冷却腔出液密封端面，141、冷却管快速接头，142、冷却液通道，143、线缆通道，144、密封端面绝缘体，15、冷却液，16、冷却腔中间隔断，161、冷却液多孔通道，17、冷却腔进液密封端面，18、导线汇总。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明所述的一种带有电缆冷却功能的充电桩，包括充电桩壳体1、电源2、充电模块3、充电电缆4、冷却单元5，其中，充电模块3、冷却单元5位于充电桩壳体1内部，充电电缆4用于连接充电桩及充电对象，电源2指市电或其他外接电源，与充电模块3连接给充电对象提供电能。

如图2-图4所示，所述充电电缆4包括由主电力线缆6、辅助电力线缆7、地线8、控制线缆9、信号线缆10、出液管51、绝缘填充物11、充电电缆外护套12、进液管56。所有的线缆及管道通过充电电缆外护套12捆扎成一束，并在线缆、管道之间的间隔内填充绝缘填充物11。所有线缆组成导线汇总18，其一端与充电模块3连接，另一端与充电插头13连接；

所述主电力线缆6内部设有沿其轴向的冷却液通道65，所述冷却单元5的出液端连接所述进液管56的进液端，所述进液管56的出液端连接至冷却液通道65的进液端，所述冷却液通道65的出液端连接至出液管51的进液端，所述出液管51的出液端连接至冷却单元5的进液端形成冷却回路。冷却单元5、进液管56、冷却液通道65、出液管51以及冷却单元5依次连接形成冷却回路，进行冷却时，冷却单元5的出液端输出冷却液经过所述进液管56进入冷却液通道65，冷却液在冷却液通道65内吸收主电力线缆6散发的热量，对主电力线缆6降温，携带热量的冷却液由所述出液管51流出，经过出液管51回流到冷却单元5完成一个循环。

所述的主电力线缆6包括主电力线缆铠装层61、主电力线缆导体I 62、绝缘涂层I63、中间隔断绝缘体64、冷却液通道65、绝缘涂层II 66、主电力线缆导体II 67组成，上述的各层材料依次从外到内形成同轴圆柱，其中，绝缘涂层I 63、绝缘涂层II 67之间设有输送冷却液的冷却腔，所述冷却腔一端设有用于连通冷却腔和出液管51的冷却腔出液密封端面14，另一端设有用于连通冷却腔和进液管56的冷却腔进液密封端面17，所述冷却腔出液密封端面14与冷却腔进液密封端面17之间的冷却腔内还间隔设有冷却腔中间隔断16。

如图7和图8所示，所述冷却腔中间隔断16包括中间隔断绝缘体64，所述中间隔断绝缘体64的中部设有线缆通道143，所述中间隔断绝缘体64外围沿所述线缆通道143周向分布冷却液多孔通道161，冷却液多孔通道161连通冷却腔中间隔断16两端的冷却腔，冷却腔以及冷却腔中间隔断16上的冷却液多孔通道161由冷却腔进液密封端面17向冷却腔出液密封端面14依次连通形成冷却液通道65，本实施例中，多个冷却腔中间隔断16等间距布置。

所述辅助电力线缆7包括辅助电力线缆导体71和辅助电力线缆绝缘层72，所述辅助电力线缆绝缘层72包覆在所述辅助电力线缆导体71的外侧；所述地线8包括地线绝缘层81和地线导体82，所述地线绝缘层81包覆在所述地线导体82的外侧；所述控制线缆9为多芯导线，包括控制线缆导体91、控制线缆绝缘层92和控制线缆护套93，每根导线的所述控制线缆绝缘层92包覆在控制线缆导体91外侧，所述控制线缆护套93将所述多芯导线捆扎成一束；所述信号线缆10为多芯导线，包括信号线缆导体101、信号线缆绝缘层102和信号线缆护套103，每根导线的所述信号线缆绝缘层102包覆在所述信号线缆导体101，所述信号线缆护套103将所述多芯导线捆扎成一束。

如图5和图6所示，所述的冷却腔出液密封端面14由冷却管快速接头141、冷却液通道142、线缆通道143、密封端面绝缘体144组成，其中，线缆通道143紧套在绝缘涂层II 66的外面，冷却液15只能从冷却腔出液密封端面14上的冷却液通道142经过冷却管快速接头141流入出液管51，回到冷却单元5。所述的冷却腔进液密封端面17与冷却腔出液密封端面14组成相同，冷却液只能经过冷却管快速接头141从冷却腔进液密封端面17的冷却液通道142流入冷却腔。

本发明的具体实施过程为：

当用户选择快速充电时，电源2经充电模块3调节后，输出的大电流经过主电力线缆6，通过充电插头13对充电对象进行充电，辅助电力线缆7不通电。此时，循环泵53和冷却风机57启动，主电力电缆6冷却腔内的冷却液15通过出液管51由循环泵53输送进入散热器54进行冷却，降温后的冷却液15通过温控阀55调整流量后从进液管56回到主电力电缆6冷却腔，如此循环，完成主电力电缆6的冷却。冷却风机57驱动室外空气从进风口I 58进入充电桩壳体1内部对充电模块3进行冷却，再从进风口II 510进入散热器54带走冷却液15的热量，最终由出风口511排出。如果电缆温度仍然偏高，充电模块3会控制进风口III 59打开，旁通部分室外空气直接对散热器54进行冷却，增强电缆冷却效果。

主电力线缆6的冷却工作过程为：冷却液15在冷却单元5中降温后，从进液管56进入主电力线缆6冷却腔，冷却液15从冷却腔进液密封端面17向冷却腔出液密封端面14流动，冷却液15流动过程中要经过多个冷却腔中间隔断16，冷却液15在冷却腔内吸收主电力线缆导体I 62和主电力线缆导体II 67的热量后，通过出液管51回到冷却单元5，如此循环。其中，冷却腔中间隔断16不仅加强了冷却腔的结构强度及线缆导体之间的绝缘性能，还增强冷却液15的扰动，起到强化传热的作用。

当用户选择慢速充电时，电源2经充电模块3调节后，输出的电流经过辅助电力线缆7，通过充电插头13对充电对象进行充电，此时循环泵53不启动，冷却风机57启动，冷却风机57驱动室外空气从进风口I 58进入充电桩壳体1内部对充电模块3进行冷却，再从进风口II 510进入散热器54，最终由出风口511排出。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：包括充电桩壳体(1)、电源(2)、充电模块(3)、充电电缆(4)和冷却单元(5)，所述充电模块(3)和冷却单元(5)位于充电桩壳体(1)内部，充电电缆(4)用于连接充电桩及充电对象；

所述充电电缆(4)包括主电力线缆(6)、辅助电力线缆(7)、地线(8)、控制线缆(9)、信号线缆(10)、出液管(51)和进液管(56)，所述主电力线缆(6)、辅助电力线缆(7)、地线(8)、控制线缆(9)、信号线缆(10)、出液管(51)和进液管(56)通过充电电缆外护套(12)捆扎成一束，且在主电力线缆(6)、辅助电力线缆(7)、地线(8)、控制线缆(9)、信号线缆(10)、出液管(51)和进液管(56)之间的间隔内填充绝缘填充物(11)，所述主电力线缆(6)、辅助电力线缆(7)、地线(8)、控制线缆(9)和信号线缆(10)形成导线汇总(18)，所述导线汇总(18)一端与充电模块(3)连接，另一端与充电插头(13)连接；

所述主电力线缆(6)内部设有沿其轴向的冷却液通道(65)，所述冷却单元(5)的出液端连接所述进液管(56)的进液端，所述进液管(56)的出液端连接至冷却液通道(65)的进液端，所述冷却液通道(65)的出液端连接至出液管(51)的进液端，所述出液管(51)的出液端连接至冷却单元(5)的进液端形成冷却回路。

2.如权利要求1所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述主电力线缆(6)包括由外层到内层依次设置的主电力线缆铠装层(61)、主电力线缆导体I(62)、绝缘涂层I(63)、绝缘涂层II(66)和主电力线缆导体II(67)，所述绝缘涂层I(63)与绝缘涂层II(66)之间设有输送冷却液的冷却腔，所述冷却腔一端设有用于连通冷却腔和出液管(51)的冷却腔出液密封端面(14)，另一端设有用于连通冷却腔和进液管(56)的冷却腔进液密封端面(17)。

3.如权利要求2所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述冷却腔出液密封端面(14)与冷却腔进液密封端面(17)之间的冷却腔内还间隔设有冷却腔中间隔断(16)，所述冷却腔中间隔断(16)上设有连通冷却腔中间隔断(16)两端的冷却腔的冷却液多孔通道(161)，冷却腔以及冷却腔中间隔断(16)上的冷却液多孔通道(161)由冷却腔进液密封端面(17)向冷却腔出液密封端面(14)依次连通形成冷却液通道(65)。

4.如权利要求3所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述冷却腔中间隔断(16)包括中间隔断绝缘体(64)，所述中间隔断绝缘体(64)的中部设有线缆通道(143)，所述中间隔断绝缘体(64)外围沿所述线缆通道(143)周向分布冷却液多孔通道(161)。

5.如权利要求3所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述冷却腔出液密封端面(14)与冷却腔进液密封端面(17)的结构相同，包括冷却管快速接头(141)和密封端面绝缘体(144)，所述密封端面绝缘体(144)上设有贯穿所述密封端面绝缘体(144)两端的线缆通道(143)，且所述冷却管快速接头(141)一端与所述密封端面绝缘体(144)连接，并且经过所述密封端面绝缘体(144)与延伸至所述密封端面绝缘体(144)内部的冷却液通道(142)连通，所述冷却腔出液密封端面(14)上的冷却管快速接头(141)的另一端与所述出液管(51)连接，所述冷却腔进液密封端面(17)上的冷却管快速接头(141)的另一端与所述进液管(56)连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述冷却单元(5)包括出液管(51)、手阀(52)、循环泵(53)、散热器(54)、温控阀(55)、进液管(56)、冷却风机(57)、进风口和出风口(511)，所述出液管(51)依次经过手阀(52)和循环泵(53)连接至散热器(54)进液端，所述散热器(54)出液端依次经过温控阀(55)和手阀(52)与进液管(56)连接，所述进风口设置在所述充电桩壳体(1)的一侧，所述出风口(511)设置在所述充电桩壳体(1)的另一侧，且所述进风口和所述出风口(511)分别位于所述散热器(54)的两侧，所述冷却风机(57)正对所述出风口(511)。

7.如权利要求6所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述进风口包括进风口I(58)和进风口II(59)，所述进风口I(58)位于所述充电桩壳体(1)的下部，且正对所述充电模块(3)，所述进风口II(59)位于所述充电桩壳体(1)的上部且正对所述散热器(54)。

8.如权利要求7所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述进风口还包括进风口III(510)，所述进风口III(510)位于所述进风口I(58)和进风口II(59)之间的充电桩壳体(1)内部。

9.如权利要求8所述的带有电缆冷却功能的充电桩，其特征在于：所述进风口III(510)为电动风口。