CN109193847A - 一种基于相变热交换的一体式直流充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于相变热交换的一体式直流充电系统，包括柜体，柜体内设有电气及控制单元舱、热交换器单元舱、充电模块舱，热交换器单元舱包括热交换器柜外舱及热交换器柜内舱，热交换器柜外舱内装设有热交换器冷凝器组件及热交换器柜外舱风机组件，热交换器柜内舱内装设有热交换器蒸发器组件、热交换器柜内舱风机组件及控制组件，电气及控制单元舱与热交换单元舱通过第一隔板隔离，热交换器柜外舱与热交换器柜内舱之间通过第二隔板隔离形成各自独立密封空间。本发明充电模块舱与外界环境完全隔离密封，解决了充电模块散热难题及解决了充电控制柜防护等级低的问题。本发明只有一个柜体，所有器件组装在一个柜体里面，简化产品结构，降低产品成本。
Description
技术领域
本发明涉及直流充电领域，更具体地，涉及一种基于相变热交换技术的一体式直流充电系统领域。
技术背景
直流充电机充电功率大，散热量大，例如115KW的直流充电机，工作时产生的热量就达到6KW，如此大的散热量，需要大风量、高转速的风机才能把热量散发出机柜，如果采用直通风的散热方式，很容易将油烟，粉尘等污染物吸进充电模块，造成充电模块故障率高，甚至造成充电模块损坏，以致影响充电机的正常充电。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于相变热交换的一体式直流充电系统。本发明采用全密封内循环相变热交换进行散热，充电模块舱与外界环境完全隔离密封，解决了充电模块散热难题，同时解决了传统充电控制柜防护等级低的问题。且本发明只有一个柜体，所有器件组装在一个柜体里面，简化产品结构，降低产品成本。
本发明技术方案是：本发明的基于相变热交换的一体式直流充电系统，包括有柜体，柜体内设有电气及控制单元舱、热交换器单元舱、充电模块舱，热交换器单元舱包括有热交换器柜外舱及热交换器柜内舱，热交换器柜外舱置于热交换器柜内舱的上方，热交换器柜外舱内装设有热交换器冷凝器组件及热交换器柜外舱风机组件，热交换器柜内舱内装设有热交换器蒸发器组件、热交换器柜内舱风机组件及控制组件，电气及控制单元舱与热交换单元舱通过第一隔板隔离，热交换器柜外舱与热交换器柜内舱之间通过第二隔板隔离形成各自独立密封空间，充电模块舱内装设有充电模块组件，电气及控制单元舱与充电模块舱之间通过充电模块舱封板隔离形成各自独立密封空间，热交换器柜外舱与热交换器柜内舱之间的热交换通过相变热交换实现，热交换器柜外舱与外部空气接触，通过自然风进行冷却，热交换器柜内舱与外部空气密封，热交换器柜内舱与充电模块舱的风道连接；充电模块舱与热交换器柜内舱之间的第一隔板开有充电模块舱进风孔及充电模块舱出风孔，形成充电模块舱与热交换器柜内舱之间密封的第一热交换内循环降温风道，从充电模块组件出来的热风，在热交换器柜内舱风机组件的吸引下，从充电模块舱出风孔进入热交换器柜内舱，再经过热交换器蒸发器组件，热交换器蒸发器组件细管内部的液态相变材料吸热汽化，从而使热风温度降低，热风通过热交换器蒸发器组件降温后在柜内舱风机组件的吸引下，从充电模块舱进风孔进入充电模块舱给充电模块舱中的充电模块组件散热，热交换器柜内舱中的热交换器蒸发器组件与热交换器柜外舱中的热交换器冷凝器组件通过汽化端铜管组件和液化端铜管组件连接，形成第二热交换内循环降温风道，热交换器柜内舱中的热交换器蒸发器组件细管内部的液态相变材料吸收热风中的热量汽化后，通过汽化端铜管组件上升到热交换器柜外舱中的热交换器冷凝器组件，在热交换器冷凝器组件中遇到外部低温空气液化降温，液化后通过液化端铜管组件循环回到热交换器柜内舱中的热交换器蒸发器组件，热交换器柜外舱中的柜外舱风机组件从热交换单元舱外部吸风，吸入的风经过第一热交换器柜外舱风口进入热交换器柜外舱，然后通过热交换器柜外舱中的热交换器冷凝器组件进行热交换，进行热交换后形成的热风被从第二柜外舱风口吹出热交换器单元舱，形成第三热交换内循环降温风道。
本发明采用一体式全密封内循环相变热交换技术进行散热，充电模块舱与外界环境完全隔离密封，解决了充电模块散热难题，同时解决了传统充电控制柜防护等级低的问题。本发明整个系统只有一个柜体，所有器件组装在一个柜体里面，简化产品结构，降低产品成本。
附图说明
图1 是本发明的原理框图；
图2 是本发明的热循环原理图；
图3是本发明的整体立体图；
图4是图3中的D-D截面图；
图5是图3中的E-E截面图；
图6是本发明机柜隐藏后盖板的立体图；
图7是本发明热交换单元背装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局主视图；
图8是本发明热交换单元背装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局左视图；
图9是本发明热交换单元背装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局后视图；
图10是本发明热交换单元左装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局主视图；
图11是本发明热交换单元左装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局右视图；
图12是本发明热交换单元左装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局左视图；
图13是本发明热交换单元右装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局主视图；
图14是本发明热交换单元右装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局右视图；
图15是本发明热交换单元右装式电气及控制单元舱与充电模块舱平面布局左视图；
图16 是本发明整机系统主视图；
图17 是图16中的A-A截面图；
图18 是图16中的B-B截面图；
图19 是图16中的C-C截面图；
图20是本发明第一热交换降温循环风道平面示意图;
图21是本发明第二热热交换降温循环风道平面示意图;
图22是本发明第三热热交换降温循环风道平面示意图;
图中：1. 电气及控制单元舱， 2. 热交换器单元舱， 3. 充电模块舱封板，4. 充电模块舱，5. 交流输入组件，6. 直流充电枪，7. 高压输出回路组件，8. 充电控制器组件，9.保护组件，充电模块组件，11. 热交换器柜外舱，12. 热交换器柜内舱，13. 充电模块舱进风孔，14. 充电模块舱出风孔， 15. 热交换器蒸发器组件，16. 柜内舱风机组件，17. 控制组件，18. 汽化端铜管组件，19. 液化端铜管组件，20. 热交换器冷凝器组件，21. 柜外舱风机组件, 22.第一柜外舱风口， 23. 第二柜外舱风口，24.第一热交换降温循环风道，25第二热交换降温循环风道，26第三热交换降温循环风道，27.第一隔板，28.第二隔板。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明的基于相变热交换的一体式直流充电系统，包括有柜体，柜体内设有电气及控制单元舱1、热交换器单元舱2、充电模块舱4，热交换器单元舱2包括有热交换器柜外舱11与热交换器柜内舱12，热交换器柜外舱11置于热交换器柜内舱12的上方，热交换器柜外舱11内装设有热交换器冷凝器组件20及热交换器柜外舱风机组件21，热交换器柜内舱12内装设有热交换器蒸发器组件15、热交换器柜内舱风机组件16及控制组件17，电气及控制单元舱1与热交换单元舱2之间通过第一隔板27隔离，热交换器柜外舱11与热交换器柜内舱12之间通过第二隔板28隔离形成各自独立密封空间，充电模块舱4内装设有充电模块组件10，电气及控制单元舱1与充电模块舱4之间通过充电模块舱封板3隔离形成各自独立密封空间，热交换器柜外舱11与热交换器柜内舱12之间的热交换通过相变热交换实现，热交换器柜外舱11与外部空气接触，通过自然风进行冷却，热交换器柜内舱12与外部空气密封，热交换器柜内舱12与充电模块舱4的风道连接；充电模块舱4与热交换器柜内舱12之间的第一隔板27开有充电模块舱进风孔13及充电模块舱出风孔14，形成充电模块舱4与热交换器柜内舱12之间密封的第一热交换内循环降温风道24，从充电模块组件10出来的热风，在热交换器柜内舱风机组件16的吸引下，从充电模块舱出风孔14进入热交换器柜内舱12，再经过热交换器蒸发器组件15，热交换器蒸发器组件15细管内部的液态相变材料吸热汽化，从而使热风温度降低，热风通过热交换器蒸发器组件15降温后在热交换器柜内舱风机组件16的吸引下，从充电模块舱进风孔13进入充电模块舱4给充电模块舱4中的充电模块组件10散热，热交换器柜内舱12中的热交换器蒸发器组件15与热交换器柜外舱11中的热交换器冷凝器组件20通过汽化端铜管组件18和液化端铜管组件19连接，形成第二热交换内循环降温风道25，热交换器柜内舱12中的热交换器蒸发器组件15细管内部的液态相变材料吸收热风中的热量汽化后，通过汽化端铜管组件18上升到热交换器柜外舱11中的热交换器冷凝器组件19，在热交换器冷凝器组件20中遇到外部低温空气液化降温，液化后通过液化端铜管组件20循环回到热交换器柜内舱12中的热交换器蒸发器组件15，热交换器柜外舱11中的柜外舱风机组件21从热交换单元舱2外部吸风，吸入的风经过第一热交换器柜外舱风口22进入热交换器柜外舱11，然后通过热交换器柜外舱11中的热交换器冷凝器组件20进行热交换，进行热交换后形成的热风被从第二柜外舱风口23吹出热交换器单元舱2，形成第三热交换内循环降温风道26。
本实施例中，上述充电模块舱4对外部空气密封。
本实施例中，上述电气及控制单元舱1及充电模块舱4这两个舱的风道是独立密封。
本实施例中，上述电气及控制单元舱1内装设有交流输入回路组件5、直流充电枪6、高压输出回路组件7、充电控制器组件8、保护组件9，交流输入回路组件5与充电控制器组件8连接，为其提供交流输入工作电源。交流输入回路组件5与充电模块舱4连接，为充电模块组件10提供三相四线交流输入电源，保护组件9与交流输入回路组件5连接，提供交流输入的保护作用，充电控制器组件8与充电模块组件10连接，充电控制器组件8启动、停止、及监控充电模块组件10的状态，充电控制器组件8与直流充电枪6连接，充电控制器组件8监控直流充电枪6的充电状态，高压输出回路组件7与充电模块组件10连接。
本实施例中，上述高压输出回路组件7包括有直流电表73、直流熔断器72、直流继电器71，充电模块组件10输出的直流电依次经过直流电表73、直流熔断器72、直流继电器71。
此外，根据使用需要，上述热交换器单元舱2内还装设有压缩机，设计成空热一体式热交换器。本实施例中，压缩机安装在热交换器柜2的热交换器柜外舱11上。根据使用需要，上述热交换器单元舱2内还装设有加热管。本实施例中，加热管安装在热交换器柜内舱12上，加热管给热交换器柜内舱12内的循环空气加热。加热管主要是在天气比较寒冷的地方，给第二热交换内循环降温通道30里面的冷风加热。
上述热交换器单元舱2设置在整机的相对位置，可以有如下实施方式：
实施例1：
本实施例中，热交换器单元舱2设置在整机的背侧，如图7所示。
实施例2：
本实施例中，热交换器单元舱2设置在整机的左侧，如图10所示。
实施例3：
本实施例中，热交换器单元舱2设置在整机的右侧，如图13所示。
Claims (7)
1.一种基于相变热交换的一体式直流充电系统，其特征在于包括有柜体，柜体内设有电气及控制单元舱（1）、热交换器单元舱（2）、充电模块舱（4），热交换器单元舱（2）包括有热交换器柜外舱(11)与热交换器柜内舱(12)，热交换器柜外舱(11)置于热交换器柜内舱(12)的上方，热交换器柜外舱(11)内装设有热交换器冷凝器组件（20）及热交换器柜外舱风机组件（21），热交换器柜内舱(12)内装设有热交换器蒸发器组件（15）、热交换器柜内舱风机组件（16）及控制组件（17），电气及控制单元舱（1）与热交换单元舱（2）通过第一隔板（27）隔离，热交换器柜外舱(11)与热交换器柜内舱(12)之间通过第二隔板(28)隔离形成各自独立密封空间，充电模块舱（4）内装设有充电模块组件(10)，电气及控制单元舱（1）与充电模块舱（4）之间通过充电模块舱封板（3）隔离形成各自独立密封空间，热交换器柜外舱(11)与热交换器柜内舱(12)之间的热交换通过相变热交换实现，热交换器柜外舱(11)与外部空气接触，通过自然风进行冷却，热交换器柜内舱(12)与外部空气密封，热交换器柜内舱(12)与充电模块舱（4）的风道连接；充电模块舱（4）与热交换器柜内舱(12)之间的第一隔板(27)开有充电模块舱进风孔（13）及充电模块舱出风孔（14），形成充电模块舱（4）与热交换器柜内舱(12)之间密封的第一热交换内循环降温风道（24），从充电模块组件(10)出来的热风，在热交换器柜内舱风机组件（16）的吸引下，从充电模块舱出风孔（14）进入热交换器柜内舱(12)，再经过热交换器蒸发器组件（15），热交换器蒸发器组件（15）细管内部的液态相变材料吸热汽化，从而使热风温度降低，热风通过热交换器蒸发器组件（15）降温后在热交换器柜内舱风机组件（16）的吸引下，从充电模块舱进风孔（13）进入充电模块舱（4）给充电模块舱（4）中的充电模块组件（10）散热，热交换器柜内舱（12）中的热交换器蒸发器组件（15）与热交换器柜外舱(11)中的热交换器冷凝器组件（20）通过汽化端铜管组件（18）和液化端铜管组件（19）连接，形成第二热交换内循环降温风道（25），热交换器柜内舱（12）中的热交换器蒸发器组件（15）细管内部的液态相变材料吸收热风中的热量汽化后，通过汽化端铜管组件（18）上升到热交换器柜外舱(11)中的热交换器冷凝器组件（20），在热交换器冷凝器组件（20）中遇到外部低温空气液化降温，液化后通过液化端铜管组件（19）循环回到热交换器柜内舱（12）中的热交换器蒸发器组件（15），热交换器柜外舱(11)中的柜外舱风机组件（21）从热交换单元舱（2）外部吸风，吸入的风经过第一热交换器柜外舱风口（22）进入热交换器柜外舱(11)，然后通过热交换器柜外舱(11)中的热交换器冷凝器组件（20）进行热交换，进行热交换后形成的热风被从第二柜外舱风口（23）吹出热交换器单元舱（2），形成第三热交换内循环降温风道（26）。
2.根据权利要求1所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述充电模块舱（4）对外部空气密封。
3.根据权利要求1所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述电气及控制单元舱（1）与充电模块舱（4）这两个舱的风道是独立密封。
4.根据权利要求1所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述热交换器单元舱（2）内还装设有压缩机，设计成空热一体式热交换器。
5.根据权利要求1所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述热交换器单元舱（2）内还装设有加热管。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述电气及控制单元舱（1）内装设有交流输入回路组件(5)、直流充电枪（6）、高压输出回路组件（7）、充电控制器组件（8）、保护组件（9），交流输入回路组件（5）与充电控制器组件（8）连接，为其提供交流输入工作电源，交流输入回路组件（5）与充电模块舱（4）连接，为充电模块组件（10）提供三相四线交流输入电源，保护组件（9）与交流输入回路组件（5）连接，提供交流输入的保护作用，充电控制器组件（8）与充电模块组件（10）连接，充电控制器组件（8）启动、停止、及监控充电模块组件（10）的状态，充电控制器组件（8）与直流充电枪（6）连接，充电控制器组件（8）监控直流充电枪（6）的充电状态，高压输出回路组件（7）与充电模块组件（10）连接。
7.根据权利要求6所述的基于相变热交换的一体式直流充电系统,其特征在于上述高压输出回路组件（7）包括有直流电表（73）、直流熔断器（72）、直流继电器（71），充电模块组件（10）输出的直流电依次经过直流电表（73）、直流熔断器（72）、直流继电器（71）。
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