CN109484228A - 一种直流充电桩风冷循环系统 - Google Patents

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许海平
梁锦华
许志强
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Abstract

一种直流充电桩风冷循环系统。本申请公开了一种直流充电桩风冷散热系统，解决了现在装置效率低、消耗大的问题。装置包含风冷散热模块，用于输送冷却风与发热器件进行热交换并排出热气，以此为直流充电桩制冷；该装置可分为：风道、插齿热管组合散热器、风扇；风道，用于输送冷却风，为功率器件风冷散热，将热风排出；所述插齿热管组合散热器，包含插齿散热器、嵌入式热管、液态金属导热片，用于将功率器件的热量传导出来与冷却风热交换；所述风扇，用于从装置外部吸取冷却风，使冷却风在风道中流动；本装置能有效的提高风冷的综合对流换热能力，使风冷冷却效果更加明显，保证直流充电桩内部产生的热量及时有效排出。

Description

一种直流充电桩风冷循环系统
技术领域
本申请涉及电动汽车充电设备技术领域，具体涉及直流充电桩风冷循环系统。
背景技术
直流充电桩是实现电动汽车大功率快速充电的一种充电设备，其中交流变换为直流的电源充电模块是核心部件，也是主要的发热源，高温对大多数元器件将产生严重影响，它导致元器件性能改变甚至失效，从而导致整个直流充电桩故障。电动汽车用户对充电桩充电时间要求更高，高功率密度是直流充电桩发展的趋势，大功率小体积必然导致产生的热量更集中，热传递阻力更大，如何将功率器件产生的热量及时有效的排出保证直流充电桩稳定可靠运行是亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种直流充电桩风冷循环系统，解决了现在装置效率低、消耗大的问题。
一种直流充电桩风冷散热系统包含风冷散热模块，用于输送冷却风与发热器件进行热交换并排出热气，以此为直流充电桩制冷。
所述风冷散热模块包含：风道、插齿热管组合散热器、风扇。
所述风道，用于输送冷却风至插齿热管组合散热器，为直流充电桩的功率器件风冷散热，将热风排出。
所述插齿热管组合散热器，包含插齿散热器、嵌入式热管、液态金属导热片，用于将直流充电桩功率器件的热量传导出来与冷却风进行热交换；直流充电桩热量依次经过液态金属导热片，嵌入式热管、插齿散热器后与冷却风进行热交换。
所述风扇，用于从装置外部吸取冷却风，使冷却风在风道中流动。
优选地，所述风扇上安装的风扇启停调速控制装置接收温度控制模块的反馈调节信号，控制风扇的启停状态和转速。
优选地，所述装置的发热磁性元件直接与空气热交换。
优选地，所述风道的出风口在装置上方，开口朝下，入口在装置下方。
优选地，所述风道的出风口和入风口都兼容防水防尘设计。
优选地，所述风道中多处设置导风板引流。
优选地，所述插齿散热器的基板表面预留凹槽用于放置嵌入式热管。
优选地，所述插齿散热器采用高度与宽度的比值60以上的翅片。
优选地，所述嵌入式热管具有最高温度和最低温度相差不超过3℃的等温性。
优选地，所述液态金属导热片中的液态金属导热率＞30W/m·k。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
整体采用上下风道结构设计，下入风口和上出风口都兼容防水防尘设计，有效利用液态金属的高导热性和低熔点，充分利用嵌入式热管的高等温性，将功率器件产生的集中热源分散到整个散热器基板上，高密插齿散热器设计增大翅片与空气的对流换热面积，配合大流量的风扇，能有效的提高风冷的综合对流换热能力，使风冷冷却效果更加明显，保证直流充电桩内部产生的热量及时有效排出。
附图说明
图1为直流充电桩风冷循环系统的实施例示意图；
图2为直流充电桩风冷循环系统风冷散热模块实施例示意图；
图3为直流充电桩风冷循环系统的实施例空气流动示意图；
图4为直流充电桩风冷循环系统的插齿散热器实施例示意图；
图5为直流充电桩风冷循环系统的插齿散热器基板剖面图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1为直流充电桩风冷循环系统的实施例示意图。
一种直流充电桩风冷散热系统包含风冷散热模块，用于输送冷却风与发热器件进行热交换并排出热气，以此为直流充电桩制冷。
冷却风从入风口103进入，被风扇102吸入插翅热管组合散热器101，在进行热交换之后，从出风口104排出。
图2为直流充电桩风冷循环系统风冷散热模块实施例示意图。
所述风冷散热模块包含：风道105、插齿热管组合散热器101、风扇102。
所述风道，用于输送冷却风至插齿热管组合散热器，为直流充电桩的功率器件风冷散热，将热风排出。
所述插齿热管组合散热器，包含插齿散热器100、嵌入式热管107、液态金属导热片106，用于将充电桩功率模块与冷却风进行热交换；充电模块产生的热量依次经过液态金属导热片，嵌入式热管、插齿散热器后与冷却风进行热交换。
插齿散热器分为插齿散热器基板108、插齿散热器翅片109、放置嵌入式热管的凹槽113。
所述装置的发热磁性元件直接与空气热交换。
所述风道的出风口104在装置上方，入风口103在装置下方，出风口104朝下。
例如，本实施例采用上下风道结构，入风口在直流充电桩桩体外壳下部，冷却风进入桩体内经过充电模块内部直流风扇被吸入模块内用于冷却新型插齿热管组合散热器和发热磁性元件，功率器件产生热量经过散热器的强迫风冷热交换传递给空气，磁性元件表面直接与空气热交换，受热空气在风扇的作用下最终从直流充电桩桩体上部出风口强制排除。
例如，直流充电桩桩体的入风口设在外壳下部，下部空出部分空间可以用于三相输入线接入、冷却空气进入、底部防水防潮等，入风口加装防尘网，有效过滤大颗粒粉尘，出风口设在外壳上部，出风口超下，能有效防水、防尘，受热空气在风扇强制对流情况下排除，充电模块空气从下部直流轴流风扇吸入，经过插齿热管组合散热器和磁性元件后从模块上部通风口排出。
所述直流充电桩功率器件外壳与散热器基板之间放置高导热系数的液态金属。
所述插齿热管组合散热器配合高性能轴流直流风扇用于冷却插齿散热器散热翅片。
所述插齿散热器基板表面预留合适凹槽用于嵌入高等温性能的热管。
所述风道的出风口和入风口都兼容防水防尘设计。
例如，下入风口设置防尘网和预留空间能有效防尘防潮，上出风口朝下，满足室外充电桩的防水、防尘要求。
所述风道中多处设置导风板引流。
例如，直流充电桩桩体整体采用上下风道结构设计，桩体内部为有效降低风道阻力、根据热仿真数据和相关经验设置多处导风板引流，并充分利用热空气的自然浮力作用。
图3为直流充电桩风冷循环系统的风扇启停调速控制装置示意图。
所述风扇上安装的风扇启停调速控制装置91接收温度控制模块90的反馈调节信号，控制风扇92的启停状态和转速。
例如，直流充电桩桩体提供充电功率，温度监控模块监控功率器件温升数据，反馈调节风扇的启停状态和转速，使风冷循环系统的风量和风速与充电功率匹配，提高风冷循环系统的效率，节约能源。
图4为直流充电桩风冷循环系统的插齿散热器实施例示意图。
所述插齿散热器采用高度与宽度的比值60以上的翅片。
插齿散热器基板下部配合周长和横截面面积比例大的高密翅片，增大翅片的高宽比。
插齿散热器分为插齿散热器基板108和插齿散热器翅片109，在插齿散热器基板上有用于存放嵌入式热管的凹槽113。
例如，铝散热器基板表面预留合适凹槽用于嵌入高等温性能的热管，铝散热器基板下部配合周长和横截面面积比例大的高密翅片，最终成为插齿热管组合散热器。
所述嵌入式热管具有最高温度和最低温度相差不超过3℃的等温性。
所述插齿散热器的基板表面预留凹槽用于放置嵌入式热管。
散热器表面必须光滑平整
插齿散热器基板表面的粗糙度要求为1.6。
插齿散热器基板表面的平面度要求为0.1。
例如，插齿散热器基板表面预留合适凹槽用于嵌入高等温性能的热管，铝散热器基板下部配合周长和横截面面积比例大的高密翅片，最终成为插齿热管组合散热器。
图5为直流充电桩风冷循环系统的插齿散热器基板剖面图。
插齿散热器基108上有为放置嵌入式热管预留的凹槽113。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，包含风冷散热模块，用于输送冷却风与发热器件进行热交换并排出热气；
所述风冷散热模块包含：风道、插齿热管组合散热器、风扇；
所述风道，用于输送冷却风至插齿热管组合散热器，为直流充电桩的功率器件风冷散热，将热风排出；
所述插齿热管组合散热器，包含插齿散热器、嵌入式热管、液态金属导热片，用于将直流充电桩功率器件的热量传导出来与冷却风进行热交换；充电模块产生的热量依次经过液态金属导热片，嵌入式热管、插齿散热器后与冷却风进行热交换；
所述风扇，用于从装置外部吸取冷却风，使冷却风在风道中流动。
2.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述风扇上安装的风扇启停调速控制装置接收温度控制模块的反馈调节信号，控制风扇的启停状态和转速。
3.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述装置的发热磁性元件直接与空气热交换。
4.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述风道的出风口在装置上方，开口朝下，入风口在装置下方。
5.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述风道的出风口和入风口都兼容防水防尘设计。
6.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述风道中设置导风板引流。
7.根据权利要求1所的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述插齿散热器的基板表面预留凹槽用于放置嵌入式热管。
8.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述插齿散热器采用高度与宽度的比值60以上的翅片。
9.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述嵌入式热管具有最高温度和最低温度相差不超过3℃的等温性。
10.根据权利要求1所述的直流充电桩风冷散热系统，其特征在于，所述液态金属导热片中的液态金属导热率＞30W/m·k。
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