CN112092658A - 中央液冷快充电站系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央液冷快充电站系统，包括：至少一个充电桩单元，充电桩单元上设置有冷却液入口端和冷却液出口端；用于提供冷却液封闭循环的冷却液循环子系统，其包括：依次连接的热交换器及送液泵，所有充电桩单元的冷却液出口端并联后对接热交换器的入口，所有充电桩单元的冷却液入口端并联后对接送液泵的出口，通过送液泵为每个充电桩单元分别提供冷却液散热降温，之后高温冷却液再回流至热交换器；以及为热交换器内高温冷却液降温的冷却水循环子系统。本发明用一套中央液冷快充电站系统，满足更多充电桩液冷需求，简化液冷充电桩的内部结构，降低成本，大幅提升充电桩的充电效率，确保充电桩运行的稳定性和可靠性。

Description

中央液冷快充电站系统

技术领域

本发明涉及一种快充电站的冷却系统，更具体地涉及一种中央液冷快充电站系统。

背景技术

当前专业充电站绝大部分使用强制风冷式快充电桩，大量风扇的使用，会使设备噪音污染问题严重，高达6575分贝，更会将环境空气中的尘垢和盐雾吸入充电桩内，特别是充电模块内，使得充电模块和充电桩内其他器件受到影响，造成短路或技术性能降低，使得模块故障率很高。而且一般充电模块都不能随便拆开，充电站运营商的员工，很难直接清理模块里的尘垢和盐雾，除非送回原厂。这不仅大幅降低了充电桩运行的稳定性、可靠性与使用寿命，更会直接影响充电设备的安全运行，容易诱发充电火灾等。这些都使得风冷充电桩的充电场站运维成本大幅提升。

因此，目前已有少数厂家开始研制液冷充电模块，但其使用方向，是在充电桩内完成冷却液的热循环，即每个充电桩都为液冷充电模块配置循环加压泵、储液罐、风冷换热盘管，虽然解决了原来主要散热源充电模块，不再因为环境尘垢和盐雾侵蚀而安全和寿命受影响的问题，也一定程度地降低了充电模块的能耗，但使得充电桩内器件排布异常复杂，且原来风扇的噪音问题非但没有解决，还因为新增了冷却液热交换这道流程，加大了风扇功率，能耗和噪音问题更有增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种中央液冷快充电站系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种中央液冷快充电站系统，包括：

至少一个充电桩单元，充电桩单元上设置有冷却液入口端和冷却液出口端；

用于提供冷却液封闭循环的冷却液循环子系统，其包括：依次连接的热交换器及送液泵，所有充电桩单元的冷却液出口端并联后对接热交换器的入口，所有充电桩单元的冷却液入口端并联后对接送液泵的出口，通过送液泵为每个充电桩单元分别提供冷却液散热降温，之后高温冷却液再回流至热交换器；

以及为热交换器内高温冷却液降温的冷却水循环子系统。

所述充电桩单元包括：多个有序排列的液冷充电模块以及冷却盘管，液冷充电模块具有用于冷却液出入的分支出口和分支入口，冷却盘管对应电气线路及开关区并设置在其一侧，充电桩单元内所有的分支入口和冷却盘管一端口并联后与冷却液入口端相连，所有的分支出口和冷却盘管另一端口并联后与冷却液出口端相连，实现冷却液在充电桩单元内的循环降温。

所述冷却水循环子系统包括：相互循环连接的储水池及冷却塔，热交换器置于充满冷却水的储水池内，在储水池和冷却塔之间管路上设置有循环泵，通过循环泵使储水池内的高温冷却水流入冷却塔，经过冷却塔冷却后再将降温的冷却水回流至储水池继续使用。

所述热交换器和送液泵之间连接设置有用于存储冷却液的储液罐。

还包括：节能控制单元，其包括：中央控制器、分别设置在每个充电桩单元的冷却液入口端和冷却液出口端上的入口测温模块和出口测温模块以及分别设置在每个充电桩单元的冷却液入口端上的调节阀，入口、出口测温模块将测得的温度数据发送至中央控制器，当冷却液出入时的温度差值小于阈值时，说明该充电桩单元处于待机或不饱和的工作状态，中央控制器会指示调节阀关小，减少冷却液供应；反之当温度差值升高时，指示开大调节阀。

所述节能控制单元还包括：对应控制送液泵工作状态的送液泵控制端，送液泵控制端与中央控制器相连，当系统中的一个或多个充电桩单元处于待机或不饱和工作状态时，对冷却液的需求量会降低，中央控制器会同时指示送液泵控制端降低循环流速。

所述节能控制单元还包括：设置在储水池对接冷却塔的出水口端的冷却水测温模块、控制循环泵工作状态的循环泵控制端以及控制冷却塔风机工作状态的风机控制端，三者都分别与中央控制器相连，当冷却液的需求量降低或升高时，冷却水测温模块会检测到流向冷却塔的冷却水温度变化，随之降低或升高，使中央控制器指示循环泵控制端调低或调高流速、风机控制端降低或升高风机输出功率。

所述储水池上连接有消防喷淋系统或消火栓的第一供水端，在储水池和第一供水端之间管路上设置有消防泵，当发生火灾时，充电桩单元断电，启动消防泵使用冷却水灭火。

所述储水池上还连接有热水系统的第二供水端，将高温冷却水回收用作生活热水。

所述储水池上连接自来水源，储水池内设置有水位监测端，当水位监测端测到冷却水不足时通过自来水源补充。

所述调节阀为电磁比例积分调节阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

用一套中央液冷快充电站系统，满足更多充电桩液冷需求，简化了液冷充电桩的内部结构，降低成本，大幅提升充电桩的充电效率，确保充电桩运行的稳定性和可靠性；

冷却液只需要常温冷却液即可，冷却水也使用常温的自来水，整个系统不需额外特别的制冷设备，系统投入和运营维护成本低；据测算，与独立液冷充电桩相比，中央液冷快充电站系统的初始设备投资降低近20％，长期运维费用降低超过20％，与强制风冷充电桩相比，则初始设备投资增加不高于10％，长期运维费用则降低超过48％；

用于冷却液降温的热交换冷却水，同时也可作为充电场站常备消防水，在发生充电火灾险情时，可第一时间确保有足够的水源用于火情控制，最大幅度降低火灾影响；

通过降低充电桩的故障率，大幅减少了充电桩的日常运维成本，延长了充电桩的使用寿命，让场站投资折旧费用降低，提升了场站的运营收益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：

图1为本发明较佳实施例的系统原理图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参见图1，本发明较佳实施例设计的一种中央液冷快充电站系统，其主要包括：

至少一个充电桩单元10，充电桩单元10上设置有冷却液入口端和冷却液出口端；

用于提供冷却液封闭循环的冷却液循环子系统，该循环子系统包括：通过管路依次连接的热交换器21、储液罐22及送液泵23，所有充电桩单元10的冷却液出口端通过管路并联后对接热交换器21的入口，所有充电桩单元10的冷却液入口端通过管路并联后对接送液泵23的出口，通过冷却液循环子系统为每个充电桩单元10分别提供常温的冷却液散热降温，带走充电桩单元10的热量，而高温的冷却液再回流至热交换器21；

以及用于为热交换器21内高温冷却液降温的冷却水循环子系统，该循环子系统包括：通过管路相互循环连接的储水池31及冷却塔32，热交换器21置于充满冷却水的储水池31内，在储水池31和冷却塔32之间的管路上还设置有循环泵33，通过循环泵33使冷却水在储水池31和冷却塔32之间循环，储水池31里的冷却水将热交换器21内的热量带走，高温的冷却水流入冷却塔32，经冷却塔32冷却后再将常温的冷却水回流至储水池31，继续使用。

所述的热交换器21可以是盘管散热器，冷却液流经盘管散热器时，与外界的冷却水发生热交换，实现冷却液降温。一个封闭的循环系统，如果流速始终无变化，那么可以不使用储液罐22，但当冷却液的流速发生变化时，需要有个能够应对流速变化的缓冲空间，因此设置了储液罐22；还有另外一个原因，作为唯一一个可以对外接触到冷却液的单元构件，通过储液罐22还可以为冷却液按需添加各种添加剂，防止管路结垢和腐蚀及防冷冻等等。

所述的充电桩单元10包括：多个有序排列的液冷充电模块以及冷却盘管，液冷充电模块和冷却盘管都设置在充电桩的桩体内。液冷充电模块可以直接购买，为全封闭式结构，液冷充电模块对外仅具有两个口，分别为冷却液出入的分支出口和分支入口，液冷充电模块的内部具有充电电路及为充电电路降温的冷板，冷板上盘绕有直径很小的散热管，分支出口和分支入口对应散热管的两端，通过冷却液流经冷板为工作中的液冷充电模块降温，这也是液冷充电模块的基本原理。冷却盘管对应桩体内的电气线路及开关区并设置在其一侧，为电气线路及开关区降温，冷却盘管也可以设置一个或多个。充电桩单元10内所有的分支入口和冷却盘管一端口并联后与冷却液入口端相连，所有的分支出口和冷却盘管另一端口并联后与冷却液出口端相连，从而实现冷却液在充电桩单元10内的循环降温。

冷却液具体为加了特定添加剂的溶液，同时整个液冷充电模块为全封闭式结构，可以防止外界污垢、微生物等进入到冷板散热管内，使管路内不产生水垢或腐蚀。一旦冷板上的散热管破损或堵塞，只能更换新的，无法维修，所以生活用的普通自来水不能直接用作冷却液，需使用添加剂或经过净化并检测合格的水，才能作为冷却液；而冷却水直接取自普通的自来水，无需特殊处理。

本系统还包括：节能控制单元，所述的节能控制单元包括：一中央控制器41、分别设置在每个充电桩单元10的冷却液入口端和冷却液出口端上的入口测温模块42和出口测温模块43以及分别设置在每个充电桩单元10的冷却液入口端上的调节阀44。测温模块具体为电子温度测量仪及温度传感器，入口测温模块42用于准确检测对应冷却液入口端流经的冷却液温度，出口测温模块43用于准确检测对应冷却液出口端流经的冷却液温度，测温模块与中央控制器41相连，将测得的温度数据发送至中央控制器41。调节阀44具体为电磁比例积分调节阀，其与中央控制器41相连，当冷却液出入时的温度差值小于一定阈值时，说明该充电桩单元10散热量减小，意味着其处于待机或不饱和的工作状态，中央控制器41会指示该充电桩单元10的调节阀44关小，减少冷却液供应，降低能力耗能；或者也可以通过测得温度差值的升高，指示开大调节阀44。

节能控制单元还包括：对应控制送液泵23工作状态的送液泵控制端，送液泵控制端与中央控制器41相连，当系统中的一个或多个充电桩单元10处于待机或不饱和工作状态时，对冷却液的需求量就会降低，因此中央控制器41会同时指示送液泵控制端降低循环流速，有效节能。

节能控制单元还包括：设置在储水池31对接冷却塔32的出水口端的冷却水测温模块45以及对应控制循环泵33工作状态的循环泵控制端，冷却水测温模块45和循环泵控制端分别与中央控制器41相连，当冷却液的需求量降低或升高时，冷却水测温模块45会检测到储水池31流向冷却塔32的冷却水温度变化，降低或升高，从而中央控制器41指示循环泵控制端调低或调高流速，有效节能，只要确保储水池31内的冷却水控制在一定温度范围内即可符合冷却液的散热要求。

节能控制单元实现高效控制冷却液循环子系统，进一步高效控制冷却水循环子系统，达到满足充电站散热效果的前提下，整个系统能源利用率最高效，对社会做出贡献。

储水池31上通过管路连接着消防喷淋系统或消火栓的第一供水端36，在储水池31和第一供水端36的管路上设置有消防泵34，通过中央控制器41指示启动消防泵34为消防喷淋系统或消火栓供水，应对火灾等险情。本套系统是中央集成式的，具有非常多的充电桩，因此储水池31容积一定不小，为了充分利用水资源及更快速的应对火灾险情，将储水池31内的冷却水同时作为消防喷淋系统或消火栓的供水源。当发生火灾时，会立即切断冷却液循环子系统、冷却水循环子系统及充电桩单元10的电源，然后控制启动消防泵34，满足消防喷淋系统或消火栓使用需要。

储水池31上通过管路还连接着热水系统的第二供水端35，将高温的冷却水回收，用作生活热水来使用，可为充电站内使用，实现高效节能。

目前国内充电站的规模小，属于新兴领域，大规模的建设充电站的消防配套、生活热水配套，经济成本不划算，而本系统属于国内首创，解决了这一难题。

冷却水循环子系统为开放的循环系统，储水池31上需连接自来水源，储水池31内设置有水位监测端，当水位监测端测到冷却水不足时，会通过自来水源补充，或者当发生火灾时，自来水源也应为储水池31补水。

本套系统将原有设置在充电桩内的冷却加压泵、储液罐、风冷热交换盘管等全部移出，采用中央冷却系统集中冷却后，再送入各充电桩单元内的液冷充电模块。这使得液冷充电桩的内部结构与原来风冷充电桩的相比，几乎没有变化，还取消了原来的大量风扇，不仅可以使充电桩不再受环境尘垢与盐雾侵蚀，还消除了原来噪音污染，大幅降低了充电桩的能耗，提高了其使用寿命和运行可靠性，使得场站充电更加安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何间接修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种中央液冷快充电站系统，其特征在于，包括：

至少一个充电桩单元，充电桩单元上设置有冷却液入口端和冷却液出口端；

用于提供冷却液封闭循环的冷却液循环子系统，其包括：依次连接的热交换器及送液泵，所有充电桩单元的冷却液出口端并联后对接热交换器的入口，所有充电桩单元的冷却液入口端并联后对接送液泵的出口，通过送液泵为每个充电桩单元分别提供冷却液散热降温，之后高温冷却液再回流至热交换器；

以及为热交换器内高温冷却液降温的冷却水循环子系统。

2.根据权利要求1所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述充电桩单元包括：多个有序排列的液冷充电模块以及冷却盘管，液冷充电模块具有用于冷却液出入的分支出口和分支入口，冷却盘管对应电气线路及开关区并设置在其一侧，充电桩单元内所有的分支入口和冷却盘管一端口并联后与冷却液入口端相连，所有的分支出口和冷却盘管另一端口并联后与冷却液出口端相连，实现冷却液在充电桩单元内的循环降温。

3.根据权利要求1或2所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述冷却水循环子系统包括：相互循环连接的储水池及冷却塔，热交换器置于充满冷却水的储水池内，在储水池和冷却塔之间管路上设置有循环泵，通过循环泵使储水池内的高温冷却水流入冷却塔，经过冷却塔冷却后再将降温的冷却水回流至储水池继续使用。

4.根据权利要求3所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述热交换器和送液泵之间连接设置有用于存储冷却液的储液罐。

5.根据权利要求4所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，还包括：节能控制单元，其包括：中央控制器、分别设置在每个充电桩单元的冷却液入口端和冷却液出口端上的入口测温模块和出口测温模块以及分别设置在每个充电桩单元的冷却液入口端上的调节阀，入口、出口测温模块将测得的温度数据发送至中央控制器，当冷却液出入时的温度差值小于阈值时，说明该充电桩单元处于待机或不饱和的工作状态，中央控制器会指示调节阀关小，减少冷却液供应，反之当温度差值升高时，指示开大调节阀；所述调节阀为电磁比例积分调节阀。

6.根据权利要求5所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述节能控制单元还包括：对应控制送液泵工作状态的送液泵控制端，送液泵控制端与中央控制器相连，当系统中的一个或多个充电桩单元处于待机或不饱和工作状态时，对冷却液的需求量会降低，中央控制器会同时指示送液泵控制端降低循环流速。

7.根据权利要求5所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述节能控制单元还包括：设置在储水池对接冷却塔的出水口端的冷却水测温模块、控制循环泵工作状态的循环泵控制端以及控制冷却塔风机工作状态的风机控制端，三者都分别与中央控制器相连，当冷却液的需求量降低或升高时，冷却水测温模块会检测到流向冷却塔的冷却水温度变化，随之降低或升高，使中央控制器指示循环泵控制端调低或调高流速、风机控制端降低或升高风机输出功率。

8.根据权利要求3所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述储水池上连接有消防喷淋系统或消火栓的第一供水端，在储水池和第一供水端之间管路上设置有消防泵，当发生火灾时，充电桩单元断电，启动消防泵使用冷却水灭火。

9.根据权利要求3所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述储水池上还连接有热水系统的第二供水端，将高温冷却水回收用作生活热水。

10.根据权利要求3所述的中央液冷快充电站系统，其特征在于，所述储水池上连接自来水源，储水池内设置有水位监测端，当水位监测端测到冷却水不足时通过自来水源补充。

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