CN113428029B - 一种大功率充电连接器的液冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大功率充电连接器的液冷系统，包括：非导电液态物质箱，包括相互贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体设置在第二腔体上方形成密封的箱体，第一腔体的横截面大于第二腔体横截面，第一腔体设置有进液口和出液口；散热器，散热器的一端的管路通过进液口插入至与第一腔体顶部的预设第一距离处；冷却泵，冷却泵一端的管路连接散热器的另一端，冷却泵另一端的管路中浸入待冷却电缆及充电连接器的接口端子，冷却泵另一端的管路通过出液口插入至与第一腔体顶部的预设第二距离处；第二腔体的底部设置有泄放口，泄放口处设置有泄放阀，泄放阀用于泄放待冷却电缆磨损的金属杂质。本申请可以降低长期使用后液冷油绝缘电阻变小、绝缘失效的风险。

Description

一种大功率充电连接器的液冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及液冷技术领域，尤其涉及一种大功率充电连接器的液冷系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车经过多年发展已经基本成熟，但充电速度较慢影响使用，目前急需提升电动汽车充电功率。

在目前大功率充电中研究中，对电流传导连接方面，主要有水冷方案和油冷方案。水不是绝缘体，水冷应用中存在泄露的可能，泄露会导致电流短路的严重风险，不利于全面推广；油质绝缘性好，适合于给电流金属导体直接冷却，且冷却效果好。但是，冷却过程中，冷却油流动与金属导体摩擦，长期流动摩擦，磨损的金属杂质容易混合到冷却油中，金属杂质混入会导致冷却油绝缘电阻逐渐变小，绝缘电阻变小之后存在绝缘失效的风险。

针对大功率充电液冷油在长期使用后可能存在绝缘失效的问题，目前方案是对液冷油进行定期更换。由于不同充电站充电使用频率不同，冷却油工作时间不同，所以冷却油绝缘失效存在时间不确定性，有的液冷油在定期更换前就已经进入绝缘失效，存在高压绝缘失效风险，有的液冷油在定期更换的时候，绝缘值正常也可能被更换掉，存在人力物力的浪费。

发明内容

本发明提供一种大功率充电连接器的液冷系统，包括：

非导电液态物质箱，所述非导电液态物质箱包括相互贯通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体设置在所述第二腔体上方形成密封的箱体，所述第一腔体的横截面大于所述第二腔体横截面，所述第一腔体设置有进液口和出液口；

散热器，所述散热器的一端的管路通过所述进液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第一距离处；

冷却泵，所述冷却泵一端的管路连接所述散热器的另一端，所述冷却泵另一端的管路中浸入待冷却电缆及充电连接器的接口端子，所述冷却泵另一端的管路通过所述出液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第二距离处；

所述第二腔体的底部设置有泄放口，所述泄放口处设置有泄放阀，所述泄放阀用于泄放所述待冷却电缆磨损的金属杂质。

进一步地、还包括：电阻监测仪；

所述第二腔体距离第一腔体预设第三距离处对称设置有第一电流测量点和第二电流测量点；

所述电阻监测仪的一端连接所述第一电流测量点，所述电阻监测仪的另一端连接所述第二电流测量点，所述电阻监测仪用于测量所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻。

进一步地、还包括：泄放控制器；

所述泄放控制器分别与所述电阻监测仪和所述泄放阀连接，用于在所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时开启所述泄放阀，以将所述第二腔体中的金属杂质排泄出。

进一步地、所述泄放阀处设置有流量计，用于监测所述非导电液态物质箱内物质的流出量。

进一步地、所述非导电液态物质箱顶部设置有可开启的充注口，用于在所述非导电液态物质箱内部物质低于预设容量时添加物质。

进一步地、所述非导电液态物质箱内部设置有液位监测组件。

进一步地、所述非导电液态物质为油。

另一方面，本发明提供一种应用大功率充电连接器的液冷系统的控制方法，包括：

在大功率充电连接器充电时，控制冷却泵开启，使得非导电液态物质对待冷却电缆及充电连接器的接口端子进行冷却；

在充电完成预设时间后，通过电阻监测仪监测第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻；

在第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时，通过泄放控制器开启泄放阀，以泄放非导电液态物质箱中的金属杂质。

进一步地、还包括：

在泄放阀处的流量计监测的非导电液态物质流出量大于预设流量时，通过充注口添加非导电液态物质；

或、在液位监测组件监测非导电液态物质箱内非导电液态物质的液位高度低于预设高度时，通过充注口添加非导电液态物质。

再一方面，本发明提供一种汽车，所述汽车设置有大功率充电连接器，所述大功率充电连接器上设置有如上述所述的大功率充电连接器的液冷系统。

本发明的实施具备以下技术效果：

本申请针对大功率充电电流传导连接的油冷技术中，存在长期使用后液冷油绝缘电阻变小、绝缘失效的风险，本申请设计了一种应用大功率充电连接器的液冷系统的控制方法。本方法包括对非导电液态物质的绝缘监测和绝缘组织变小后自动泄放，从而保证大功率充电连接器的绝缘安全。

附图说明

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本发明提供的一种应用大功率充电连接器的液冷系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种应用大功率充电连接器的液冷系统的控制方法的流程图；

其中：1-电阻监测仪；2-泄放阀，3-泄放控制器，4-非导电液态物质箱，5-散热器，6-冷却泵，7-待冷却电缆及充电连接器的接口端子，8-冷却接口，9-管路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“连接”可以是电连接也可以是通信连接。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本发明提供一种大功率充电连接器的液冷系统，图1为本发明提供的一种应用大功率充电连接器的液冷系统的结构示意图，如图1所示，包括：

非导电液态物质箱4，所述非导电液态物质箱4包括相互贯通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体设置在所述第二腔体上方形成密封的箱体，所述第一腔体的横截面大于所述第二腔体横截面，所述第一腔体设置有进液口和出液口；

散热器5，所述散热器5的一端的管路9通过所述进液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第一距离处；

冷却泵6，所述冷却泵6一端的管路9连接所述散热器5的另一端，所述冷却泵6另一端的管路9中浸入待冷却电缆及充电连接器的接口端子7，所述冷却泵6另一端的管路9通过所述出液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第二距离处；

所述第二腔体的底部设置有泄放口，所述泄放口处设置有泄放阀2，所述泄放阀2用于泄放所述待冷却电缆磨损的金属杂质。

具体的，非导电液态物质箱4可以是用于存放非导电液态物质的绝缘密封箱体，所述非导电液态物质为油，非导电液态物质箱4可以包括相互贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的横截面大于第二腔体横截面，可以理解的是，第一腔体的底面中的一部分可以连接第二腔体的顶面，从而形成类似倒立的凸字型结构，需要说明的是，第一腔体和第二腔体的具体结构在本说明书实施例中不做具体限定，第一腔体和第二腔体可以是相同的结构也可以是不同的结构，如，第一腔体为长方体，第二腔体为圆柱体。

第一腔体的侧面或者顶面可以设置有进液口和出液口，进液口和出液口均通过管路9与其他器件连接，需要说明的是，通过进液口和出液口插入管路9的末端应该距离第一腔体顶部预设第二距离处，预设第二距离可以保证非导电液态物质箱4内的非导电液态物质流动，避免非导电液态物质不能为待冷却电缆及充电连接器的接口端子7降温。

散热器5可以用于对管路9中的非导电液态物质进行降温，具体结构在本说明书实施例中不做具体限定。散热器5的管路9一端可以与进液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第一距离处，用于将温度相对较高的非导电液态物质进行降温后传导至非导电液态物质箱4中。

冷却泵6用于驱动管道中的非导电液态物质流动，冷却泵6的工作参数可以根据非导电液态物质的粘度确定。

第二腔体的底部设置有泄放口，泄放口出设置有匹配的泄放阀2，泄放阀2用于泄放待冷却电缆磨损的金属杂质。泄放口的大小可以根据实际需要进行设置。

可以理解的是，上述各个器件均处于密封的场景下。

本说明书实施例提供的大功率充电连接器的液冷系统，能够保障大功率充电电流传导连接中油冷系统的安全运作，避免冷却油在使用中的绝缘失效风险，在液冷油低位(第二腔体)设置一个自动泄放阀2，利用金属比重大、容易沉积底部的特性，在必要时进行泄放，维护大电流充电中电流传导连接液冷油的绝缘性，满足大功率充电的冷却需求。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：电阻监测仪1；

所述第二腔体距离第一腔体预设第三距离处对称设置有第一电流测量点和第二电流测量点；

所述电阻监测仪1的一端连接所述第一电流测量点，所述电阻监测仪1的另一端连接所述第二电流测量点，所述电阻监测仪1用于测量所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻。

具体的，电阻监测仪1是用于测量阻值的设备，由于待冷却电缆及充电连接器冷却过程中，冷却油流动与金属导体摩擦，长期流动摩擦，磨损的金属杂质容易混合到冷却油中，金属杂质混入会导致冷却油绝缘电阻逐渐变小，而本说明书实施例中，利用金属的重力大于油的特性将金属杂质沉淀至第二腔体的底部，第二腔体底部的油中混入了部分金属杂质会产生阻值下降。可以理解的是，第一电流测量点和第二电流测量点均设置在第二腔体的底部，且第一电流测量点和第二电流测量点的距离可以根据实际需要进行设置。如为提升电阻监测仪1监测阻值的准确性可以适当缩小第一电流测量点和第二电流测量点内探头A和探头B的距离。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：泄放控制器3；

所述泄放控制器3分别与所述电阻监测仪1和所述泄放阀2连接，用于在所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时开启所述泄放阀2，以将所述第二腔体中的金属杂质排泄出。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述泄放阀2处设置有流量计，用于监测所述非导电液态物质箱4内物质的流出量。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述非导电液态物质箱4顶部设置有可开启的充注口，用于在所述非导电液态物质箱4内部物质低于预设容量时添加物质。

具体的，充注口的具体形状在本说明书实施例中不做具体限定，充注口可以配套设置有开拆卸的密封组件。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述非导电液态物质箱4内部设置有液位监测组件。

具体的，液位监测组件可以用于监测非导电液态物质箱4内物质的液位高度，便于在液位高度过低时添加非导电液态物质。

本实施例提供的液冷系统属于大功率充电电流传导连接的油冷技术，使用冷却油对大电流传导接口和导体进行直接冷却，本实施例包括大功率充电的充电枪及电缆，如“待冷却电缆及充电连接器的接口端子7”、电流传导的车辆充电接口，如“冷却接口8”，传输冷却油的导管，如“冷却导管”，驱动冷却油流动的油泵，如“冷却泵6”，给冷却油散热的散热设备，如“散热器5”，储存冷却油的箱体，如“非导电液态物质箱4”，控制绝缘失效的冷却油进行泄放的控制器，如“泄放控制器3”，对冷却油进行泄放的泄放阀2，如“泄放阀2”，对冷却油进行绝缘监测的仪器，如“电阻监测仪1”。

整个液冷系统中，液冷油流经位置高低不同，其中，“非导电液态物质箱4”位置最低，在“非导电液态物质箱4”底部设置低位槽，在低位槽两端布置电阻检测探头A和探头B，其中电阻检测探头A和电阻检测探头B与“电阻监测仪1”连接，“电阻监测仪1”与“泄放控制器3”信号连接，“泄放控制器3”与“泄放阀2”连接，“泄放阀2”安装在整个油冷系统中位置最低的“非导电液态物质箱4”的底部。

需要说明的是，非导电液态物质箱4、散热器5、冷却泵6、泄放阀2、电阻监测仪1及泄放控制器3均设置在大功率充电连接器中。

另一方面，本发明提供一种应用所述的大功率充电连接器的液冷系统的控制方法，图2为本发明提供的一种应用大功率充电连接器的液冷系统的控制方法的流程图，如图2所示，包括：

S102、在大功率充电连接器充电时，控制冷却泵开启，使得非导电液态物质对待冷却电缆及充电连接器的接口端子进行冷却；

S104、在充电完成预设时间后，通过电阻监测仪监测第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻；

S106、在第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时，通过泄放控制器开启泄放阀，以泄放非导电液态物质箱中的金属杂质。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：

在泄放阀处的流量计监测的非导电液态物质流出量大于预设流量时，通过充注口添加非导电液态物质；

或、在液位监测组件监测非导电液态物质箱内非导电液态物质的液位高度低于预设高度时，通过充注口添加非导电液态物质。

具体的，启动大功率充电的时候，待冷却电缆及充电连接器的接口端子在大电流作用下快速发热升温，同时启动“冷却泵”驱动液冷油循环，液冷油对待冷却电缆及充电连接器的接口端子进行冷却。同时“散热器”对液冷油进行散热冷却，液冷油在“冷却管”及“待冷却电缆及充电连接器的接口端子”、“冷却接口”中流动，流动过程中，液冷油与金属导体、接口及冷却管存在摩擦，金属导体、接口及冷却管被摩擦后有金属颗粒杂质掉落到液冷油中，长期运行之后，液冷油积存的金属杂质颗粒越来越多，液冷油绝缘电阻逐渐变小，绝缘性能下降，影响高压电安全。

为了提高安全性，在每次充电完成、冷却油流动停止之后，在冷却油中的金属杂质逐渐沉淀到油冷系统的低位“非导电液态物质箱”内，并沉积到箱底。在每次充电停止一段时间之后或每次充电前，启动“电阻监测仪”对“非导电液态物质箱”底部的A点和B点之间进行液冷油电阻检测，并将检测的绝缘值传递给“泄放控制器”，“泄放控制器”按照绝缘值判断是否电阻值低。

在“泄放控制器”检测和判断冷却油电阻值正常的情况下，不做任何处理，液冷系统可以正常运行；当“泄放控制器”检测和判断冷却油电阻值低的时候，“泄放控制器”驱动“泄放阀”启动泄放，将“非导电液态物质箱”底部含有金属杂质、绝缘阻值低的液冷油进行泄放。同时，“电阻监测仪”持续对“非导电液态物质箱”底部的液冷油的A点和B点之间进行电阻检测，直到金属杂质含量较高、绝缘阻值低的液冷油被泄放掉，“非导电液态物质箱”底部液冷油A点与B点之间的绝缘电阻值恢复到正常电阻值的时候，“泄放控制器”停止对“泄放阀”的泄放驱动。冷却油系统在下次充电中继续进行充电冷却，如此，形成长期实时对大功率充电的冷却油系统进行绝缘电阻监测和自动维护，保障充电高压绝缘安全。

再一方面，本发明提供一种汽车，所述汽车设置有大功率充电连接器，所述大功率充电连接器上设置有上述所述的大功率充电连接器的液冷系统。由于汽车设置有大功率充电连接器的液冷系统，因此其具备大功率充电连接器的液冷系统的技术效果，不再赘述。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (8)

1.一种大功率充电连接器的液冷系统，其特征在于，包括：

非导电液态物质箱，所述非导电液态物质箱包括相互贯通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体设置在所述第二腔体上方形成密封的箱体，所述第一腔体的横截面大于所述第二腔体横截面，所述第一腔体设置有进液口和出液口，所述第二腔体的底部设置有泄放口，所述泄放口处设置有泄放阀，所述泄放阀用于泄放待冷却电缆磨损的金属杂质；

散热器，所述散热器的一端的管路通过所述进液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第一距离处；

冷却泵，所述冷却泵一端的管路连接所述散热器的另一端，所述冷却泵另一端的管路中浸入待冷却电缆及充电连接器的接口端子，所述冷却泵另一端的管路通过所述出液口插入至与所述第一腔体顶部的预设第二距离处；

电阻监测仪，所述第二腔体距离第一腔体预设第三距离处对称设置有第一电流测量点和第二电流测量点；所述电阻监测仪的一端连接所述第一电流测量点，所述电阻监测仪的另一端连接所述第二电流测量点，所述电阻监测仪用于测量所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻；

泄放控制器，所述泄放控制器分别与所述电阻监测仪和所述泄放阀连接，用于在所述第一电流测量点和所述第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时开启所述泄放阀，以将所述第二腔体中的金属杂质排泄出。

2.根据权利要求1所述大功率充电连接器的液冷系统，其特征在于，所述泄放阀处设置有流量计，用于监测所述非导电液态物质箱内物质的流出量。

3.根据权利要求2所述大功率充电连接器的液冷系统，其特征在于，所述非导电液态物质箱顶部设置有可开启的充注口，用于在所述非导电液态物质箱内部物质低于预设容量时添加物质。

4.根据权利要求2所述大功率充电连接器的液冷系统，其特征在于，所述非导电液态物质箱内部设置有液位监测组件。

5.根据权利要求4所述大功率充电连接器的液冷系统，其特征在于，所述非导电液态物质为油。

6.一种应用权利要求1-5任一项所述的大功率充电连接器的液冷系统的控制方法，其特征在于，包括：

在大功率充电连接器充电时，控制冷却泵开启，使得非导电液态物质对待冷却电缆及充电连接器的接口端子进行冷却；

在充电完成预设时间后，通过电阻监测仪监测第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻；

在第一电流测量点和第二电流测量点之间的电阻小于预设电阻时，通过泄放控制器开启泄放阀，以泄放非导电液态物质箱中的金属杂质。

7.根据权利要求1所述大功率充电连接器的液冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：

在泄放阀处的流量计监测的非导电液态物质流出量大于预设流量时，通过充注口添加非导电液态物质；

或、在液位监测组件监测非导电液态物质箱内非导电液态物质的液位高度低于预设高度时，通过充注口添加非导电液态物质。

8.一种汽车，其特征在于，所述汽车设置有大功率充电连接器，所述大功率充电连接器上设置有如权利要求1-5任一项所述的大功率充电连接器的液冷系统。

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