CN113879155A - 分体式液冷超级快速充电机 - Google Patents

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CN113879155A CN202111208817.4A CN202111208817A CN113879155A CN 113879155 A CN113879155 A CN 113879155A CN 202111208817 A CN202111208817 A CN 202111208817A CN 113879155 A CN113879155 A CN 113879155A
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齐杰
陈东涛
黎清辉
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Guangzhou Ruisu Intelligent Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及超级充电机技术领域，具体而涉及一种分体式液冷超级快速充电机。分体式液冷超级快速充电机包括主柜设备和分柜设备；主柜设备包括主电路、电源模块、直流电路，主电路的一端与交流电源连接，另一端与电源模块的输入端连接；电源模块的输出端通过主流电路与分柜设备连接；分柜设备包括终端电路、充电枪、液冷集成电缆、电能表、绝缘检测模块、人机界面、读卡器、控制器和循环液冷却系统；直流电路通过终端电路与液冷集成电缆连接，充电枪设置在液冷集成电缆上；循环液冷却系统与液冷集成电缆连接，以实现对液冷集成电缆的降温处理。如此能够较好地改善分柜散热不佳的技术问题。

Description

分体式液冷超级快速充电机
技术领域
本发明涉及超级充电机技术领域，具体而言，涉及一种分体式液冷超级快速充电机。
背景技术
相比于传统内燃机车，充电式电动汽车有很多好处。他们运行和保养的成本比较低、可以减少当地的空气污染、减少对石油的依赖、并且有可能减少温室气体的排放。充电柱系统作为支撑电动汽车发展的重要组成部分，其重要性和技术要求越来越高。
然而现有的充电柱系统功能单一，且分柜的散热问题也没有得到更好的解决。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种分体式液冷超级快速充电机，其功能丰富，能够较好地改善分柜散热不佳的技术问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种分体式液冷超级快速充电机，包括主柜设备和分柜设备；
所述主柜设备包括主电路、电源模块、直流电路，所述主电路的一端与交流电源连接，另一端与所述电源模块的输入端连接；所述电源模块的输出端通过主流电路与分柜设备连接；
所述分柜设备包括终端电路、充电枪、液冷集成电缆、电能表、绝缘检测模块、人机界面、读卡器、控制器和循环液冷却系统；
所述直流电路通过所述终端电路与液冷集成电缆连接，所述充电枪设置在所述液冷集成电缆上；所述电能表、绝缘检测模块均设置在在所述终端电路上，且所述电能表、绝缘检测模块、人机界面、读卡器均与所述控制器连接；
所述循环液冷却系统与所述液冷集成电缆连接，以实现对所述液冷集成电缆的降温处理。
发明人发现现有的充电柱中，充电枪处的产生的热量不能很好地散热，且过高的温度导致分柜的电能损耗，同时不能及时散热产生的高温进而影响和充电枪和充电电缆的使用寿命。本方案的分体式液冷超级快速充电机通过分柜设备的循环液冷却系统与液冷集成电缆连接，以实现对液冷集成电缆的降温处理，从而改善了充电枪处的散热问题。充电枪与液冷集成电缆是紧密连接，而液冷集成电缆与循环液冷却系统连接，因此充电枪、液冷集成电缆在充放电过程中产生的热量都能够及时地散热挥发，从而使得充电枪和液冷集成电缆均能够保持在均衡稳定的温度下使用，如此保证了充电枪、液冷集成电缆使用过程的可靠性和稳定，也提高了使用寿命，提高了产品的经济效益。
在可选的实施方式中，所述循环液冷却系统包括冷却箱和冷却液，所述冷却箱中的冷却液循环穿过集成电缆空腔带走电缆热量，实现对电缆降温处理。
在可选的实施方式中，所述电源模块包括多个子模块和CCU控制单元；
所述子模块均与所述CCU控制单元电连接；
多个所述子模块相互并联，用于相互组合以获得不同大小阶段功率的配置。
在可选的实施方式中，所述电源模块包括15个所述子模块，且所述子模块的功率均为30kw；
所述电源模块最大输出功率600kW，同时支持180kW、240kW、360kW、480kW、600KW不同阶段功率配置。
在可选的实施方式中，所述主柜设备还包括设置在主电路上的电气件安装面板；
所述电气件安装面板上设置有指示灯和急停按钮。
在可选的实施方式中，所述主柜设备还包括浪涌保护器，所述浪涌保护器设置在所述主电路上。
在可选的实施方式中，所述电源模块包括动力电池异常检测模块；
当充电机与动力电池系统连接时，检测动力电池极性正确后，才允许充电机的直流输出回路接通动力电池；充电过程中，当出现动力电池的温度、电压超过限值时，充电机自动停止充电。
在可选的实施方式中，所述电源模块包括动力电池反接保护模块；
所述动力电池反接保护模块与所述控制器电连接；当充电机与电动汽车动力电池输出正、负极反置，充电机不允许充电，并发出告警提示。
在可选的实施方式中，所述充电枪内置温度监测装置；
所述温度监测装置与所述控制器电连接以实现实时监测主电源传导针温升；如果超出设定值，系统告警，并切断直流输出，防止由于主电源传导针温度超出正常值，造成充电机、车辆损坏及人身伤害。
在可选的实施方式中，所述分柜设备还包括指示灯和急停按钮。
在可选的实施方式中，所述分柜设备还包括充电接口锁止模块；
所述充电接口锁止模块与所述控制器电连接，以使充电过程电子锁止可靠锁止，不允许带电解锁且不能由人手直接操作解锁，以防止充电过程中的意外断开或人为误操作，造成设备损坏或人身伤害。
在可选的实施方式中，所述充电接口锁止模块包括相互配合的电子锁止机构和机械锁止机构；
所述电子锁止机构对所述机械锁止机构具有联锁效果，且具有应急解锁功能。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
分体式液冷超级快速充电机，包括主柜设备和分柜设备。其分柜设备的循环液冷却系统与液冷集成电缆连接，从而实现对液冷集成电缆的降温处理，如此显著改善充电枪的散热不佳的技术问题。另一方面充电枪和液冷集成电缆在充放电过程中产生的热量都能够及时通过循环液冷却系统散热，如此确保了充电枪和液冷集成电缆在使用过程中的稳定性和可靠性，也提高了充电枪和液冷集成电缆的使用寿命，进而提高了分体式液冷超级快速充电机的经济性和竞争力，具有显著的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的分体式液冷超级快速充电机的结构示意图；
图2为本发明实施例的主柜设备的电路示意图；
图3为本发明实施例的分柜设备的电路示意图；
图4为本发明实施例的主柜设备的整体装配图；
图5为本发明实施例的主柜设备的柜体结构示意图；
图6为本发明实施例的分柜设备的柜体结构示意图。
图标：10-分体式液冷超级快速充电机；100-主柜设备；101-交流电源；120-电源模块；121-子模块；122-CCU控制单元；130-直流电路；140-浪涌保护器；150-电气件安装面板；200-分柜设备；210-充电枪；220-液冷集成电缆；230-循环液冷却系统；231-冷却箱；232-冷却液；241-电能表；242-绝缘检测模块；243-人机界面；244-读卡器；245-控制器；310-指示灯；320-急停按钮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1至图3，本实施例提供了一种分体式液冷超级快速充电机10，包括主柜设备100和分柜设备200。
主柜设备100包括主电路、电源模块120、直流电路130，主电路的一端与交流电源101连接，另一端与电源模块120的输入端连接；电源模块120的输出端通过主流电路与分柜设备200连接；
分柜设备200包括终端电路、充电枪210、液冷集成电缆220、电能表241、绝缘检测模块242、人机界面243、读卡器244、控制器245和循环液冷却系统230；
直流电路130通过终端电路与液冷集成电缆220连接，充电枪210设置在液冷集成电缆220上；电能表241、绝缘检测模块242均设置在在终端电路上，且电能表241、绝缘检测模块242、人机界面243、读卡器244均与控制器245连接；
循环液冷却系统230与液冷集成电缆220连接，以实现对液冷集成电缆220的降温处理。
分体式液冷超级快速充电机10的循环液冷却系统230与液冷集成电缆220连接，从而实现对液冷集成电缆220的降温处理，如此显著改善充电枪210的散热不佳的技术问题。另一方面充电枪210和液冷集成电缆220在充放电过程中产生的热量都能够及时通过循环液冷却系统230散热，如此确保了充电枪210和液冷集成电缆220在使用过程中的稳定性和可靠性，也提高了充电枪210和液冷集成电缆220的使用寿命，进而提高了分体式液冷超级快速充电机10的经济性和竞争力，具有显著的经济效益。
需要说明的是，其中主柜设备100的电源由交流电(三相五线)作为输入，经过漏电断路器、交流接触器、三相电表(选配)给电源模块120供电，电源模块120主要作用是将三相交流电变成直流电即AC转DC，经过汇流之后，作为充电桩分柜直流输出。
可选的，绝缘检测模块242能够当直流输出端发生接地故障或绝缘水平下降到绝缘接地保护定值(73.2kΩ)，充电机立即切断直流输出，并发出告警提示。
进一步的，交流输入侧的过压、欠压保护。当输入电源电压超过465V(115％额定输入电压)时，充电机输入过压保护启动，立即切断直流输出并发出告警提示。当输入电源电压低于308V(85％额定输入电压)时，充电机输入欠压保护启动，立即切断直流输出并发出告警提示。
另外主机设备的直流输出侧设置有过压保护。当输出充电电压超过设定过压值时，充电机输出过压保护启动，立即切断直流输出并发出告警提示。
同时主机设备的直流输出侧具有短路保护。当直流输出端出现短路时，充电机能自动进入恒流输出状态或切断直流输出，并发出告警提示。
请继续参阅图1至图6，以了解分体式液冷超级快速充电机10的更多结构细节。
在本发明的本实施例中，循环液冷却系统230包括冷却箱231和冷却液232，冷却箱231中的冷却液232循环穿过集成电缆空腔带走电缆热量，实现对电缆降温处理。
如图2和图3所示，在本发明的本实施例中，电源模块120包括多个子模块121和CCU控制单元122；子模块121均与CCU控制单元122电连接；多个子模块121相互并联，用于相互组合以获得不同大小阶段功率的配置。
可选的，在本实施例中，电源模块120包括15个子模块121，且子模块121的功率均为30kw；电源模块120最大输出功率600kW，同时支持180kW、240kW、360kW、480kW、600kw不同阶段功率配置。CCU控制单元122实现模块间功率分配及主柜间功率调整。
具体的，分柜设备200的输出功率30～450kW。通过主柜间功率共享实现单枪扩容。分柜MEV01控制器245实现车桩交互、控制导引。
从图4和图5中还可以看出，主柜设备100还包括设置在主电路上的电气件安装面板150；电气件安装面板150上设置有指示灯310和急停按钮320。
通过指示灯310能够方便地告知操作者当前主柜设备100的运行状态，而急停按钮320则能够在突发情况下及时切断关闭主柜设备100的运载，从而保障整个分体式液冷超级快速充电机10的安全。
进一步，主柜设备100还包括浪涌保护器140，浪涌保护器140设置在主电路上。
可选的，分体式液冷超级快速充电机10安装的D级防雷装置，具备防雷击浪涌保护功能，有效防止直击雷、感应雷或者操作过电压对充电设备造成伤害。
需要说明的是，在本发明的本实施例中，电源模块120包括动力电池异常检测模块；当充电机与动力电池系统连接时，检测动力电池极性正确后，才允许充电机的直流输出回路接通动力电池；充电过程中，当出现动力电池的温度、电压超过限值时，充电机自动停止充电。
可选的，在本实施例中，电源模块120包括动力电池反接保护模块；动力电池反接保护模块与控制器245电连接；当充电机与电动汽车动力电池输出正、负极反置，充电机不允许充电，并发出告警提示。
进一步的，充电枪210内置温度监测装置；温度监测装置与控制器245电连接以实现实时监测主电源传导针温升；如果超出设定值，系统告警，并切断直流输出，防止由于主电源传导针温度超出正常值，造成充电机、车辆损坏及人身伤害。
可选的，在本实施例中，充电机具备防逆流功能；当充电电池电压超出充电机当前输出电压，直流回路不会有反向电流，防止电池电流倒灌对充电设备及人身安全造成伤害。
同时充电机具有过温保护当充电机内部温度超过过温保护值(60℃)，充电机降低输出功率，并发出告警指示。当充电模块过温时，充电机自动切断直流输出，并发出告警指示。
从图6中还以看出，在本发明的本实施例中，分柜设备200还包括指示灯310和急停按钮320。这里的指示灯310能够方便地告知操作者当前分柜设备200的运行状态，而急停按钮320则能够在突发情况下及时切断关闭主柜设备100的运载，从而保障整个分体式液冷超级快速充电机10的安全。
需要说明的是，急停装置，可在紧急情况下，在硬件上切断充电回路，防止电击、起火或爆炸等恶性事件的发生，能实现在充电过程中100ms内紧急切断输出电源。急停装置装设透明保护罩防止误操作，整体不凸出。充电机在急停按钮320按下后，可保存设备断电前的状态和计量计费信息。
进一步的，分柜设备200还包括充电接口锁止模块；充电接口锁止模块与控制器245电连接，以使充电过程电子锁止可靠锁止，不允许带电解锁且不能由人手直接操作解锁，以防止充电过程中的意外断开或人为误操作，造成设备损坏或人身伤害。
可选的，在本实施例中，充电接口锁止模块包括相互配合的电子锁止机构和机械锁止机构；电子锁止机构对机械锁止机构具有联锁效果，且具有应急解锁功能。
还需要说明的是，分体式液冷超级快速充电机10具有开门保护。充电前，打开充电机门，检查充电机应无法启动充电。充电过程中，打开充电机门，立即切断直流输出并发出告警提示。
使用时，在本实施例，分体式液冷超级快速充电机10设计为户外电器设备，主柜外形尺寸设计为2183*1056*1063mm，分柜外形尺寸设计为1800*772*428mm，选用厚度1.5mm镀锌钢板材质加工，表面采用浸塑处理，喷户外粉，并做防潮湿、防霉变、防盐雾处理，具备防盗，防风性能，防电磁干扰的屏蔽功能，并充分考虑散热的要求，具备良好防尘防水功能，防护等级满足IP54。
安装前分别浇筑或改造主柜设备100地基、分柜设备200地基。其中分体式液冷超级快速充电机10的安装四周须满足不小于1米的操作空间；分体式液冷超级快速充电机10必须安装在定制混泥土水泥基础上；分体式液冷超级快速充电机10的安装基础高出水平地面不小于200mm，安装垂直倾斜度不超过5％；使用叉车叉入充电桩底部槽钢叉车孔内移动；分体式液冷超级快速充电机10与水泥基础有可靠接地连接，接地电阻必须≤4Ω。
具体安装时：
(1)桩体固定安装。桩体地基位置应选在周围地势比较高的地方，选好位置后地基施工时应提前预留出输入电缆的入口，入口位于桩体底部，桩体底座部分应该完全埋入地基内，确保桩体稳固。
(2)基本线路检查。按照一次线路设计电路，进行线路检查，主要防止运输过程中出现损坏，导致短路引发事故。
(3)外部供电线路。将预埋在桩体地基内的三相电缆接到桩体的输入端，注意四条线的接法，颜色对应，且必须跟桩体上面文字说明对应。并在柜体接地排上接入地线。
(4)安装电源模块120。电源模块120数量可以根据具体要求输出情况而定。
(5)在使用过程中应经常检查防雷器上小撞针或指示窗口，如果撞针突出来或窗口变成红色，则表示防雷器已经损坏，应立即更换。
综上，本发明实施例提供了一种分体式液冷超级快速充电机10，至少具有以下优点：
分体式液冷超级快速充电机10利用液冷技术，能让车辆在10分钟内充满电，不仅解决了大功率充电的散热问题，而且改善了充电柱的噪音扰民问题，极大地提升了新能源汽车的应用前景。
其具有高防护等级、高功率密度、全电压范围高效率、高功率因数、环境适应性强、寿命长、配置灵活度高、应用范围广等诸多特点，可广泛应用于电动汽车充电站、商业圈、高校停车场、地下停车场等场所。
进一步的，分体式液冷超级快速充电机10还具有如下功能与特点：
1、本系统采用32为高性能嵌入式工业级处理器作为主控制器245。
电源模块120内置CPU实现智能化管理，具有自动控制功能。采用ZVZCS和LLC谐振软开关技术，效率高达96％，输入侧谐波电路含量THDi≤5％。
2、本系统采用0.5s级多功能电度表，精确计量充电汽车所充电量。
3、本系统采用非接触式刷卡装置。并且对卡片实现硬件加密认证处理，保证卡片账户数据安全。实现对用户的识别，充电电量消防的扣费功能。
4、本系统采用7寸LCD触摸屏，显示色彩亮泽，实现户外高亮度环境的显示，并且能使用低温-30°环境。
5、能适应多种BMS电池管理通讯协议。实现不同品牌车辆的充电，实现对电池的实时监控，并且按照需求准确地调节直流充电输出。
6、本系统具有充电枪210脱落检测，保证充电安全。
7、本系统具有多种输入和输出检测保护。能准确检测输入输出的电压过压与欠压、短路和绝缘等故障。
8、本系统具有本地以太网、CAN通讯接口、GPS与后台监控平台实时通讯，及时上报各种数据和记录，保障监控平台对充电桩实时监控。
9、本系统具有远程和本地升级功能。在需啊哟时可以对软件进行本地或远程升级。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
包括主柜设备(100)和分柜设备(200)；
所述主柜设备(100)包括主电路、电源模块(120)、直流电路(130)，所述主电路的一端与交流电源(101)连接，另一端与所述电源模块(120)的输入端连接；所述电源模块(120)的输出端通过主流电路与分柜设备(200)连接；
所述分柜设备(200)包括终端电路、充电枪(210)、液冷集成电缆(220)、电能表(241)、绝缘检测模块(242)、人机界面(243)、读卡器(244)、控制器(245)和循环液冷却系统(230)；
所述直流电路(130)通过所述终端电路与液冷集成电缆(220)连接，所述充电枪(210)设置在所述液冷集成电缆(220)上；所述电能表(241)、绝缘检测模块(242)均设置在在所述终端电路上，且所述电能表(241)、绝缘检测模块(242)、人机界面(243)、读卡器(244)均与所述控制器(245)连接；
所述循环液冷却系统(230)与所述液冷集成电缆(220)连接，以实现对所述液冷集成电缆(220)的降温处理。
2.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述循环液冷却系统(230)包括冷却箱(231)和冷却液(232)，所述冷却箱(231)中的冷却液(232)循环穿过集成电缆空腔带走电缆热量，实现对电缆降温处理。
3.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述电源模块(120)包括多个子模块(121)和CCU控制单元(122)；
所述子模块(121)均与所述CCU控制单元(122)电连接；
多个所述子模块(121)相互并联，用于相互组合以获得不同大小阶段功率的配置。
4.根据权利要求3所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述电源模块(120)包括15个所述子模块(121)，且所述子模块(121)的功率均为30kw；
所述电源模块(120)最大输出功率600kW，同时支持180kW、240kW、360kW、480kW、600kW不同阶段功率配置。
5.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述主柜设备(100)还包括浪涌保护器(140)，所述浪涌保护器(140)设置在主电路上。
6.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述电源模块(120)包括动力电池异常检测模块；
当充电机与动力电池系统连接时，检测动力电池极性正确后，才允许充电机的直流输出回路接通动力电池；充电过程中，当出现动力电池的温度、电压超过限值时，充电机自动停止充电。
7.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述电源模块(120)包括动力电池反接保护模块；
所述动力电池反接保护模块与所述控制器(245)电连接；当充电机与电动汽车动力电池输出正、负极反置，充电机不允许充电，并发出告警提示。
8.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述充电枪(210)内置温度监测装置；
所述温度监测装置与所述控制器(245)电连接以实现实时监测主电源传导针温升；如果超出设定值，系统告警，并切断直流输出，防止由于主电源传导针温度超出正常值，造成充电机、车辆损坏及人身伤害。
9.根据权利要求1所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述分柜设备(200)还包括充电接口锁止模块；
所述充电接口锁止模块与所述控制器(245)电连接，以使充电过程电子锁止可靠锁止，不允许带电解锁且不能由人手直接操作解锁，以防止充电过程中的意外断开或人为误操作，造成设备损坏或人身伤害。
10.根据权利要求9所述的分体式液冷超级快速充电机，其特征在于：
所述充电接口锁止模块包括相互配合的电子锁止机构和机械锁止机构；
所述电子锁止机构对所述机械锁止机构具有联锁效果，且具有应急解锁功能。
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