CN115910464B - 一种用于电动汽车充电的液冷充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车充电的液冷充电系统，包括：充电枪以及用于连接充电枪和充电桩的液冷电缆；冷却模块，用于检测液冷电缆的工作温度，依据工作温度对液冷电缆的循环散热工作进行控制。液冷电缆用于连接充电桩和充电枪，实现对电动汽车的充电，电缆采用液冷的方式进行循环散热，通过冷却模块实时监测液冷电缆的工作温度，依据液冷电缆当前的工作温度可以对其散热工作进行调整，以保证液冷电缆的工作温度正常，防止其工作时产生过多热量，进而可阻止热量传递至充电枪，以对电动汽车的充电过程实现有效降温，提升充电枪和液冷电缆使用寿命的同时，保证充电的安全性。

Description

一种用于电动汽车充电的液冷充电系统
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于电动汽车充电的液冷充电系统。
背景技术
随着新能源电动汽车的快速发展，人们对电动汽车的需求也不断提高，目前面临着充电速度慢以及排队时间长等问题，需要在提升电动汽车续航里程的同时，节省电动汽车的充电时间；但是，随之会出现一些问题，大功率快速充电会导致充电枪以及电缆发热量增加，会导致其使用寿命缩短，甚至会出现安全隐患。因此，有必要提出一种用于电动汽车充电的液冷充电系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种用于电动汽车充电的液冷充电系统，包括：充电枪以及用于连接充电枪和充电桩的液冷电缆；冷却模块，用于检测液冷电缆的工作温度，依据工作温度对液冷电缆的循环散热工作进行控制。
优选的是，所述液冷电缆内设有至少一个液冷缆芯。
优选的是，所述液冷缆芯包括：导电芯体、套设在导电芯体外部的管护套、以及设置在导电芯体两端的连接端子，所述导电芯体和管护套之间的密封空间区域形成供冷却液流动的液冷腔，所述液冷腔的两端分别设有进液管和出液管。
优选的是，所述冷却模块包括：
热交换器，用于与液冷电缆上设置的进液管和出液管连接，为液冷电缆内的冷却液提供循环动力以及对冷却液进行散热；
温度检测单元，用于检测液冷电缆的工作温度；
控制单元，用于依据温度检测单元检测的工作温度控制热交换器的工作状态。
优选的是，还包括：设置在所述热交换器与进液管之间的压力平衡单元，所述压力平衡单元用于保证通入至进液管的冷却液的压力保持平衡。
优选的是，所述压力平衡单元包括：调节腔和出液腔，所述调节腔内滑动设有平衡块，所述平衡块将调节腔分割成上腔室和下腔室，所述上腔室内设有驱动部，所述驱动部和平衡块之间设有第一弹簧，所述下腔室内设有第二弹簧，所述平衡块内设有连通腔，所述连通腔的侧壁上设有第一液口，所述调节腔的侧壁上设有延伸至连通腔内且与热交换器连通的进液嘴，所述出液腔的侧壁上设有与进液管连通的出液嘴，所述出液腔的侧壁上端设有与第一液口连通的第二液口，下端设有与下腔室连通的第三液口。
优选的是，所述连接端子包括：端子外壳、用于连接端子外壳和导电芯体的连接部、以及用于锁紧密封端子外壳和管护套的锁紧部，所述端子外壳的一端设有插入至管护套和连接部之间的筒体，所述筒体上设有连通孔，所述端子外壳上设有用于与进液管或出液管连接的第四液口。
优选的是，所述锁紧部包括：锁紧螺母，所述锁紧螺母用于分别与管护套和端子外壳螺纹连接，所述端子外壳靠近筒体的一端外侧壁、以及所述管护套端部的内侧壁均设有环形槽，所述环形槽内设有密封防松件，所述端子外壳和筒体之间形成的台阶面上设有密封圈。
优选的是，所述密封防松件包括：螺旋形的密封体，所述密封体的一端与环形槽固定连接，所述密封体的截面为矩形，所述密封体内设有弹性支撑部，所述密封体内对称设有两个气腔，两个气腔之间设有抵接体，所述抵接体的外部凸出于密封体设置，所述密封体的侧面设有齿形密封层。
优选的是，所述控制单元控制热交换器的工作状态包括：将检测到的工作温度与预设极限温度进行对比，若工作温度小于预设极限温度，则控制热交换器保持当前对冷却液的散热级别，若工作温度大于预设极限温度，则控制热交换器提升对冷却液的散热级别。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，液冷电缆用于连接充电桩和充电枪，实现对电动汽车的充电，电缆采用液冷的方式进行循环散热，通过冷却模块实时监测液冷电缆的工作温度，依据液冷电缆当前的工作温度可以对其散热工作进行调整，以保证液冷电缆的工作温度正常，防止其工作时产生过多热量，进而可阻止热量传递至充电枪，以对电动汽车的充电过程实现有效降温，提升充电枪和液冷电缆使用寿命的同时，保证充电的安全性。
本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统的液冷电缆和充电枪的结构示意图；
图2为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中液冷电缆的截面结构示意图；
图3为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中压力平衡单元的结构示意图；
图4为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中液冷缆芯的部分结构示意图；
图5为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中图4中的部分放大结构示意图；
图6为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中密封防松件的分解结构示意图；
图7为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中密封防松件的截面结构示意图；
图8为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统中图7在A处的放大结构示意图；
图9为本发明所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统的框图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-图9所示，本发明提供了一种用于电动汽车充电的液冷充电系统，包括：充电枪1以及用于连接充电枪1和充电桩的液冷电缆2；冷却模块，用于检测液冷电缆2的工作温度，依据工作温度对液冷电缆2的循环散热工作进行控制。
上述技术方案的工作原理和有益效果：液冷电缆2用于连接充电桩和充电枪1，实现对电动汽车的充电，电缆采用液冷的方式进行循环散热，通过冷却模块实时监测液冷电缆2的工作温度，依据液冷电缆2当前的工作温度可以对其散热工作进行调整，以保证液冷电缆2的工作温度正常，防止其工作时产生过多热量，进而可阻止热量传递至充电枪1，以对电动汽车的充电过程实现有效降温，提升充电枪1和液冷电缆2使用寿命的同时，保证充电的安全性。
在一个实施例中，所述液冷电缆2内设有至少一个液冷缆芯3。
上述技术方案的工作原理和有益效果：液冷缆芯3用于与充电枪1和充电桩进行电连接，承载充电电流，在充电时，主要是对液冷缆芯3进行温度监测，以保证对电动汽车的充电过程进行有效散热。
在一个实施例中，所述液冷缆芯3包括：导电芯体310、套设在导电芯体310外部的管护套320、以及设置在导电芯体310两端的连接端子330，所述导电芯体310和管护套320之间的密封空间区域形成供冷却液流动的液冷腔340，所述液冷腔340的两端分别设有进液管4和出液管5。
上述技术方案的工作原理和有益效果：通过进液管4向液冷腔340内通入冷却后的循环冷却液，冷却液从液冷腔340的一端进入与导电芯体310接触，随着冷却液的流动，将导电芯体310上的热量带走，然后冷却液从液冷腔340的另一端的出液管5排出，冷却液排出至热交换器内进行冷却，如此循环实现对导电芯体310进行冷却；
为了保证冷却液的流动均匀性，在管护套320的内侧壁上设置螺旋形导流叶片，使液冷腔340形成螺旋形，以使得冷却液沿着导流叶片流动，增加散热效率和散热面积，同时还能够对液冷腔340起到径向支撑作用，防止在外力作用下使得液冷腔340发生变形，从而阻碍冷却液的流动。
在一个实施例中，所述冷却模块包括：
热交换器，用于与液冷电缆2上设置的进液管4和出液管5连接，为液冷电缆2内的冷却液提供循环动力以及对冷却液进行散热；
温度检测单元，用于检测液冷电缆2的工作温度；
控制单元，用于依据温度检测单元检测的工作温度控制热交换器的工作状态。
所述控制单元控制热交换器的工作状态包括：将检测到的工作温度与预设极限温度进行对比，若工作温度小于预设极限温度，则控制热交换器保持当前对冷却液的散热级别，若工作温度大于预设极限温度，则控制热交换器提升对冷却液的散热级别。
上述技术方案的工作原理和有益效果：热交换器用于对液冷电缆2内的冷却液进行散热，实现冷却液对导电芯体310进行循环散热，温度检测单元采用NTC类型的温度传感器，用于采集液冷缆芯3与充电桩连接的一端的温度，液冷电缆2的正常工作温度范围在-30～+50℃之间，依据实际情况设置预设极限温度，热交换器的散热级别越高，则表示对冷却液的散热效率越高，可以对热交换器设置多个散热级别，如此，可以节约热交换器使用的电量，例如，在冬天，液冷电缆2自身会与外界产生热交换提升散热效率，因而，热交换器对冷却液的散热效率不需要太高，即可满足液冷电缆2的正常工作温度，而在夏天，相比于冬天来讲液冷电缆2与外界产生热交换的效率低，从而对于热交换器的散热级别会相应较高，因而，在不同的环境温度下，热交换器的工作散热级别会有所差异，具体依据温度检测单元检测的液冷缆芯3的工作温度来控制热交换器的工作状态，可以节约热交换器的使用电量。
在一个实施例中，还包括：温度补偿单元，用于对温度检测单元检测的工作温度进行补偿，所述温度补偿单元的补偿方法如下：
步骤1、对温度检测单元检测的工作温度进行滤波，获得滤波后的工作温度，其中采用如下滤波公式实现：
其中，ω为系统无阻尼状态下的固有频率，μ为系统的阻尼比，T0，i为温度检测单元第i次检测的工作温度，Tl，i为T0，i进行滤波后的工作温度，为Tl，i的加速度，/>为Tl，i的变化速度，t0为温度检测单元的检测时间间隔，Tl，i-1为第i-1次检测的工作温度进行滤波后的温度，/>为Tl，i-1的变化速度，i＝1，2，…，n；
令和/>均取值为0，设置μ和ω的数值，利用上述滤波公式进行递推运算完成对工作温度的滤波处理，获得滤波后的工作温度；
步骤2、对滤波后的工作温度进行补偿：
其中，Tb补偿后的工作温度，β为时间常数，通过实验获得。
上述技术方案的工作原理和有益效果：通过采用温度补偿单元对温度检测单元检测的工作温度进行补偿，可以获得液冷缆芯3更加精确、更贴近于实际温度的工作温度，以确保对液冷缆芯3的工作温度进行精准的监测，进而实现对热交换器进行控制，通过步骤1的滤波处理，可以使得减小温度检测时的误差，然后再次通过步骤2对滤波后的工作温度进行补偿，提升工作温度获取的精准度，以便实现对工作温度精确的判断，尽管在不同获取时刻温度波动较大，也能够实现对工作温度精确的获取。
在一个实施例中，还包括：设置在所述热交换器与进液管4之间的压力平衡单元6，所述压力平衡单元6用于保证通入至进液管4的冷却液的压力保持平衡。
上述技术方案的工作原理和有益效果：热交换器上设有循环泵，通过循环泵来提供冷却液的循环流动的动力，设置压力平衡单元6，保证通入至进液管4的冷却液的压力维持在预设范围内，防止压力不稳定而影响冷却效率，防止压力过大使得液冷缆芯3容易产生泄漏。
在一个实施例中，所述压力平衡单元6包括：调节腔610和出液腔620，所述调节腔610内滑动设有平衡块630，所述平衡块630将调节腔610分割成上腔室611和下腔室612，所述上腔室611内设有驱动部640，所述驱动部640和平衡块630之间设有第一弹簧650，所述下腔室612内设有第二弹簧660，所述平衡块630内设有连通腔631，所述连通腔631的侧壁上设有第一液口632，所述调节腔610的侧壁上设有延伸至连通腔631内且与热交换器连通的进液嘴613，所述出液腔620的侧壁上设有与进液管4连通的出液嘴621，所述出液腔620的侧壁上端设有与第一液口632连通的第二液口622，下端设有与下腔室612连通的第三液口623。
上述技术方案的工作原理和有益效果：压力平衡单元6通过驱动部640与控制单元电连接，通过控制单元调整驱动部640的位置，进而调节第一液口632和第二液口622的连通尺寸，以实现对通入至进液管4内冷却液的压力，通过循环泵将冷却后的冷却液通入至进液嘴613内，由进液嘴613通入至连通腔631，从第一液口632经过第二液口622进入出液腔620内，则冷却液会从第三液口623进入至下腔室612内，下腔室612内的冷却液和第二弹簧660对平衡块630产生的作用力的合力，与平衡块630自身的重力和第一弹簧650对平衡块630产生的作用力的合力达到平衡状态，使得第一液口632和第二液口622连通部分的尺寸维持稳定，使从出液嘴621排出至进液管4内的冷却液的压力维持稳定；当出液嘴621处的冷却液的压力过高时，则平衡块630会向靠近驱动部640的一侧移动，使得第一液口632和第二液口622连通部分的尺寸减小，则经过此处的冷却液的流量减小，使得出液嘴621处的冷却液的压力降低，当出液嘴621处的冷却液的压力过低时，则平衡块630会向远离驱动部640的一侧移动，使得第一液口632和第二液口622连通部分的尺寸增加，则经过此处的冷却液的流量增大，使得出液嘴621处的冷却液的压力升高，以保持进入至进液管4的冷却液的压力保持稳定，进而保证冷却效果的稳定性，从而防止进入至液冷腔340的冷却液压力过大从而使得液冷缆芯3有漏液的风险，保证液冷电缆2使用的稳定性。
在一个实施例中，所述连接端子330包括：端子外壳331、用于连接端子外壳331和导电芯体310的连接部332、以及用于锁紧密封端子外壳331和管护套320的锁紧部7，所述端子外壳331的一端设有插入至管护套320和连接部332之间的筒体333，所述筒体333上设有连通孔334，所述端子外壳331上设有用于与进液管4或出液管5连接的第四液口335；
所述锁紧部7包括：锁紧螺母710，所述锁紧螺母710用于分别与管护套320和端子外壳331螺纹连接，所述端子外壳331靠近筒体333的一端外侧壁、以及所述管护套320端部的内侧壁均设有环形槽，所述环形槽内设有密封防松件720，所述端子外壳331和筒体333之间形成的台阶面上设有密封圈730。
上述技术方案的工作原理和有益效果：锁紧螺母710上设有与管护套320螺纹连接的第一螺纹孔，以及与端子外壳331螺纹连接的第二螺纹孔，第一螺纹孔直径小于第二螺纹孔直径，锁紧螺母710将管护套320与端子外壳331锁紧后，第一螺纹孔和第二螺纹孔形成的台阶面与设置在端子外壳331上的密封防松件720密封抵接，端子外壳331和筒体333之间形成的台阶面与管护套320上设置的密封防松件720密封抵接，防止冷却液从端子外壳331和管护套320的连接处泄漏，保证密封性，并且密封防松件720可以对锁紧螺母710的螺纹连接形成弹性预紧力，保证锁紧螺母710锁紧的稳定性。
在一个实施例中，所述密封防松件720包括：螺旋形的密封体721，所述密封体721的一端与环形槽固定连接，所述密封体721的截面为矩形，所述密封体721内设有弹性支撑部722，所述密封体721内对称设有两个气腔723，两个气腔723之间设有抵接体724，所述抵接体724的外部凸出于密封体721设置，所述密封体721的侧面设有齿形密封层725。
上述技术方案的工作原理和有益效果：弹性支撑部722和抵接体724均为与密封体721对应的螺旋形，弹性支撑部722可以为弹簧，用于保证密封防松件720的弹性，抵接体724一部分嵌于密封体721内，且其外部凸出于密封体721设置，凸出部分的表面曲面；当锁紧螺母710锁紧后，密封防松件720被压缩，使得螺旋形的密封体721的侧面相互接触从而形成挤压，则相邻的齿形密封层725相互配合紧密连接，抵接体724与待密封的表面紧密贴合，从而对密封体721形成向内的挤压，使得密封体721的内侧面也与待密封的表面紧密贴合，从而使得管护套320与端子外壳331的连接形成密封，端子外壳331与锁紧螺母710的连接形成密封，并且在弹性支撑部722形成压缩后，其对锁紧螺母710形成较大的弹性抵接作用力，从而对锁紧螺母710的锁紧起到防松作用，进一步保证密封性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种用于电动汽车充电的液冷充电系统，其特征在于，包括：充电枪(1)以及用于连接充电枪(1)和充电桩的液冷电缆(2)；冷却模块，用于检测液冷电缆(2)的工作温度，依据工作温度对液冷电缆(2)的循环散热工作进行控制；
所述液冷电缆(2)内设有至少一个液冷缆芯(3)；
所述液冷缆芯(3)包括：导电芯体(310)、套设在导电芯体(310)外部的管护套(320)、以及设置在导电芯体(310)两端的连接端子(330)，所述导电芯体(310)和管护套(320)之间的密封空间区域形成供冷却液流动的液冷腔(340)，所述液冷腔(340)的两端分别设有进液管(4)和出液管(5)；
所述冷却模块包括：
热交换器，用于与液冷电缆(2)上设置的进液管(4)和出液管(5)连接，为液冷电缆(2)内的冷却液提供循环动力以及对冷却液进行散热；
温度检测单元，用于检测液冷电缆(2)的工作温度；
控制单元，用于依据温度检测单元检测的工作温度控制热交换器的工作状态；
还包括：设置在所述热交换器与进液管(4)之间的压力平衡单元(6)，所述压力平衡单元(6)用于保证通入至进液管(4)的冷却液的压力保持平衡；
所述压力平衡单元(6)包括：调节腔(610)和出液腔(620)，所述调节腔(610)内滑动设有平衡块(630)，所述平衡块(630)将调节腔(610)分割成上腔室(611)和下腔室(612)，所述上腔室(611)内设有驱动部(640)，所述驱动部(640)和平衡块(630)之间设有第一弹簧(650)，所述下腔室(612)内设有第二弹簧(660)，所述平衡块(630)内设有连通腔(631)，所述连通腔(631)的侧壁上设有第一液口(632)，所述调节腔(610)的侧壁上设有延伸至连通腔(631)内且与热交换器连通的进液嘴(613)，所述出液腔(620)的侧壁上设有与进液管(4)连通的出液嘴(621)，所述出液腔(620)的侧壁上端设有与第一液口(632)连通的第二液口(622)，下端设有与下腔室(612)连通的第三液口(623)。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，其特征在于，所述连接端子(330)包括：端子外壳(331)、用于连接端子外壳(331)和导电芯体(310)的连接部(332)、以及用于锁紧密封端子外壳(331)和管护套(320)的锁紧部(7)，所述端子外壳(331)的一端设有插入至管护套(320)和连接部(332)之间的筒体(333)，所述筒体(333)上设有连通孔(334)，所述端子外壳(331)上设有用于与进液管(4)或出液管(5)连接的第四液口(335)。
3.根据权利要求2所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，其特征在于，所述锁紧部(7)包括：锁紧螺母(710)，所述锁紧螺母(710)用于分别与管护套(320)和端子外壳(331)螺纹连接，所述端子外壳(331)靠近筒体(333)的一端外侧壁、以及所述管护套(320)端部的内侧壁均设有环形槽，所述环形槽内设有密封防松件(720)，所述端子外壳(331)和筒体(333)之间形成的台阶面上设有密封圈(730)。
4.根据权利要求3所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，其特征在于，所述密封防松件(720)包括：螺旋形的密封体(721)，所述密封体(721)的一端与环形槽固定连接，所述密封体(721)的截面为矩形，所述密封体(721)内设有弹性支撑部(722)，所述密封体(721)内对称设有两个气腔(723)，两个气腔(723)之间设有抵接体(724)，所述抵接体(724)的外部凸出于密封体(721)设置，所述密封体(721)的侧面设有齿形密封层(725)。
5.根据权利要求1所述的用于电动汽车充电的液冷充电系统，其特征在于，所述控制单元控制热交换器的工作状态包括：将检测到的工作温度与预设极限温度进行对比，若工作温度小于预设极限温度，则控制热交换器保持当前对冷却液的散热级别，若工作温度大于预设极限温度，则控制热交换器提升对冷却液的散热级别。
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