CN208914988U - 一种直流充电桩的结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种直流充电桩的结构，具有高防护性，能够在各种室外环境下长期稳定快速散热运行，提高了直流充电桩的稳定性和可靠性，并延长充电桩运行寿命。该结构形式包括：柜体，以及设置在柜体上的多个直流充电模块、通风过滤网及充电控制系统；其中，直流充电模块包括壳体部件以及置于其中的电路部件，其中电路部件包括依次连接的整流单元、逆变单元、变压单元、整流滤波单元，以及控制这些单元的控制单元；壳体部件包括壳体组件、散热器及散热风机，并形成完全密封的壳体部件结构，以避免直流充电模块的热量散发至直流充电桩柜内；直流充电模块用于将三相交流电变换为电动汽车需要的直流电。

Description

一种直流充电桩的结构
技术领域
本实用新型涉及开关型直流充电桩技术领域，尤其涉及一种直流充电桩的结构。
背景技术
因原油能源的有限性，以及可持续发展的需要，全世界都在大力推动新能源汽车的发展，电动车作为新能源汽车的一种产品，在目前所掌握的新能源技术中，属于最有前景的新能源汽车。相对传统以耗油作为动力的汽车，目前的电动汽车技术存在续航能力偏低(电动汽车续航比耗油汽车差)，以及再添动力能量的时间过长等缺点(电动汽车充电时间远超耗油汽车加油时间)。为了很好的解决这些问题，相关的技术人员正在大力研究电池蓄电能力以及快速充电技术。相关技术的逐步发展，越来越接近人们能够接受的使用需要。对于充电的而言的充电桩技术，是电动汽车发展的关机技术，其效率的高低、寿命的长短、充电的可靠性及稳定性，影响电动汽车成本的综合指标，甚至影响电动汽车的应用与发展。
充电桩可分为：直流充电桩、交流充电桩、交直流一体充电桩。
交流充电桩为电动汽车提供交流电，其AC/DC转换电路及充电电路均内置于电动汽车内部，因汽车体积、重量及散热条件等限制，其相关电路体积受限制，因此充电功率也受限制，适用于车辆闲置时期的缓慢充电。
直流充电桩的充电功率可能是交流充电桩的几十倍，适用于各种电动汽车充电，特别适用于电动汽车快速充电，其AC/DC转换电路等均集成于充电桩内部，相关电损带来的发热散发处理均为充电桩考虑范畴，因此，在电动汽车允许情况下，直流充电桩是可以尽可能的为电动汽车提供最大充电功率的，以达到安全快速充满蓄电池的电量为目的。
为了标准化、规划化直流充电桩，不同功率的直流充电桩均采用标准规格的直流充电模块并联形成，例如：采用性价比最优的电路拓扑及器件，将直流充电模块设计为15KW、18KW或是20KW等规格，然后将相对应的直流充电模块多个并联，形成不同功率的直流充电桩，这种情况下，可以更好的控制直流充电模块的设计、原材料、生产调试及维护维修等综合成本，利于直流充电桩的发展需要。
目前，开关型直流充电桩通常采用的风冷技术，是通过风机直接为各部件吹风散热。而充电桩一般为室外安装，具有环温高、空气质量差等特点。而风机直接给发热器件吹风的冷却方式，容易造成直流充电桩柜内及直流充电桩内的直流充电模块内部积尘，从而影响直流充电模块正常使用，导致其可靠性降低，甚至缩短其使用寿命，严重时直接损坏直流充电模块。特别是在空气潮湿以及粉尘含量高的情况下，出问题的几率大大提高，使充电桩的平均无故障时间严重缩短，从而影响着电动汽车的快速发展。
综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决现有直流充电桩中，风机直接为各发热器件吹风或是抽风散热所带来的可靠性、安全性及产品寿命减短等问题的风险。
实用新型内容
本实用新型的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于直流充电桩的结构，能够在各种室外环境下长期稳定、快速散热，提高电源的稳定性，并延长充电桩运行寿命。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案包括以下各方面。
一种直流充电桩的结构，其包括：柜体，以及设置在柜体上的一个或多个直流充电模块、通风过滤网及充电控制系统；
其中，所述柜体包括：充电桩顶盖、前门、后门、两侧侧板、底板及元件板，元件板竖直设置在柜体内以形成柜架；直流充电模块及充电控制系统的各带电元器件安装及固定在柜体上以让各带电元器件与周边环境隔离；
所述直流充电模块包括壳体部件以及置于其中的电路部件，其中电路部件包括依次连接的整流单元、逆变单元、变压单元、整流滤波单元，以及控制这些单元的控制单元；壳体部件包括壳体组件、散热器及散热风机，并形成完全密封的壳体部件结构，以避免直流充电模块的热量散发至直流充电桩柜内；直流充电模块用于将三相交流电变换为电动汽车需要的直流电。
优选的，所述直流充电桩的直流充电模块的散热片及散热风机设置于直流充电桩柜体外部，以使直流充电模块的热量直接快速散发至周边环境中。
优选的，所述壳体组件具有导热片，散热器具有从导热片延伸出的多个散热片以形成带有散热齿的散热片，并设置为并联平行设置的矩形片状结构，或者设置为并联的曲线型散热片或带有散热齿的曲线型散热片，以增大散热面积和形成散热风道来快速将热量散发出去；
其中，散热风机设置在散热片的一侧或相对的两侧上，并设置为向散热片吹风和/或从散热器抽风，以将热量快速扩散到环境中去。
优选的，进一步包括通风过滤网以使机柜内的热量与外部环境形成对流。
优选的，所述通风过滤网设置于前门、后门、侧板、充电桩顶盖、以及底板中的一者或者多者上。
优选的，所述充电控制系统包括：与直流充电桩主控模块连接的急停按钮、断路器、防雷器、直流接触器、快速熔断器、直流电能表、绝缘监测器、以及中继器；这些部件在直流充电桩主控模块的信号驱动下控制通断输入供电，抑制供电超限，并记录电动汽车充电功率；所述急停按钮用于紧急断电控制。
优选的，进一步包括指示灯、显示器、刷卡器、充电枪及其插座；
其中，所述指示灯用于指示直流充电桩的工作状态；所述显示器用于显示充电桩的各种运行参数、运行状态及设置充电相关参数，并记录电动汽车充电的相关数据；所述刷卡器用于电动汽车充电的费用查询、扣除及记录；所述充电枪用于直流充电桩与电动汽车进行充电连接，实现电动汽车与直流充电桩的通讯连接，以及为电动汽车提供充电能量，其插座用于充电枪没在工作时的固定。
优选的，进一步包括设置在直流充电模块外部的直流充电模块保护罩以提高直流充电桩的安全等级。
优选的，所述直流充电模块保护罩上设置有多个通风孔以使直流充电模块的热量散发出去。
优选的，所述充电桩设置有一个或多个充电枪；充电枪与充电模块一对一连接，或者多个充电模块并联和/或串联后与充电枪连接以为单个充电枪提供充电能量；并且，多个充电模块并联和/或串联后与充电枪连接设置为经由充电桩控制系统来调控，以便同一台充电桩连接不同数量的电动车时，动态调控各电动汽车的充电能量，例如达到各电动汽车功率平衡，或者针对不同的车型设置不同的输出功率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
将直流充电模块散热部件(散热器的散热片及散热风机)设置于直流充电桩外部，让直流充电模块的热量可以直接快速散发至周边环境中，主要热量的散发不再通过直流充电桩内部腔体，该散热方式更为优越，而直流充电模块的电路部件设置于直流充电桩的柜体内部，确保了直流充电桩的高防护等级。而其它发热量小的电子器件，由柜体前后的通风过滤网形成自然对流，将内部的热量能够有效散发，由于控制柜内部没有大量的空气对流，柜内积尘情况得以有效控制，大大降低，在采用良好通风过滤网之后，可有效抗击导电尘埃、金属粉末、腐蚀性、爆炸性气体等，提升直流充电桩的可靠性及使用寿命；防护等级的提升，让直流充电桩防水防尘防潮，适用于粉尘严重、湿度大的各种恶劣工作环境。
附图说明
图1是根据本实用新型示例性实施例的直流充电桩的前视图。
图2是根据本实用新型示例性实施例的带直流充电模块保护罩的直流充电桩的前视图。
图3是根据本实用新型示例性实施例的带直流充电模块保护罩的直流充电桩的左侧侧视图。
图4是根据本实用新型示例性实施例的左侧无直流充电模块保护罩的直流充电桩的前视图。
图5是根据本实用新型示例性实施例的无直流充电模块保护罩的直流充电桩的左侧侧视图。
图6是根据本实用新型示例性实施例的直流充电桩的侧面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，以使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1至图6示出了根据本实用新型示例性实施例的直流充电桩的结构形式示意图。该实施例的结构主要包括：柜体，以及设置在柜体上的多个直流充电模块、通风过滤网及充电控制系统。
其中，所述柜体包括：充电桩顶盖、前门、后门、两侧侧板、底板及元件板，元件板竖直设置在柜体内以形成柜架。柜体主要用于安装及固定各带电元器件及其相关部件，以让各带电元器件与周边环境有所隔离，避免元器件直接与外部环境直接接触，造成安全事故发生，甚至影响元器件正常寿命的发挥。前后门的应用使得直流充电桩后期的检修、维护、保养更为便利。
所述直流充电模块包括壳体部件以及置于其中的电路部件，其中电路部件包括依次连接的整流单元、逆变单元、变压单元、整流滤波单元，以及控制这些单元的控制单元；壳体部件包括壳体组件、散热器及散热风机，并形成完全密封的壳体部件结构，以避免直流充电模块的热量散发至直流充电桩柜内。直流充电模块主要用于将三相交流电变换为电动汽车需要的直流电。直流充电桩的直流充电模块可以是一个和/或多个并联和/或串联的组合，以便提供需要的输出功率及输出电压。
其中，所述直流充电模块的散热器由导热片延伸出的多个散热片，可以设置有齿状结构，以形成带有散热齿的散热片，可以为并联平行设置的矩形片状结构，也可以为并联的曲线型散热片或带有散热齿的曲线型散热片，散热片的形状不受限制，只为增大散热面积及形成散热风道，便于快速将热量散发出去。散热风机设置在散热片的一侧或相对的两侧上，并设置为向散热片吹风和/或从散热器抽风，以将热量快速扩散到环境中去。
所述通风过滤网主要用于柜内热量与外部环境可以形成对流，便于更好的控制住直流充电桩的内部温度。通风过滤网可以设置于前门和/或后门上，和/或左右侧板上，又和/或设置于充电桩顶盖与底板上。
所述充电控制系统包括：与直流充电桩主控模块连接的指示灯、显示器、刷卡器、急停按钮、充电枪及其插座、断路器、防雷器、直流接触器、快速熔断器、直流电能表、绝缘监测器、以及中继器；这些部件在直流充电桩主控模块的信号驱动下控制通断输入供电，抑制供电超限，记录电动汽车充电功率，提升充电桩的安全性，满足电动汽车充电的相关要求。
其中，所述指示灯主要用于指示直流充电桩的工作状态；所述显示器主要用于显示充电桩的各种运行参数、运行状态及设置充电相关参数，以及记录电动汽车充电的相关数据；所述刷卡器主要用于电动汽车充电的费用查询、扣除及记录；所述急停按钮主要用于意外情况发生时的紧急断电控制；所述充电枪主要用于直流充电桩与电动汽车进行充电连接，实现电动汽车与直流充电桩的通讯连接，以及为电动汽车提供充电能量，其插座主要用于充电枪没在工作时的固定；单套直流充电桩可以设置一个或多个充电枪及其插座，提升直流充电桩的冗余性；所述断路器主要用于通断输入供电，以及确保后级电路出现短路情况时，能够自动将输入供电断开，避免充电桩损坏，以及后期维修、维护或保养时，可以断开输入供电，以确保工作人员的安全性；所述防雷器主要用于抑制供电电压的浪涌现象，可有效避免后级元器件损坏，从而提升直流充电桩的可靠性；所述直流接触器用于将直流充电模块进行相应的并联和/或串联组合，便于满足电动汽车的充电需求，提供相应的功率及电压等级；所述快速熔断器主要用于后级电路的过流及短路保护，避免相应事件发生变得更为恶化；所述直流电能表主要用于记录电动汽车的充电功率，便于系统做收费处理；所述直流充电桩主控模块主要功能就检测及通信，让充电桩与电动汽车能够智能化连接及智能化充电控制；所述绝缘监测器主要用于检测电动汽车的绝缘情况，以便做出相应措施，便于提升充电桩的安全性；所述中继及其它器件，主要用于辅助充电桩的控制。
在进一步的实施例中，还可以在直流充电桩的直流充电模块的外部设置保护罩，提升直流充电桩的安全等级及外观美化，保护罩上设计通风孔，以确保直流充电模块的热量可以有效散发出去，通风孔设计优先考虑人体任何器官均不能塞入，便于提升使用人员的安全性。
以上所述，仅为本实用新型具体实施方式的详细说明，而非对本实用新型的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流充电桩的结构，其特征在于，所述结构包括：柜体，以及设置在柜体上的一个或多个直流充电模块、通风过滤网及充电控制系统；
其中，所述柜体包括：充电桩顶盖、前门、后门、两侧侧板、底板及元件板，元件板竖直设置在柜体内以形成柜架；直流充电模块及充电控制系统的各带电元器件安装及固定在柜体上以让各带电元器件与周边环境隔离；
所述直流充电模块包括壳体部件以及置于其中的电路部件，其中电路部件包括依次连接的整流单元、逆变单元、变压单元、整流滤波单元，以及控制这些单元的控制单元；壳体部件包括壳体组件、散热器及散热风机，并形成完全密封的壳体部件结构，以避免直流充电模块的热量散发至直流充电桩柜内；直流充电模块用于将三相交流电变换为电动汽车需要的直流电。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述直流充电桩的直流充电模块的散热片及散热风机设置于直流充电桩柜体外部，以使直流充电模块的热量直接快速散发至周边环境中。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述壳体组件具有导热片，散热器具有从导热片延伸出的多个散热片以形成带有散热齿的散热片，并设置为并联平行设置的矩形片状结构，或者设置为并联的曲线型散热片或带有散热齿的曲线型散热片，以增大散热面积和形成散热风道来快速将热量散发出去；
其中，散热风机设置在散热片的一侧或相对的两侧上，并设置为向散热片吹风和/或从散热器抽风，以将热量快速扩散到环境中去。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，进一步包括通风过滤网以使机柜内的热量与外部环境形成对流。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述通风过滤网设置于前门、后门、侧板、充电桩顶盖、以及底板中的一者或者多者上。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述充电控制系统包括：与直流充电桩主控模块连接的急停按钮、断路器、防雷器、直流接触器、快速熔断器、直流电能表、绝缘监测器、以及中继器；这些部件在直流充电桩主控模块的信号驱动下控制通断输入供电，抑制供电超限，并记录电动汽车充电功率；所述急停按钮用于紧急断电控制。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，进一步包括指示灯、显示器、刷卡器、充电枪及其插座；
其中，所述指示灯用于指示直流充电桩的工作状态；所述显示器用于显示充电桩的各种运行参数、运行状态及设置充电相关参数，并记录电动汽车充电的相关数据；所述刷卡器用于电动汽车充电的费用查询、扣除及记录；所述充电枪用于直流充电桩与电动汽车进行充电连接，实现电动汽车与直流充电桩的通讯连接，以及为电动汽车提供充电能量，其插座用于充电枪没在工作时的固定。
8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，进一步包括设置在直流充电模块外部的直流充电模块保护罩以提高直流充电桩的安全等级。
9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述直流充电模块保护罩上设置有多个通风孔以使直流充电模块的热量散发出去。
10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述充电桩设置有一个或多个充电枪；充电枪与充电模块一对一连接，或者多个充电模块并联和/或串联后与充电枪连接以为单个充电枪提供充电能量；并且，多个充电模块并联和/或串联后与充电枪连接设置为经由充电桩控制系统来调控，以便同一台充电桩连接不同数量的电动车时，动态调控各电动汽车的充电能量。
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