CN217994200U - 一种大功率液冷充电桩 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种大功率液冷充电桩，包括支撑座和控制器，支撑座上设有电源模块和液冷机构，电源模块与控制器相连，电源模块内设有水冷条，水冷条用于给电源模块内的发热元器件散热，水冷条的两端分别设有进水接头和出水接头，进水接头和出水接头分别与电源模块连接；液冷机构用于降低冷却液温度和驱动冷却液流动，液冷机构与控制器电性连接，液冷机构的输入端设有进水管，液冷机构的输出端设有出水管，进水管与出水接头相连，出水管与进水接头相连。本申请采用液冷的散热方式，避免了现有风冷散热致使系统绝缘变差、散热变差、充电效率低、设备寿命减少的问题；同时，液冷散热不会造成噪音污染，适用于居民区安装。

Description

一种大功率液冷充电桩

技术领域

本申请属于充电桩技术领域，更具体地，涉及一种大功率液冷充电桩。

背景技术

目前，随着新能源汽车的发展，电动车的使用越来越受到人们的关注，充电桩是电动汽车正常使用不可缺少的配套设备，是电动汽车发展的关键技术之一，充电桩的充电功率的大小，直接影响着电动汽车的应用与发展。随着充电桩技术的发展，充电速度越来越快，充电时间越来越短，但同时伴随着功率越来越高，充电桩的温度控制也越来越困难。现有的充电桩大多采用风冷散热，风冷散热模式是采用高转速风扇强力排风，空气由前面板吸入，从模块尾部排出，从而带走散热器及发热器件的热量。现有的风冷散热充电桩普遍存在以下问题：

1、空气中夹杂着灰尘、盐雾及水气并吸附在模块内部器件表面，容易导致导电器件表面积尘，使得系统绝缘变差、散热变差、充电效率低、设备寿命减少；与此同时，遇到雨季或潮湿天气，积尘吸水后会发霉、腐蚀器件、引发短路导致模块故障。

2、风冷散热模块采用高转速风扇强力排风，高转速风扇的工作噪音较大，实际运行噪声有时甚至超过70dB，超过了GB22337-2008对于居民区噪音的限制范围，影响人们的日常居住环境。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种大功率液冷充电桩，包括支撑座和控制器，所述支撑座上设有电源模块和液冷机构，所述电源模块与所述控制器相连，所述电源模块内设有水冷条，所述水冷条用于给所述电源模块内的发热元器件散热，所述水冷条的两端分别设有进水接头和出水接头，所述进水接头和出水接头分别与所述电源模块连接；所述液冷机构用于降低冷却液温度和驱动冷却液流动，所述液冷机构与所述控制器电性连接，所述液冷机构的输入端设有进水管，所述液冷机构的输出端设有出水管，所述进水管与所述出水接头相连，所述出水管与所述进水接头相连。

作为本申请的进一步改进，所述大功率液冷充电桩还包括充电枪，所述支撑座上设有挂扣，所述充电枪与所述挂扣可拆卸连接，所述充电枪的一端设有充电线缆，所述充电线缆与所述电源模块电性连接。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上设有收线机构，所述收线机构用于收纳所述充电线缆。

作为本申请的进一步改进，所述收线机构包括收线座，所述收线座与所述支撑座连接，所述收线座内设有绕线槽。

作为本申请的进一步改进，所述液冷机构包括制冷压缩机和冷却液箱，所述冷却液箱用于盛放冷却液，所述制冷压缩机与所述控制器相连，所述制冷压缩机的输入端与所述冷却液箱的输出端相连，所述冷却液箱的输入端与所述进水管相连，所述制冷压缩机的输出端与所述出水管相连。

作为本申请的进一步改进，所述出水管和进水管上分别设有温度传感器，所述温度传感器分别与所述控制器电性连接。

作为本申请的进一步改进，所述出水管内设有流速传感器，所述流速传感器与所述控制器电性连接。

作为本申请的进一步改进，所述冷却液箱内设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电性连接。

作为本申请的进一步改进，所述液冷机构还包括散热风扇，所述散热风扇与所述控制器电性连接，所述散热风扇与所述支撑座连接，所述散热风扇用于给所述制冷压缩机散热。

作为本申请的进一步改进，所述散热风扇的一侧设有防尘格栅，所述防尘格栅与所述支撑座连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请对电源模块采用液冷的散热方式，避免了现有风冷散热致使系统绝缘变差、散热变差、充电效率低、设备寿命减少的问题；与此同时，液冷散热的静音效果好，不会造成噪音污染，适用于居民区安装。具体地，在电源模块上安装有水冷条，水冷条能够对电源模块内的发热元器件进行散热；而且，水冷条通过管路与液冷机构连接，通过液冷机构对冷却液进行降温，同时驱动冷却液流动，使得水冷条内的冷却液流动，提高散热效率，以确保电源模块能够长期稳定工作，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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的附图。

图1是本申请实施例整体结构示意图；

图2是本申请实施例另一视角结构示意图；

图3是本申请实施例中电源模块的外部结构示意图；

图4是本申请实施例中电源模块另一视角的外部结构示意图；

图5是本申请实施例中电源模块的内部结构示意图；

图6是本申请实施例中水冷条的剖面结构示意图。

具体实施方式

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技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示，一种充电桩，包括支撑座1和控制器，支撑座1采用金属框架结构，作为该充电桩的整体支撑机构，支撑座1上设有电源模块2和液冷机构3，液冷机构3和电源模块2分别与控制器相连；电源模块2作为充电桩的主体充电机构，将输入的交流电转换成直流电输出。本实施例中，电源模块2共有12个，呈三排四列阵列分布在支撑座1上，每一个电源模块2均与支撑座1可拆卸连接，便于将其从支撑座1上拆下进行维修更换；在其它实施例中，根据充电输出功率的不同，也可以采用其它数量的电源模块2。

电源模块2包括壳体21，壳体21内固定安装有第一线路板22、第二线路板23和水冷条24，第一线路板22和第二线路板23分别与控制器电性连接，水冷条24的一端伸出壳体21，第一线路板22和第二线路板23上焊接有各种电子元器件，水冷条24用于给第一线路板22和第二线路板23上的发热元器件进行散热，第一线路板22与水冷条24的上端面抵接，第二线路板23上与水冷条24的下端面抵接；第一线路板22上设有第一发热组件221，第二线路板23上设有第二发热组件231，第一发热组件221分别与水冷条24的左右两个侧面连接，第二发热组件231分别与水冷条24的左右两个侧面连接。

水冷条24的上下端面分别与第一线路板22和第二线路板23抵接，水冷条24的左右侧壁分别与第一发热组件221和第二发热组件231连接；此种结构方式，充分利用了水冷条24四周侧面均能够散热的特性，提高了散热效率，也使得电源模块2的整体结构更加紧凑。

水冷条24包括第一冷却管241、第二冷却管242和连通管头243，第一冷却管241和第二冷却管242均为中空结构，连通管头243分别与第一冷却管241与第二冷却管242连接，连通管头243内设有连通流道244，连通流道244分别与第一冷却管241和第二冷却管242连通，使得水冷条24内能够行程冷却液流通通路。第一冷却管241远离连通管头243的一端设有进水接头245，第二冷却管242远离所述连通管头243的一端设有出水接头246，进水接头245和出水接头246分别与壳体21固定连接，进水接头245和出水接头246分别与液冷机构3相连。液冷机构3用于降低冷却液温度和驱动冷却液流动，液冷机构3的输入端设有进水管，液冷机构3的输出端设有出水管，进水管与出水接头246相连，出水管与进水接头245相连。

液冷机构3包括制冷压缩机31和冷却液箱32，冷却液箱32用于盛放冷却液，制冷压缩机31与控制器相连，制冷压缩机31的输入端与冷却液箱32的输出端相连，冷却液箱32的输入端与进水管相连，制冷压缩机31的输出端与出水管相连。工作时，通过制冷压缩机31能够对冷却液进行降温，以及驱动冷却液流动，使得水冷条24内的冷却液能够流动，从而提高散热效率。具体地，控制器控制制冷压缩机31工作，冷却液从冷却液箱32流入到制冷压缩机31内，制冷压缩机31对其进行降温，之后从制冷压缩机31流出到出水管，再通过进水接头245流入到水冷条24内，再通过出水接头246流出水冷条24，最后通过出水管流回到冷却液箱32内，形成一个冷却液循环；冷却液流经水冷条24时，将第一线路板22、第二线路板23、第一发热组件221和第二发热组件231工作产生的热量带走，从而实现对电源模块2快速散热的目的。

为了提高水冷条24的密封性，防止水冷条24渗漏，在第一冷却管241与连通管头243的连接处设有第一密封圈247，第二冷却管242与连通管头243的连接处设有第二密封圈248。本实施例中，第一密封圈247和第二密封圈248均为弹性橡胶圈，在其它实施例中，也可以选用其它类型的密封圈。

在其中一些实施例中，第一发热组件221和第二发热组件231分别包括焊接在第一线路板22和第二线路板23上的各种MOS管、二极管、整流桥等，这些电子元器件可通过螺丝与水冷条24固定连接，使得这些电子元器件工作时产生的热量能够直接传导到水冷条24上，提高散热的效率；在其它实施例中，MOS管、二极管、整流桥等这些电子元器件也可以选用粘接、卡接或压接固定的方式与水冷条24连接。

为了能够对一些无法安装到水冷条24上的电子元器件进行散热，例如：变压器、电感、电阻等；在水冷条24的侧壁上安装有多个导热罐249，这些导热罐249均采用导热性能良好的铝材或铜材制成，实际安装时，可将这些导热罐249上涂抹导热硅脂，再将导热罐249与相应的发热元器件连接，使得导热罐249与发热元器件无缝连接，提高散热效率；工作时，这类发热元器件产生的热量传导到导热罐249上，再通过导热罐249传导到水冷条24。

壳体21包括底框211和面盖212，且底框211和面盖212通过螺丝连接固定，第一线路板22固定安装在底框211的内侧面上，第二线路板23固定安装在面盖212的内侧面上；进水接头245和出水接头246分别限位安装在底框211的外侧壁上。通过设置底框211和面盖212，便于拆卸电源模块2进行维修，提升便利性。

底框211的侧壁设有输入接头25和输出接头26，输入接头25和输出接头26设置在底框211远离进水接头245和出水接头246的一端，使得电源模块2的水电分离，避免水管接头处渗漏造成短路的风险。输入接头25与第一线路板22相连，输入接头25用于外接市电，输出接头26与第二线路板23相连，输出接头26用于输出直流电给电动车充电。

底框211的侧壁设有指示灯27，指示灯27与控制器电性连接，指示灯27用于指示电源模块2的状态，包括正常、待机和故障三个指示灯27，用户可通过观察指示灯27了解该电源模块2的状态情况。

底框211的侧壁设有拉手28，拉手28与壳体21固定连接，用户通过手持拉手28能够便于对电源模块2进行安装和拆卸，提升实用性。

冷却液箱32内设有液位传感器，液位传感器与控制器电性连接，通过液位传感器能够检测冷却液箱32内的冷却液高度，当冷却液不足时可以提醒用户添加冷却液，确保冷却液充足，提升散热稳定性。

出水管和进水管上分别设有温度传感器，温度传感器分别与所述控制器电性连接，通过温度传感器能够实时检测出水管和进水管内的冷却液温度，当温度过高或过低时可实时放出警示。

出水管内设有流速传感器，流速传感器与控制器电性连接，流速传感器用于检测出水管内的冷却液的流速；通过控制制冷压缩机31的输出功率，能够控制冷却液的流速，进而控制水冷条24的散热效率；冷却液流速越快，水冷条24的散热效率就越高。

液冷机构3还包括散热风扇33，散热风扇33与控制器电性连接，散热风扇33固定安装在支撑座1上，设置在制冷压缩机31的一侧，散热风扇33用于给制冷压缩机31散热。散热风扇33远离制冷压缩机31的一侧设有防尘格栅34，防尘格栅34与支撑座1固定连接。防尘格栅34能够减少灰尘进入到支撑座1内，从而防止制冷压缩机31表面积尘，延长使用寿命。

充电桩还包括充电枪4，支撑座1的一侧设有挂扣11，充电枪4与挂扣11可拆卸连接，需要充电时可从挂扣11上取下充电枪4，充电完成后，通过挂扣11能够收纳充电枪4；充电枪4的一端设有充电线缆5，充电线缆5与输出接头26电性连接。支撑座1的一侧设有收线座12，收线座12上设有绕线槽13，通过绕线槽13便于用于收纳充电线缆5，从而防止充电线缆5缠绕的情况发生。

工作原理：

该充电桩使用时，用户从挂扣11上取下充电枪4，并从绕线槽13内释放充电线缆5，将充电枪4对准电动车的充电口即可充电；充电完成后，将充电线缆5收卷缠绕在绕线槽13内，再将充电枪4从新安置到挂扣11上。

充电的过程中，通过控制器控制制冷压缩机31工作，冷却液从冷却液箱32流入到制冷压缩机31内，制冷压缩机31对其进行降温，之后从制冷压缩机31流出到出水管，再通过进水接头245流入到水冷条24内，再通过出水接头246流出水冷条24，最后通过出水管流回到冷却液箱32内，形成一个冷却液循环；冷却液流经水冷条24时，将第一线路板22、第二线路板23、第一发热组件221和第二发热组件231工作产生的热量带走，从而实现对电源模块2快速散热的目的。

显然，以上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，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以有许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的在于对本申请公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率液冷充电桩，其特征在于：包括支撑座和控制器，所述支撑座上设有电源模块和液冷机构，所述电源模块与所述控制器相连，所述电源模块内设有水冷条，所述水冷条用于给所述电源模块内的发热元器件散热，所述水冷条的两端分别设有进水接头和出水接头，所述进水接头和出水接头分别与所述电源模块连接；

所述液冷机构用于降低冷却液温度和驱动冷却液流动，所述液冷机构与所述控制器电性连接，所述液冷机构的输入端设有进水管，所述液冷机构的输出端设有出水管，所述进水管与所述出水接头相连，所述出水管与所述进水接头相连。

2.根据权利要求1所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述大功率液冷充电桩还包括充电枪，所述支撑座上设有挂扣，所述充电枪与所述挂扣可拆卸连接，所述充电枪的一端设有充电线缆，所述充电线缆与所述电源模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述支撑座上设有收线机构，所述收线机构用于收纳所述充电线缆。

4.根据权利要求3所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述收线机构包括收线座，所述收线座与所述支撑座连接，所述收线座内设有绕线槽。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述液冷机构包括制冷压缩机和冷却液箱，所述冷却液箱用于盛放冷却液，所述制冷压缩机与所述控制器相连，所述制冷压缩机的输入端与所述冷却液箱的输出端相连，所述冷却液箱的输入端与所述进水管相连，所述制冷压缩机的输出端与所述出水管相连。

6.根据权利要求5所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述出水管和进水管上分别设有温度传感器，所述温度传感器分别与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求5所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述出水管内设有流速传感器，所述流速传感器与所述控制器电性连接。

8.根据权利要求5所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述冷却液箱内设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电性连接。

9.根据权利要求5所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述液冷机构还包括散热风扇，所述散热风扇与所述控制器电性连接，所述散热风扇与所述支撑座连接，所述散热风扇用于给所述制冷压缩机散热。

10.根据权利要求9所述的大功率液冷充电桩，其特征在于：所述散热风扇的一侧设有防尘格栅，所述防尘格栅与所述支撑座连接。

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