充电冷却系统及含其的换电站、储能站

技术领域

本发明涉及电动车换电领域，特别涉及一种充电冷却系统及含其的换电站、储能站。

背景技术

目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。然而，受制于充电时间的限制，目前很多新能源电动汽车逐步采用快速更换电池的模式进行能源补给。

快换式的电动汽车换下的电池需要在换电站内进行充电，目前的电池普遍是在换电站内的充电仓内进行充电的。对于换电站的多个充电仓而言，其对应的充电模块都是集中设置在充电柜中的，通过在充电柜中配置风冷调温系统，实现对充电模块的散热。然而，风冷散热的散热效果有限，且必须在换电站的设备表面开设排风窗，影响换电站的外观及形象，甚至存在进水的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的换电站利用风冷方式对充电模块进行导致散热效果不佳，影响换电站的外观及形象以及存在进水风险的缺陷，提供一种充电冷却系统及含其的换电站、储能站。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种充电冷却系统，包括若干充电仓，每个所述充电仓内包括充电模块，所述充电冷却系统还包括液冷系统，所述液冷系统用于对所述充电模块进行冷却。

该充电冷却系统，包括分布式的充电模块，即将充电模块由集中放置变为分布到各个充电仓内放置，避免了充电模块产生的热量过于集中，同时，通过液冷系统对分布于各个充电仓内的充电模块进行冷却，以相较于传统风冷冷却具有更高的冷却效果，进而提高对充电模块的散热效果，避免充电模块温度过高而产生的不利影响。

较佳地，所述充电模块上设置有连接所述液冷系统的冷却接口。

在充电模块上设置冷却接口，便于连通外部冷却管路和充电模块上的冷却通道，可以根据实际需要在充电模块的内部或外壁设置冷却通道并与冷却接口连接。

较佳地，所述充电模块的内部具有冷却通道，所述液冷系统中的冷却介质通过所述冷却接口流经所述冷却通道，实现提高散热效率的目的。

对于充电模块内部可以布设冷却通道的，可以直接布设在充电模块内部，便于充电模块实际使用过程中的搬运和安装，即将冷却通道和充电模块的其它器件集成到一起，便于集中安装和控制。

较佳地，所述充电模块的外部具有冷却通道，所述冷却通道设置于所述充电模块的外壁，所述液冷系统中的冷却介质通过所述冷却接口流经所述冷却通道，以利用间接冷却的方式实现对充电模块内的发热源进行冷却的方案。

对于充电模块内部无法布设冷却通道的，也可将冷却通道设置于充电模块的外壁，同样也可以实现对充电模块的冷却控制。

通过将供冷却介质流动的冷却通道位于充电模块外，可降低对充电模块进行拆装及维护的难度，并且也可将降低冷却介质泄漏时对充电模块正常工作所产生的影响。

较佳地，所述充电模块的外壁安装有冷却载体，所述冷却通道设于所述冷却载体中，以通过液冷系统降低冷却载体的温度，实现对充电模块的发热源间接冷却的目的。

通过在充电模块的外壁安装冷却载体，并将冷却通道设于冷却载体中，可以提高冷却通道与充电模块外壁的接触面积，提高冷却效果，同时便于冷却通道的安装与布设。

较佳地，所述充电模块的外壁与所述冷却载体之间还设有导热载体，所述导热载体用于将充电模块产生的热量传递至所述冷却载体，以提高冷却载体与充电模块的外壁之间的换热效率。

在充电模块外壁和冷却载体之间设有导热载体，可以提高充电模块与冷却通道之间的能量传导效率，利于将充电模块的热量传导至冷却载体。

较佳地，所述导热载体与所述充电模块的外壁之间涂覆有导热胶，以提高充电模块的外壁与导热载体之间的接触面积。

较佳地，所述导热载体与所述冷却载体之间通过螺钉连接，以在保证导热载体与冷却载体之间的连接稳固性的同时，便于在需要对冷却载体及其内部的冷却通道进行维护更换时方便拆卸。

较佳地，所述导热载体为石墨膜。

由于石墨具有高导热系数，且相较于金属材质能够微量形变，因此能够相对平滑地贴附于充电模块表面，以作为将热量传递至冷却载体的有效媒介。

较佳地，所述冷却载体为板状结构，所述冷却载体采用金属制成。

较佳地，所述冷却载体为铜或铝板。

选用铜或铝等导热系数相对较高的金属材料，可进一步提高冷却介质的换热效率。

较佳地，所述液冷系统包括相互连接的冷源、冷却管道和动力泵，所述冷却管道连通至所述冷却通道，所述冷源中的冷却介质在所述动力泵的驱动下通过所述冷却管道流经所述冷却通道，以形成闭合回路，实现热量的主动转移。

较佳地，所述冷源为散热器，所述冷却管道包括进液管和出液管，所述冷却接口包括进液口和出液口，所述进液管与所述进液口连通，所述出液管与所述出液口连通，所述散热器设于所述出液管上，所述散热器用于对从所述出液口流出的冷却介质进行散热冷却。

较佳地，所述散热器包括风扇和套设于所述出液管的翅片，所述风扇朝向所述翅片设置，以提升散热器的散热效率。

较佳地，所述冷却管道的两端与所述冷却通道的两端通过冷却接插件连接，以实现快速切断充电模块与液冷系统之间的流体连接的目的。

较佳地，所述充电模块还包括内循环散热系统，所述内循环散热系统包括散热管，所述散热管包括加热部和冷却部，所述加热部用于吸收电池包产生的热量并形成蒸汽，所述冷却部用于冷却蒸汽并形成液体。

上述结构，通过利用利用散热管的加热部吸收充电模块的热量并形成蒸汽，并利用冷却部冷却蒸汽并形成液体，从而高效地完成对充电模块的冷却，避免热量在充电模块的内部处聚集，进而有利于将充电模块的温度控制在适宜的温度范围内，有利于提高充电模块的工作效率及使用寿命。

该内循环散热系统可在一定温度范围内对充电模块进行冷却，而无需外部冷却系统的介入，使得冷却对象本身就可以实现温度的调节。

较佳地，散热管还包括回流部，所述回流部用于将冷却后的液体返回至加热部。

通过采用以上结构，利用回流部将液体回流至加热部，使得冷却后的液体能够继续吸收热量而蒸发，从而再次进入冷却部冷却为液体，有利于提高液体蒸发为气体的循环效率，进而有利于提高热量交换的效率，有利于将充电模块的温度控制在适宜的温度范围内。

一种换电站，其包括：

如上所述的充电冷却系统；

至少一个充电仓，所述充电仓中安装有供电池充电的充电盘，所述充电模块设置于所述充电盘的上方，以在使得充电模块靠近充电盘设置的前提下，避免充电模块的位置对电池进出充电盘造成阻碍。

同时，换电站通过液冷系统对充电模块进行散热后，无需再在换电站的设备表面开设排风窗，进而提高了换电站的整体外观形象，也杜绝了从排风窗处进水的风险。

较佳地，所述充电模块的外部具有冷却通道，所述冷却通道设置于所述充电模块的外壁；

所述液冷系统还包括主管道和与所述充电仓的数量相对应的分支管道，所述分支管道通过所述冷却接口分别连接至对应的所述充电模块的所述冷却通道，所述液冷系统的冷却介质通过所述主管道进入各所述分支管道，并流经所述冷却通道，以使液冷系统能够同时向不同的充电模块供应冷却介质。

较佳地，所述充电模块的外壁安装有冷却载体，所述冷却载体设置于所述充电模块的底部，所述冷却通道设于所述冷却载体中。

一种储能站，其包括：

如上所述的充电冷却系统；

至少一个充电仓，所述充电仓中安装有供电池充电的充电盘，所述充电模块设置于所述充电盘的上方，以在使得充电模块靠近充电盘设置的前提下，避免充电模块的位置对电池进出充电盘造成阻碍。

同时，储能站通过液冷系统对充电模块进行散热后，无需再在储能站的设备表面开设排风窗，进而提高了储能站的整体外观形象，也杜绝了从排风窗处进水的风险。

较佳地，所述充电模块的外部具有冷却通道，所述冷却通道设置于所述充电模块的外壁；

所述液冷系统还包括主管道和与所述充电仓的数量相对应的分支管道，所述分支管道通过所述冷却接口分别连接至对应的所述充电模块的所述冷却通道，所述液冷系统的冷却介质通过所述主管道进入各所述分支管道，并流经所述冷却通道，以使液冷系统能够同时向不同的充电模块供应冷却介质。

较佳地，所述充电模块的外壁安装有冷却载体，所述冷却载体设置于所述充电模块的底部，所述冷却通道设于所述冷却载体中。

本发明的积极进步效果在于：

该充电冷却系统及含其的换电站、储能站中，通过设置液冷系统对充电模块进行冷却，以相较于传统风冷冷却具有更高的冷却效果，进而提高对充电模块的散热效果，避免充电模块温度过高而产生的不利影响。

同时，由于通过液冷系统对充电模块进行散热，因此无需再在换电站或储能站的设备表面开设排风窗，进而提高了换电站及储能站的整体外观形象，也杜绝了从排风窗处进水的风险。

附图说明

图1为本发明的实施例1的换电站的结构示意图。

图2为图1中A部分的局部放大图。

图3为本发明的实施例1的导电模块的局部内部结构示意图。

图4为本发明的实施例1的冷却载体的布局结构示意图。

图5为本发明的实施例1的液冷系统的模块结构示意图。

附图标记说明：

换电站100

充电仓1

充电模块11，发热源11a

冷却接口12

冷却通道13

冷却载体14

导热载体15

内循环散热系统16

充电盘17

液冷系统2

冷源21

冷却管道22

进液管22a，出液管22b，主管道22c，分支管道22d

动力泵23

电池3

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明提供一种设置于换电站100中的充电冷却系统，该充电冷却系统用于冷却换电站100的充电模块11。如图1和图2所示，该换电站100包括有若干个充电仓10，每个充电仓10都包括对应的充电模块11，该换电站100还包括液冷系统2，液冷系统2用于对这些充电模块11进行冷却，在充电模块11上设置有连接液冷系统2的冷却接口12，以使液冷系统2内部的冷却液能够对充电模块11进行冷却。

该充电冷却系统，通过液冷系统2对充电模块11进行冷却，以相较于传统风冷冷却具有更高的冷却效果，进而提高对充电模块11的散热效果，避免充电模块11温度过高而产生的不利影响。

同时，由于通过液冷系统2对充电模块11进行散热，因此无需再在换电站100的设备表面开设排风窗，进而提高了换电站100的整体外观形象，也杜绝了从排风窗处进水的风险。

在本实施例中，充电模块11还设置有冷却通道13，该冷却通道13设置在充电模块11的外壁表面，且冷却通道13的两端设有冷却接口12，以使液冷系统2中的冷却介质能够通过冷却接口12流经冷却通道13，实现对充电模块11的外壁进行冷却的目的。

通过液冷系统2对充电模块11的外壁进行冷却，以利用间接冷却方式实现对充电模块11内的发热源11a进行冷却的方案。此外，供冷却介质流动的冷却通道13位于充电模块11外，可降低对充电模块11进行拆装及维护的难度，并且也可将降低冷却介质泄漏时对充电模块11正常工作所产生的影响。

如图2和图3所示，在充电模块11的外壁表面安装有冷却载体14，冷却通道13设置在该冷却载体14中，以通过液冷系统2降低冷却载体14的温度，实现对充电模块11的发热源11a间接冷却的目的。

在充电模块11的外壁与冷却载体14之间还设有导热载体15，该导热载体15用于将充电模块11产生的热量传递至冷却载体14，以提高冷却载体14与充电模块11的外壁之间的换热效率。其中，考虑到充电模块11的外壁可能为凹凸不平的表面，且导热载体15通常由刚性材质制成，因此，为提高充电模块11的外壁与导热载体15之间的接触面积，在导热载体15与充电模块11的外壁之间涂覆有导热胶。

为保证导热载体15与冷却载体14之间的连接稳固性，在导热载体15与冷却载体14之间还可以通过焊接或者螺栓固接等方式直接连接，例如在本实施例中，是利用螺栓固定的方式连接导热载体15与冷却载体14，以在需要对冷却载体14及其内部的冷却通道13进行维护更换时方便拆卸。

另外，为提高换热效率，导热载体15可采用石墨制成，而冷却载体14可采用金属制成，优选地，可采用铜或铝板制成，冷却通道13可以与冷却载体14采用相同或相似的金属材质，以便于冷却载体14与呈管道状的冷却通道13之间焊接固定。

如图4所示，在本实施例中，冷却通道13可连续且均匀间隔地设置在冷却载体14的一侧表面，以有利于冷却通道13的温度的均匀性，进而有利于提高充电模块11的温度的均匀性，避免局部温度过高而引发的故障。

如图5所示，液冷系统2包括相互连接的冷源21、冷却管道22和动力泵23，冷却管道22通过冷却接口12连通至充电模块11的冷却通道13，冷源21中的冷却介质在动力泵23的驱动下通过冷却管道22流经冷却通道13，以形成闭合回路，实现热量的主动转移。其中，动力泵23可以是活塞泵、齿轮泵、叶片泵、离心泵、轴流泵等水泵。

该液冷系统2还包括散热器，且液冷系统2的冷却管道22依据冷却介质的流向被分为进液管22a和出液管22b两类，散热器设置在出液管22b上，以用于对从充电模块11的冷却通道13内流出冷却介质进行散热冷却。而冷却接口12则对应包括进液口和出液口，进液管22a与进液口连通，出液管22b与出液口连通。

其中，散热器可包括风扇及套接在出液管22b表面的多块翅片，这些翅片用于传递流经出液管22b的冷却介质的热量，并通过多块翅片的设置增加与外界的接触面积。风扇则朝向翅片设置，以通过开启风扇，提高翅片表面与外界空气的相对流速，增强散热效果。由于换热器的具体结构属于现有技术的范畴，因此不再过多赘述。

该冷却管道22的两端与冷却通道13的两端之间通过冷却接插件实现连接，以在需要对冷却通道13及冷却载体14进行拆卸维护或更换时，能够通过对冷却接插件的插拔，实现快速切断充电模块11与液冷系统2之间的流体连接的目的。

如图3所示，该充电模块11还包括有内循环散热系统16，该内循环散热系统16包括散热管，所述散热管包括加热部和冷却部，加热部用于吸收充电模块11产生的热量并形成蒸汽，冷却部用于冷却蒸汽并形成液体。

该散热管的加热部与充电模块11的发热源11a相接触，而冷却部则与充电模块11的外壁接触，本实施例利用散热管的加热部吸收充电模块11的热量并形成蒸汽，并利用冷却部冷却蒸汽并形成液体，从而高效地完成对充电模块的冷却，避免热量在充电模块内部聚集，进而有利于将充电模块的温度控制在适宜的温度范围内。，有利于提高充电模块11的工作效率及使用寿命。该内循环散热系统16可在一定温度范围内对充电模块11进行冷却，而无需外部冷却系统的介入，使得冷却对象本身就可以实现温度的调节。

作为一种较佳的实施方式，散热管还可以包括回流部，回流部用于将冷却后的液体返回至加热部。本实施例利用回流部将液体回流至加热部，使得冷却后的液体能够继续吸收热量而蒸发，从而再次进入冷却部冷却为液体，有利于提高液体蒸发为气体的循环效率，进而有利于提高热量交换的效率，有利于将充电模块11的温度控制在适宜的温度范围内。

作为一种具体的实施方式，回流部可以为设于散热管内壁的多孔结构。本实施例利用液体在多孔结构中发生毛细现象，进而有利于液体快速地到达加热部，从而有利于提高液体蒸发为气体的循环效率，进而有利于提高热量交换的效率，有利于将充电模块11的温度控制在适宜的温度范围内。在本实施例中，该内循环散热系统16为热管。

在其他实施例中，回流部还可以为吸液芯或散热管壁面的毛细结构。本实施例利用吸液芯或散热管壁面的毛细结构，从而有利于发生毛细现象，进而有利于液体快速地到达加热部，从而有利于提高液体蒸发为气体的循环效率，进而有利于提高热量交换的效率，有利于将充电模块11的温度控制在适宜的温度范围内。

如图1所示，本发明还提供一种换电站100，该换电站100包括如上所述的充电冷却系统以及多个充电仓10，这些充电仓10中安装有对电池3进行充电的充电盘17以及向充电盘17输送电力的充电模块11。如图2所示，充电模块11设置在充电盘17的上方。冷却载体14则设置在充电模块11的底部，即同样位于充电盘17的上方位置。

该液冷系统2还包括有主管道22c以及与换电站100的充电仓1数量相对应的分支管道22d，这些分支管道22d通过冷却接口12接入对应的充电仓1的充电模块11，以向冷却通道13供应冷却介质。其中，液冷系统2的冷却介质通过主管道22c进入各分支管道22d，并流经对应的上述冷却通道13，以使液冷系统2能够同时向不同的充电模块11供应冷却介质。

优选地，在各分支管道22d上还可设置管道阀门，以通过管道阀门的状态切换，实现对各分支管道22d的通断状态的控制。

具体来说，对于换电站100而言，在实际使用过程中，通常只有部分充电仓10在进行工作，因此，只有这些工作的充电仓10的充电模块11存在冷却需求。因此，通过在分支管道22d上设置管道阀门以控制液冷系统2仅向在工作的充电模块11供应冷却介质，可进一步提高液冷系统2对充电模块11的冷却效率，并且还具有节约能耗的效果。

当然，本发明提供的充电冷却系统不仅能够应用在换电站上，还可应用在储能站上。该充电冷却系统在储能站中的设置方案与在换电站中进行设置的方案相似，因此在此不再赘述。

通过在储能站中采用上述充电冷却系统，可在储能站对车辆的电池进行充电时能够提高对充电模块的散热效果，以避免充电模块温度过高而产生的不利影响。

同时，与换电站相类似的，储能站在通过液冷系统对充电模块进行散热之后，无需再在储能站的设备表面开设排风窗，进而提高了储能站的整体外观形象，也杜绝了极端天气下从排风窗处进水的风险。

实施例2

本实施例提供一种充电冷却系统，其结构与实施例1提供的充电冷却系统大致相同，不同之处在于，在本实施例中，充电模块11的冷却通道13并非位于充电模块11的外部，而是位于充电模块11的内部。

在本实施例中，充电模块11的内部设置有冷却通道13，液冷系统2中的冷却介质通过冷却接口12流经该冷却通道13，以对充电模块11内部的发热源11a进行直接散热，实现提高散热效率的目的。冷却接口12设置在充电模块11的外壁表面，其与液冷系统2的冷却管道22通过冷却接插件相连，以在需要拆卸充电模块11时能够快速切断充电模块11与液冷系统2之间的流体连接关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于装置或元件被正常使用时的放置位置，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在任何时刻都具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，除非文中另有说明。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。