一种充电桩的散热控制方法及充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及一种充电桩的散热控制方法及充电桩。

背景技术

随着新能源行业的发展，市场上的电动汽车越来越普及，电动汽车的充电桩也越来越多，但随着电动汽车的普及，电动汽车充电的时间并没有大幅的提升，这主要是受限于充电功率。为了提升充电桩的充电功率，要么提高充电电压，要么增大充电电流。提高充电电压除了能够提高充电功率，在整车电机输出功率不变的情况下，能够显著减小电流，从而有效降低热损耗。随着充电电压提升至1000V，但市面上的电动汽车基本都到不了750v，因此提高充电电压带来的效果比较有限；而充电电流可以提升比较多，想实现充电功率的进一步提升，仍需提升充电电流。面对这种提高了充电电流的大功率充电桩，进行安全保护策略是很关键的一部分，如何提供健全的保护机制以保护人员和设备安全逐渐成为一个亟待解决的问题。

传统充电桩多采用风冷，即通过空气进行热交换，被动实现降温效果，在大功率充电桩中尤其是通过增大充电电流的充电桩，通过风冷模式无法达到降温效果，枪线的热损耗增大，枪温过温，无法实现快充功能。

液冷电缆是一种搭载液冷技术的电缆，可以降低导体在长时间或高功率运行条件下的发热量，在同样截面积的导体情况下，液冷电缆不但可提高载流量近几倍，而且还不像传统电缆那样粗重。可以极大地提高利用率。正是这一特点液冷电缆被广泛使用在新能源汽车充电领域，尤其是大功率充电中。但是大功率液冷充电线缆的液体介质也会涉及到漏液、相似相溶等问题，一旦发生很容易导致设备故障并造成事故。因此，所使用的大功率液冷充电线缆需要通过耐高温、耐腐蚀、耐爆破、耐气候、耐低温等测试，工作时还要实时监控温度情况。

因此，对于这种风冷水冷结合的充电桩设备，如何更好地进行散热的综合控制，是当前所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种充电桩的散热控制方法及充电桩，更好地进行散热控制，提高充电的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种充电桩的散热控制方法，包括步骤：

S1、实时监测获取充电桩的内部温度以及充电枪温度；

S2、获取当前充电车辆的需求电流信息，根据所述需求电流信息、所述内部温度以及所述充电枪温度，对充电桩的输出的电流限额进行调整，和对液冷机构以及风冷机构进行综合控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种充电桩，包括充电桩本体、液冷机构、风冷机构和位于充电桩本体内的主控板；

所述液冷机构包括液冷机和液冷充电枪，所述液冷机设于充电桩本体内，所述液冷充电枪通过液冷电缆与所述充电桩本体连接，所述液冷机控制所述液冷充电枪的所述液冷电缆中液体的循环；

所述充电桩本体以及所述液冷充电枪内设有与所述主控板连接的温度传感器；

所述主控板对所述风冷机构和液冷机构进行控制，并能够通过所述液冷充电枪获取车辆的需求电流信息，以实现以上所述的一种充电桩的散热控制方法中的步骤。

本发明的有益效果在于：本发明的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，集合液冷散热和风冷散热，根据充电车辆的需求电流信息以及充电桩、充电枪的温度，对液冷机构和风冷机构的工作功率进行控制，并可对充电桩的电流限额进行调整，从而能够有效控制充电桩的工作温度，避免过热，提高充电的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种充电桩的散热控制方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种充电桩的结构示例图；

图3为本发明实施例的一种充电桩采用的液冷电缆的结构示例图；

图4为本发明实施例的一种充电桩的散热控制方法的具体流程示例图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种充电桩的散热控制方法，包括步骤：

S1、实时监测获取充电桩的内部温度以及充电枪温度；

S2、获取当前充电车辆的需求电流信息，根据所述需求电流信息、所述内部温度以及所述充电枪温度，对充电桩的输出的电流限额进行调整，和对液冷机构以及风冷机构进行综合控制。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，集合液冷散热和风冷散热，根据充电车辆的需求电流信息以及充电桩、充电枪的温度，对液冷机构和风冷机构的工作功率进行控制，并可对充电桩的电流限额进行调整，从而能够有效控制充电桩的工作温度，避免过热，提高充电的安全性。

进一步的，所述内部温度的获取具体为：

获取液冷机进水口温度、液冷机出水口温度、主正熔断器上方温度、负正熔断器上方温度以及充电桩内部的环境温度，选取最大值作为所述内部温度。

由上述描述可知，获取上述各个部分的温度，取最大值作为所述内部温度，从而有效反映充电桩内部的温度。

进一步地，所述充电枪温度的获取具体为：

获取液冷充电枪的DC正端口温度、DC负端口温度、DC正电缆温度、DC负电缆温度、枪壳内部环境温度、尾部正极温度以及尾部负极温度，选取最大值作为所述充电枪温度。

由上述描述可知，获取充电枪上述各部分的温度，取最大值作为所述充电枪温度，从而有效反映充电枪的温度。

进一步地，步骤S1之前还包括步骤：

S01、获取漏液信息，判断是否存在漏液情况，若是则触发故障停机。

由上述描述可知，对于液冷机构而言，工作时还需要进行液冷检测，在存在漏液的情况下，为避免安全事故，直接触发故障停机。

进一步地，所述漏液信息的获取具体为：

获取液冷充电枪的充电电缆漏液状态和液冷机的液位状态，判断是否存在漏液。

由上述描述可知，根据液冷机的液位状态和电缆漏液状态来判断是否存在漏液。

进一步地，步骤S1之前还包括步骤：

S02、检测并判断液冷机的通讯是否正常，若正常则进入步骤S1，否则进入步骤S03；

S03、关闭液冷机，调整充电桩的电流限额至预设的第一电流限额，并开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇，实时获取所述充电枪温度，若所述充电枪温度达到预设的第一充电枪温度阈值，则触发故障停机。

由上述描述可知，检测液冷机的通讯是否正常，若液冷机无法通讯则需要考虑液冷机无法投入控温工作的情况，通过限制充电桩的电流限额，避免大功率充电带来的大幅温升，同时启动风冷机构用于降温，第一电流限额下仅通过风冷散热即可保证温度正常，若此时温度超过第一充电枪温度阈值，则表示充电枪的状态/使用存在异常，为避免安全隐患，触发故障停机。

进一步地，步骤S2包括步骤：

S21、判断是否存在所述需求电流大于预设的第一电流阈值、所述内部温度大于预设的第一内部温度阈值或所述充电枪温度大于预设的第二充电枪温度阈值，若是则开启液冷机，所述液冷机的水泵以第一功率运行，提高充电桩的电流限额至预设的第二电流限额，若否则进入步骤S03；

所述第一电流阈值小于或等于所述第二电流限额。

由上述描述可知，充电桩开始对车辆进行充电工作时，先判断车辆的需求电流是否大于第一电流阈值或初始的内部温度、充电枪温度是否大于特定阈值，若是则表示温度异常，或车辆存在较大的电流需求，需要提高电流限额，启动液冷，否则直接限制充电桩的电流功率在第二电流限额，满足车辆充电需求的同时，通过风冷散热即可保证温度正常，若此时温度超过第一充电枪温度阈值，则表示充电枪的状态/使用存在异常，为避免安全隐患，触发故障停机。

进一步地，步骤S2还包括步骤：

S22、判断所述需求电流是否大于预设的第二电流阈值，若是则开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇以及液冷机的进风口风扇和出风口风扇；

S23、判断是否所述需求电流大于预设的第三电流阈值、所述内部温度大于第二内部温度阈值且所述充电枪温度大于第三充电枪温度阈值，若是则开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇以及液冷机的进风口风扇和出风口风扇；

S24、判断所述充电枪温度是否大于预设的第四充电枪温度阈值，若是则降低充电桩的电流限额至第三电流限额，直至所述充电枪温度降低至预设的第五充电枪温度阈值之下。

由上述描述可知，根据需求电流、内部温度和充电枪温度，对液冷机构和风冷机构进行分级控制，并在充电枪温度是否大于预设的第四充电枪温度阈值，即充电枪存在温度失控风险时，通过对充电桩的电流限额进行调整降低，从而减小充电功率进而限制温度提升。

进一步地，步骤S24中，在降低充电桩的电流限额至第三电流限额之后还包括步骤：

S241、计算充电枪温度的提升速度，得到温升速率，判断是否所述充电枪温度大于预设的第六充电枪温度阈值或所述温升速率是否大于预设的速率阈值，若是则触发故障停机。

由上述描述可知，在降低充电桩的电流限额至第三电流限额的基础上，若充电枪的温升速率仍然较高，或充电枪温度超过第一充电枪温度阈值，则表示设备存在异常，触发故障停机，避免发生危险。

请参照图2，一种充电桩，包括充电桩本体、液冷机构、风冷机构和位于充电桩本体内的主控板；

所述液冷机构包括液冷机和液冷充电枪，所述液冷机设于充电桩本体内，所述液冷充电枪通过液冷电缆与所述充电桩本体连接，所述液冷机控制所述液冷充电枪的所述液冷电缆中液体的循环；

所述充电桩本体以及所述液冷充电枪内设有与所述主控板连接的温度传感器；

所述主控板对所述风冷机构和液冷机构进行控制，并能够通过所述液冷充电枪获取车辆的需求电流信息，以实现以上所述的一种充电桩的散热控制方法中的步骤。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，集合液冷散热和风冷散热，根据充电车辆的需求电流信息以及充电桩、充电枪的温度，对液冷机构和风冷机构的工作功率进行控制，并可对充电桩的电流限额进行调整，从而能够有效控制充电桩的工作温度，避免过热，提高充电的安全性。

进一步地，所述风冷机构包括充电桩本体上的进风口、出风口以及设于进风口以及出风口处的风扇。

由上述描述可知，风冷机构具体为在充电桩本体上设置的进风口、出风口即对应的风扇。

进一步地，所述进风口和所述出风口设置于充电桩相对的两侧。

由上述描述可知，进风口和出风口对向设置，形成贯通充电桩本体的风道，从而有效对充电桩进行散热。

进一步地，所述液冷机上相对的两侧也设有进风口、出风口以及设于进风口以及出风口处的风扇；

所述液冷机的进风口、出风口形成的风道与充电桩的进风口、出风口形成的风道流向相同。

由上述描述可知，液冷机上也设置了对向的风道，从而有效对液冷机进行散热，同时液冷机的风道和充电桩本体的风道同向，避免风向对冲，且能够增强风道风速，提高散热效果。

本发明的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，适用于充电桩面向的车辆存在快充需求的场景。

请参照图1和图4，本发明的实施例一为：

一种充电桩的散热控制方法，包括步骤：

S01、获取漏液信息，判断是否存在漏液情况，若是则触发故障停机；

所述漏液信息的获取具体为：

获取液冷充电枪的充电电缆漏液状态和液冷机的液位状态，判断是否存在漏液。

本实施例中，采用的液冷机构具备自主检测功能，能够反馈液冷机液位状态(高/低电平)、液冷枪的漏液状态(1：无漏液；2：有液体(非冷却液)；3：检测到漏液；4：超时范围值)。本实施例中通过其反馈的液冷充电枪的充电电缆漏液状态和液冷机的液位状态，来进行漏液检测。液冷机液位状态为高电平时则为漏液，或液冷枪的充电电缆漏液状态为3：检测到漏液或4：超时范围值时为漏液。

S02、检测并判断液冷机的通讯是否正常，若正常则进入步骤S1，否则进入步骤S03；

S03、关闭液冷机，调整充电桩的电流限额至预设的第一电流限额，并开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇，实时获取所述充电枪温度，若所述充电枪温度达到预设的第一充电枪温度阈值，则触发故障停机。

本实施例中，判断液冷机的控制通讯是否正常，若正常则进入后续步骤，否则液冷机组关闭，水泵运行电压0V。而后，令充电桩电流限额180A，开启充电桩内的进/出风口风扇。而后监测并判定充电枪温度，若充电枪温度大于等于60℃，则触发故障停机。

本实施例中，第一电流限额为180A，第一充电枪温度阈值为60℃，在其他等同实施例中可根据实际需求调整。

S1、实时监测获取充电桩的内部温度以及充电枪温度；

所述内部温度的获取具体为：

获取液冷机进水口温度、液冷机出水口温度、主正熔断器上方温度、负正熔断器上方温度以及充电桩内部的环境温度，选取最大值作为所述内部温度。

所述充电枪温度的获取具体为：

获取液冷充电枪的DC正端口温度、DC负端口温度、DC正电缆温度、DC负电缆温度、枪壳内部环境温度、尾部正极温度以及尾部负极温度，选取最大值作为所述充电枪温度。

对于充电桩的内部温度以及充电枪温度的采集，可以在S01之前或S01至S03任意相邻两个步骤之间。本实施例中，令其在步骤S01与步骤S02之间进行。

本实施例中，采集充电桩内部环境温度、主/负正熔断器上方温度、液冷机进/出水口温度，判定最大值为内部温度Tamb。

采集DC正端口温度、DC负端口温度、DC正电缆温度、DC负电缆温度、枪壳内部环境温度、尾部正极温度以及尾部负极温度，判定最大值为充电枪温度Tmax。

S2、获取当前充电车辆的需求电流信息，根据所述需求电流信息、所述内部温度以及所述充电枪温度，对充电桩的输出的电流限额进行调整，和对液冷机构以及风冷机构进行综合控制；

步骤S2包括步骤：

S21、判断是否存在所述需求电流大于预设的第一电流阈值、所述内部温度大于预设的第一内部温度阈值或所述充电枪温度大于预设的第二充电枪温度阈值，若是则开启液冷机，所述液冷机的水泵以第一功率运行，提高充电桩的电流限额至预设的第二电流限额，若否则进入步骤S03；

所述第一电流阈值小于或等于所述第二电流限额。

本实施例中，判断是否存在需求电流>180A或Tamb>20℃或Tmax>30℃，若是则开启液冷机，水泵运行电压为10V，并提高电流限额至400V，否则液冷机组关闭，水泵运行电压0V。而后，令充电桩电流限额180A，开启充电桩内的进/出风口风扇，而后监测并判定充电枪温度，若充电枪温度大于等于60℃，则触发故障停机。

本实施例中，第一电流阈值为180A，等于第一电流限额，第一内部温度阈值为25℃，第二充电枪温度阈值为30℃，第二电流限额为400V，在其他等同实施例中，各值可根据实际需求调整。

S22、判断所述需求电流是否大于预设的第二电流阈值，若是则开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇以及液冷机的进风口风扇和出风口风扇。

本实施例中，判断需求电流是否大于300A，若是则开启充电桩的进出风口风扇，开启液冷机组的进出风口风扇，提高散热。本实施例中，第二电流阈值为300A，在其他等同实施例中可根据实际需求调整。

S23、判断是否所述需求电流大于预设的第三电流阈值、所述内部温度大于第二内部温度阈值且所述充电枪温度大于第三充电枪温度阈值，若是则开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇以及液冷机的进风口风扇和出风口风扇。

本实施例中，在需求电流小于300A的基础上，进一步判断需求电流<250A、Tamb<65℃、Tmax<65℃是否同时成立，若是则表示充电电流较小，且充电桩温度较低，在已启动液冷的情况下，不需要进一步提高散热，因此关闭充电桩的进/出风口风扇以及液冷机的进/出风口风扇。否则仍需开启充电桩的进风口风扇和出风口风扇以及液冷机的进风口风扇和出风口风扇。

本实施例中，第三电流阈值为250A，第二内部温度阈值和第三充电枪温度阈值为64℃，在其他等同实施例中可根据实际需求调整。

S24、判断所述充电枪温度是否大于预设的第四充电枪温度阈值，若是则降低充电桩的电流限额至第三电流限额，直至所述充电枪温度降低至预设的第五充电枪温度阈值之下；

步骤S24中，在降低充电桩的电流限额至第三电流限额之后还包括步骤：

S241、计算充电枪温度的提升速度，得到温升速率，判断是否所述充电枪温度大于预设的第六充电枪温度阈值或所述温升速率是否大于预设的速率阈值，若是则触发故障停机。

本实施例中，检测判断充电枪温度Tmax是否大于70℃，若是则调整电流限额至180A，直至充电枪温度降低至60℃以下，若充电枪温度仍然升高，达到90℃或温升速率达到0.5℃/min，则触发故障停机。

本实施例中，第四充电枪温度阈值为70℃，第五充电枪温度阈值为60℃，第六充电枪度阈值为90℃，速率阈值为0.5℃/min，第三电流限额为180A，在其他等同实施例中，各值可根据实际需求调整。

请参照图2和图3，本发明的实施例二为：

一种充电桩，包括充电桩本体、液冷机构、风冷机构和位于充电桩本体内的主控板。

所述液冷机构包括液冷机和液冷充电枪，所述液冷机设于充电桩本体内，所述液冷充电枪通过液冷电缆与所述充电桩本体连接，所述液冷机控制所述液冷充电枪的所述液冷电缆中液体的循环。

本实施例中，将传统的充电枪改用为液冷充电枪。液冷充电枪由充电枪头和液冷电缆组成。液冷电缆结构可参照图3所示。同时，充电桩中需要增加液冷机设备用于控制液冷充电枪中电缆液体的循环。

所述风冷机构包括充电桩本体上的进风口、出风口以及设于进风口以及出风口处的风扇，所述进风口和所述出风口设置于充电桩相对的两侧。

液冷机上相对的两侧也设有进风口、出风口以及设于进风口以及出风口处的风扇，所述液冷机的进风口、出风口形成的风道与充电桩的进风口、出风口形成的风道流向相同。

本实施例中，充电桩本体上设有对向设置的出风口、进风口以及两个风扇用于加速空气的流动，进行热交换。液冷机同样设有出风口、进风口以及两个风扇，且位置和方向与充电桩本体对应。

所述充电桩本体以及所述液冷充电枪内设有与所述主控板连接的温度传感器。

所述主控板对所述风冷机构和液冷机构进行控制，并能够通过所述液冷充电枪获取车辆的需求电流信息，以实现以上实施例一所述的一种充电桩的散热控制方法中的步骤。

综上所述，本发明提供的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，集合液冷散热和风冷散热，根据充电车辆的需求电流信息以及充电桩、充电枪的温度，对液冷机构和风冷机构的工作功率进行控制，并可对充电桩的电流限额进行调整，从而能够有效控制充电桩的工作温度，避免过热，提高充电的安全性。

充电桩实时采集液冷枪的DC正/负端口温度、液冷枪的DC正/负电缆温度、枪壳内部环境温度、液冷枪的充电电缆冲击状态、液冷枪的充电电缆漏液状态、液冷机液位状态、液冷机进/出水口温度、充电桩内部环境温度、充电桩冲击状态、主/负正熔断器上方温度、液冷枪尾部正/负极温度，通过这些信息，充电桩系统实时调整控制充电中的电流和电压，从而使充电时间更快、效率更高，增强了充电安全性和可靠性，延长设备寿命。

根据车辆的需求电流大小，采用不同的散热策略，同时也能减少本身桩体的功耗，节能。当小电流充电时，依据焦耳定律，其桩体内发热较小，靠风冷可满足冷却效果；而大电流时，光靠水冷，只能满足枪线的热量交换，桩体空间的余热无法及时交换，同时还需要靠风冷散热。

本发明提供的一种充电桩的散热控制方法及充电桩，支持快速充电，在短时间内为电动汽车的电池充满电。采用液冷充电枪，能够减轻充电枪的重量，方便用户插拔枪操作。能够避免充电过程中出现温度过高、漏液等问题，增强了充电安全性和可靠性。能够根据充电电流的大小，采用不同的散热策略，同时也能减少本身桩体的功耗，节能。同时能够延长设备寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。