CN112874363A - 一种直流充电桩及充电站 - Google Patents

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CN112874363A CN202110366042.7A CN202110366042A CN112874363A CN 112874363 A CN112874363 A CN 112874363A CN 202110366042 A CN202110366042 A CN 202110366042A CN 112874363 A CN112874363 A CN 112874363A
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张青锋
许林冲
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王峰
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Abstract

本发明提供的直流充电桩及充电站，应用于直流充电技术领域，该充电桩包括充电主箱和主箱散热器，充电主箱与主箱散热器相连，充电主箱的功率变换模块设置于主箱箱体内部，并且，主箱箱体设置有连通窗口，功率变换模块通过连通窗口与主箱散热器进行热量交换。本发明提供的直流充电桩，不再将现有技术中的充电模块作为独立器件使用，将功率变换模块直接设置于主箱箱体内部，进而取消模块箱体的设置，同时，取消现有技术中单独为功率变换模块设置的模块散热器，功率变换模块通过主箱散热器散热，减少直流充电桩中散热器的设置数量，进而提高直流充电桩的集成度，有助于降低直流充电桩的设计成本。

Description

一种直流充电桩及充电站
技术领域
本发明涉及直流充电技术领域，特别涉及一种直流充电桩及充电站。
背景技术
直流充电桩是目前新能源汽车广为使用的直流充电设备，主要包括充电桩体和充电模块，其中，充电桩体的整桩箱体内集成设置有交流配电模块、控制模块以及直流功率分配模块等构成模块，同时，充电桩体还设置有整桩散热器，主要用于降低充电桩体内的环境温度；充电模块插装在充电状态内部，用于实现交流-直流转换，是直流充电桩的核心部件。
现有技术中，充电模块是作为独立部件使用的，主要包括模块箱体、功率变换模块和模块散热器，功率变换模块和模块散热器设置于模块箱体内部，在直流充电桩组装时，直接将充电模块与充电桩体内的各模块插接连接。
基于上述现有直流充电桩的基本构成可以看出，直流充电桩存在部分器件的重复设置，比如散热器和充电模块的模块箱体，导致直流充电桩集成度较低，成本较高。
发明内容
本发明提供一种直流充电桩及充电站，将功率变换模块直接设置于充电主箱的箱体内，并通过主箱散热器散热，不再单独作为独立部件使用，同时取消为功率变换模块设置的模块散热器，从而避免箱体和散热器的重复设置，提高直流充电桩的集成度，有助于降低直流充电桩成本。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种直流充电桩，包括：充电主箱和主箱散热器，其中，
所述充电主箱与所述主箱散热器相连；
所述充电主箱包括主箱箱体和功率变换模块，其中，
所述功率变换模块设置于所述主箱箱体内部；
所述主箱箱体设置有连通窗口，所述功率变换模块通过所述连通窗口与所述主箱散热器进行热量交换。
可选的，所述功率变换模块包括AC/DC变换模块和DC/DC变换模块；
所述充电主箱的交流配电模块和直流功率分配模块设置于所述主箱箱体内；
所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块、所述DC/DC变换模块以及所述直流功率分配模块在所述主箱箱体内按照充电功率流动方向布置。
可选的，在所述充电主箱采用下进线的情况下，在所述主箱箱体内按照自下而上的顺序依次布置所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块和所述DC/DC变换模块。
可选的，在所述充电主箱采用上进线的情况下，在所述主箱箱体内按照自上而下的顺序依次布置所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块和所述DC/DC变换模块。
可选的，所述充电主箱还包括集成式充电枪托；
所述集成式充电枪托靠近所述直流功率分配模块设置。
可选的，所述直流功率分配模块与所述DC/DC变换模块位于同一水平平面内，且所述直流功率分配模块远离所述主箱散热器。
可选的，所述充电主箱还包括防水接线端子；
所述交流配电模块通过所述防水接线端子与交流电网相连。
可选的，所述功率变换模块通过所述连通窗口与所述主箱散热器相接触。
可选的，所述主箱散热器包括：散热器箱体、散热器主体和散热风扇，其中，
所述散热器主体和所述散热风扇设置于所述散热器箱体内部；
所述散热器箱体设置有散热风道；
所述散热器主体与所述功率变换模块相接触。
可选的，所述散热器主体与所述功率变换模块相接触的表面包括平面结构，或与所述功率变换模块适配的凹槽结构；
所述散热器主体与所述功率变换模块之间设置导热材料。
可选的，所述散热器主体包括AC/DC散热主体和DC/DC散热主体，其中，
所述AC/DC散热主体用于为所述功率变换模块中的AC/DC变换模块散热；
所述DC/DC散热主体用于为所述功率变换模块中的DC/DC变换模块散热。
可选的，所述散热风扇设置于所述AC/DC散热主体和所述DC/DC散热主体之间，或者，设置于所述散热器主体的四周。
可选的，本发明第一方面提供的直流充电桩，还包括：控制模块，其中，
所述控制模块设置于所述主箱箱体内，与所述功率变换模块相连。
可选的，本发明第一方面提供的直流充电桩，还包括显示模块，其中，
所述显示模块设置于所述主箱箱体的箱门上；
所述显示模块与所述控制模块相连。
可选的，所述显示模块包括显示灯板组件。
可选的，本发明第一方面提供的直流充电桩，还包括与所述主箱箱体相连的固定装置；
所述固定装置包括落地式底座或壁挂式支架。
第二方面，本发明提供一种充电站，包括：变压器和至少一台本发明第一方面任一项所述的直流充电桩，其中，
所述变压器的一次侧与公共电网相连；
所述变压器的二次侧分别与各所述直流充电桩相连。
本发明提供的直流充电桩，包括充电主箱和主箱散热器，充电主箱与主箱散热器相连，充电主箱的功率变换模块设置于主箱箱体内部，并且，主箱箱体设置有连通窗口，功率变换模块通过连通窗口与主箱散热器进行热量交换。本发明提供的直流充电桩，不再将现有技术中的充电模块作为独立器件使用，将功率变换模块直接设置于主箱箱体内部，进而取消模块箱体的设置，同时，取消现有技术中单独为功率变换模块设置的模块散热器，功率变换模块通过主箱散热器散热，减少直流充电桩中散热器的设置数量，进而提高直流充电桩的集成度，有助于降低直流充电桩的设计成本。
进一步的，功率变换模块设置于充电主箱内部，使得功率变换模块可以直接和充电主箱内的其他部件相连，从而节省现有技术中使用的插接端子，进一步降低直流充电桩的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种直流充电桩的结构框图；
图2是本发明实施例提供的另一种直流充电桩的结构框图；
图3是本发明实施例提供的再一种直流充电桩的结构框图；
图4是本发明实施例提供的又一种直流充电桩的结构框图；
图5是本发明实施例提供的一种直流充电桩的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种直流充电桩的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种直流充电桩的结构框图，本实施例提供的直流充电桩包括：充电主箱10和主箱散热器20，其中，
充电主箱10与主箱散热器20相连，在实际应用中，往往充电主箱10的体积要大于主箱散热器20的体积，而且直流充电桩的主要固定装置会设置在充电主箱10之上，因此，主箱散热器20与充电主箱10之间的连接，可以看作是将主箱散热器20安装固定在充电主箱10之上。在本实施例以及后续各个实施例中，主箱散热器20将作为直流充电桩中的主要散热器工作。
进一步的，充电主箱10包括主箱箱体101和功率变换模块102。主箱箱体101可以采用现有技术中的整桩钣金工艺制作而成，可以采用金属或其他材料制成，本发明对此不做限定。
功率变换模块102设置于主箱箱体内部，由主箱箱体101提供必要的安全防护，比如防水、防高空坠物，以及防止外界其他物体与功率变换模块102相接触，保证用电安全。
主箱箱体101设置有连通窗口(图中未示出)，功率变换模块102通过连通窗口与主箱散热器20进行热量交换，即通过主箱散热器20为功率变换模块102散热。
结合图1所示，可以想到的是，主箱散热器20设置于充电主箱10之上，连通窗口应设置于主箱箱体101与主箱散热器20相接触的一面上，使得功率变换模块102产生的热量，可以更为高效、快速的传递至主箱散热器20。
可选的，为了提高热传递的效率，功率变换模块102通过连通窗口与主箱散热器20相接触，采用传热效率最高的热传递方式散热。
综上所述，本发明提供的直流充电桩，不再将现有技术中的充电模块作为独立器件使用，而是将功率变换模块直接设置于主箱箱体内部，进而取消模块箱体的设置，减少相应的钣金耗材，同时，取消现有技术中单独为功率变换模块设置的模块散热器，功率变换模块通过主箱散热器散热，减少直流充电桩中散热器的设置数量，避免散热器的重复设置，有助于缩小充电主箱的体积，进而提高直流充电桩的集成度，有助于降低直流充电桩的设计成本。
进一步的，功率变换模块设置于充电主箱内部，使得功率变换模块可以直接和充电主箱内的其他部件相连，从而节省现有技术中使用的插接端子，进一步降低直流充电桩的成本。
可选的，在实际应用中，按照直流充电桩的基本工作原理，功率变换模块可以进一步划分为AC/DC变换模块和DC/DC变换模块，其中，AC/DC变换模块用于实现交流-直流转换，DC/DC变换模块用于实现直流-直流转换。进一步的，充电主箱为实现基本功能而设置的交流配电模块和直流功率分配模块同样也设置于主箱箱体内。具体连接关系为：交流配电模块的输入端连接交流电网，交流配电模块的输出端与AC/DC变换模块相连，AC/DC变换模块与DC/DC变换模块相连，DC/DC变换模块经直流功率分配模块连接充电枪。为了便于主箱箱体内各模块之间的连接，在本发明各实施例提供的直流充电桩中，交流配电模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块以及直流功率分配模块在主箱箱体内按照充电功率流动方向布置。
可选的，在交流配电模块与交流电网的连接过程中，为了确保直流充电桩达到行业规定的防护等级，确保直流充电桩的正常运行，充电主箱还包括防水接线端子，交流配电模块通过防水接线端子与交流电网相连。
基于上述内容，下面结合具体实施例给出充电主箱内各构成模块的布置方式。
在实际应用中，基于交流电进入直流充电桩的位置的不同，充电主箱的进线方式大致可以分为上进线和下进线，其中，上进线是指交流电缆由充电主箱的顶部或靠上位置进入，相应的，下进线是指交流电缆由充电主箱的底部或靠下位置进入。而对于从上部侧面进线的方式，也可以看作是上进线，从下部侧面进线的方式，也可以看作是下进线。
具体的，图2所示实施例提供的便是充电主箱采用下进线的情况，此种情况下，在主箱箱体101内按照自下而上的顺序依次布置交流配电模块103、AC/DC变换模块1021和DC/DC变换模块1022。
进一步的，参见图3，图3所示实施例提供的是充电主箱采用上进线时各构成模块的布设方式，此种情况下，在主箱箱体101内按照自上而下的顺序依次布置交流配电模块103、AC/DC变换模块1021和DC/DC变换模块1022。
可选的，如前所述，充电主箱内还设置有直流功率分配模块，不论充电主箱采用上进线还是下进线，直流功率分配模块都可以靠近DC/DC变换模块设置。直流功率分配模块与DC/DC变换模块位于同一水平平面内，且直流功率分配模块远离主箱散热器，直流功率分配模块更为靠近充电主箱的前部面板。
可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的又一种直流充电桩的结构框图，本实施例提供的直流充电桩在上述实施例的基础上，给出主箱散热器的可选构成。
具体的，主箱散热器20包括散热器箱体201、散热器主体(图中以AC/DC散热主体202和DC/DC散热主体203示出)和散热风扇204，其中，
散热器主体和散热风扇204设置于散热器箱体201内部，由散热器箱体201为散热器主体和散热风扇204提供必要的防护，并且散热器箱体201设置有散热风道，散热器主体与功率变换模块102相接触，通过热量传递吸收功率变换模块102在工作过程中产生的热量，并通过散热风道实现空气流通，进而散发热量。可选的，散热器主体与功率变换模块102相接触的表面包括平面结构，或者采用与功率变换模块适配的凹槽结构，并且，为了实现热量的高效传导，散热器主体与功率变换模块102之间设置导热材料，以增强导热效果。
如图4所示，散热器主体包括AC/DC散热主体202和DC/DC散热主体203，AC/DC散热主体202与功率变换模块中的AC/DC变换模块1021相接触，用于为AC/DC变换模块1021散热；DC/DC散热主体与功率变换模块中的DC/DC变换模块102相接触，用于为DC/DC变换模块1022散热。
可选的，对于散热风扇204的设置位置，需要结合主箱散热器的具体结构和空间布局选择，在实际应用中，散热风扇204可以设置于AC/DC散热主体202和DC/DC散热主体203之间，或者，设置于散热器主体(即AC/DC散热主体202和DC/DC散热主体203)的四周，从而实现自上而下、自下而上、自左至右或者自右至左的空气流动。
可选的，参见图5，图5是本发明实施例提供的一种直流充电桩的结构示意图，并且是以立体***图的方式体现的，能够更为清晰的看出直流充电桩的构成，可以看出，图5中充电主箱采用的是下进线结构。
具体的，本实施例提供的直流充电桩中，充电主箱的主箱箱体101主要由支撑箱体(图中同样以101标识)和箱门106构成，二者通过铰链和门把锁形成密封箱体，并且，箱门106上还设置有显示模块40，用于显示充电过程中的各种状态。可选的，显示模块40可以选用成本更低的显示灯板组件实现，取代现有技术中使用的液晶显示屏，成本更低。
充电主箱内部大致可以分为两部分，第一部分在底部，主要包括安装在箱底的交流配电模块103。主箱箱体101底部开有孔(图中未示出)，便于安装防水端子和三相交流电直接接入，对于下进线结构，交流配电模块103离地近能减少走线距离。
第二部分在第一部分的上部，分为两层，第一层为直流功率分配模块104和控制模块30，直流功率分配模块104位于主箱箱体101顶部，控制模块30位于主箱箱体101的中部。控制模块30分别与直流功率分配模块104、显示模块40、功率变换模块(即AC/DC变换模块1021和DC/DC变换模块1022)以及交流配电模块103相连，用于实现直流充电桩的既定功能。
第二部分的第二层主要是功率变换模块，其中，AC/DC变换模块1021在交流配电模块103的上部，DC/DC变换模块1022在AC/DC变换模块的上部。在主箱箱体101两侧，靠近直流功率分配模块104的位置，安装有集成式充电枪托，直流出线和充电枪105都可以安装在集成式充电枪托上。
本实施例提供的直流充电桩，三相交流电由底部进入交流配电模块103，然后进入AC/DC变换模块1021，再向上进入DC/DC变换模块1022；完成功率变换后，接着在充电桩的顶部进入直流功率分配模块104，然后经直流出现和充电枪105给车充电。整个功率流走向，在桩体内比较流畅合理，走线路径实现极大的优化。
主箱散热器20内的散热器主体由基板和翅片组成，散热器翅片部分伸向散热器箱体201内，便于散热。此种结构布局方式，使得功率变换模块可以紧贴主箱箱体的后壁，易于实现将功率变换模块的发热器件紧贴在背后的散热器主体上，方便桩体的散热。
可选的，本实施例中与主箱箱体101相连的固定装置50采用落地式底座，落地式底座设置有通孔，用于将直流充电桩固定在地面。
可选的，由于本发明各实施例提供的直流充电桩，更加集成化，尺寸更小，重量也更轻，也适合壁挂式安装。因此，如图6所示，固定装置50还可以采用壁挂式支架。在安装时，只需要去掉落地式底座，在主箱散热器背面增加壁挂支架即可，实现落地安装和壁挂安装的简易切换。
可选的，本发明实施例还提供一种充电站，包括：变压器和至少一台上述任一项提供的直流充电桩，其中，
变压器的一次侧与公共电网相连；
变压器的二次侧分别与各直流充电桩相连。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (17)

1.一种直流充电桩，其特征在于，包括：充电主箱和主箱散热器，其中，
所述充电主箱与所述主箱散热器相连；
所述充电主箱包括主箱箱体和功率变换模块，其中，
所述功率变换模块设置于所述主箱箱体内部；
所述主箱箱体设置有连通窗口，所述功率变换模块通过所述连通窗口与所述主箱散热器进行热量交换。
2.根据权利要求1所述的直流充电桩，其特征在于，所述功率变换模块包括AC/DC变换模块和DC/DC变换模块；
所述充电主箱的交流配电模块和直流功率分配模块设置于所述主箱箱体内；
所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块、所述DC/DC变换模块以及所述直流功率分配模块在所述主箱箱体内按照充电功率流动方向布置。
3.根据权利要求2所述的直流充电桩，其特征在于，在所述充电主箱采用下进线的情况下，在所述主箱箱体内按照自下而上的顺序依次布置所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块和所述DC/DC变换模块。
4.根据权利要求2所述的直流充电桩，其特征在于，在所述充电主箱采用上进线的情况下，在所述主箱箱体内按照自上而下的顺序依次布置所述交流配电模块、所述AC/DC变换模块和所述DC/DC变换模块。
5.根据权利要求2所述的直流充电桩，其特征在于，所述充电主箱还包括集成式充电枪托；
所述集成式充电枪托靠近所述直流功率分配模块设置。
6.根据权利要求2-5任一项所述的直流充电桩，其特征在于，所述直流功率分配模块与所述DC/DC变换模块位于同一水平平面内，且所述直流功率分配模块远离所述主箱散热器。
7.根据权利要求2-5任一项所述的直流充电桩，其特征在于，所述充电主箱还包括防水接线端子；
所述交流配电模块通过所述防水接线端子与交流电网相连。
8.根据权利要求1所述的直流充电桩，其特征在于，所述功率变换模块通过所述连通窗口与所述主箱散热器相接触。
9.根据权利要求8所述的直流充电桩，其特征在于，所述主箱散热器包括：散热器箱体、散热器主体和散热风扇，其中，
所述散热器主体和所述散热风扇设置于所述散热器箱体内部；
所述散热器箱体设置有散热风道；
所述散热器主体与所述功率变换模块相接触。
10.根据权利要求9所述的直流充电桩，其特征在于，所述散热器主体与所述功率变换模块相接触的表面包括平面结构，或与所述功率变换模块适配的凹槽结构；
所述散热器主体与所述功率变换模块之间设置导热材料。
11.根据权利要求9所述的直流充电桩，其特征在于，所述散热器主体包括AC/DC散热主体和DC/DC散热主体，其中，
所述AC/DC散热主体用于为所述功率变换模块中的AC/DC变换模块散热；
所述DC/DC散热主体用于为所述功率变换模块中的DC/DC变换模块散热。
12.根据权利要求11所述的直流充电桩，其特征在于，所述散热风扇设置于所述AC/DC散热主体和所述DC/DC散热主体之间，或者，设置于所述散热器主体的四周。
13.根据权利要求所述的直流充电桩，其特征在于，还包括：控制模块，其中，
所述控制模块设置于所述主箱箱体内，与所述功率变换模块相连。
14.根据权利要求13所述的直流充电桩，其特征在于，还包括显示模块，其中，
所述显示模块设置于所述主箱箱体的箱门上；
所述显示模块与所述控制模块相连。
15.根据权利要求14所述的直流充电桩，其特征在于，所述显示模块包括显示灯板组件。
16.根据权利要求1-5、8-15任一项所述的直流充电桩，其特征在于，还包括与所述主箱箱体相连的固定装置；
所述固定装置包括落地式底座或壁挂式支架。
17.一种充电站，其特征在于，包括：变压器和至少一台权利要求1-16任一项所述的直流充电桩，其中，
所述变压器的一次侧与公共电网相连；
所述变压器的二次侧分别与各所述直流充电桩相连。
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