CN112930095A - 一种充电站温度调控***及调控方法 - Google Patents

一种充电站温度调控***及调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于热管理***技术领域，提供了一种充电站温度调控***及调控方法，该***包括蓄冷子***、冷却子***、控制器及第一换热器；冷却子***包括依次连接的第一水泵、第三电磁阀，充电站，还包括第一风机，及用于检测充电站当前温度值的第一温度检测装置，当第一温度检测装置检测到充电站当前温度值大于或等于第一预设阈值时，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使冷却子***吸收充电站热量的流体介质进入热换器的热源入口，蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器的冷源入口。本发明能够进一步对充电站进行降温，避免充电站过热故障的缺陷。

Description

一种充电站温度调控***及调控方法
技术领域
本发明属于热管理***领域，尤其涉及一种充电站温度调控***及调控方法。
背景技术
随着新能源汽车产业的快速发展，电动汽车的充电，尤其是快速充电成为亟待解决的问题。随着电池包容量的增大、充电倍率提高，对充电桩功率的要求也急速增加。目前，关于电动车的快充、超级快充技术的研究蓬勃发展，国内有关快速充电***的标准体系也在逐步完善，以推动快速充电技术的落地。具体来讲，中国电力企业联合会对电动乘用车的直流大功率充电技术的定义是：充电功率高于350kW，以单枪方式供给动力电池传到充电，并在10到15分钟内充满80-90%的电量的技术。对于快充（或超级快充）充电，如果按照充电桩热损耗5%计算，单台充电桩发热量会在17.5kW以上。高发热量会造成充电桩内元器件及线束性能下降，快速老化，甚至造成安全隐患。因此，研究高效节能的充电桩或充电站冷却技术是十分必要的。
现阶段对于充电桩的冷却，分为自然风冷，强制风冷和空调（压缩制冷）***。其中，风冷技术高度依赖于环境温度，当环境温度较高时，风冷技术无法给充电桩提供足够的冷量。尤其是对于大功率直流快充的充电桩，冷却效果远远不够。采用空调***对充电桩进行冷却，由于增加了压缩制冷装置，冷却效果优于风冷。但是空调***的设备构造复杂，成本昂贵，不利于推广实施。考虑到风冷的设备简单可靠，体积小，成本低，现阶段大多充电桩采用风冷技术进行冷却，但风冷技术高度受限于环境温度的缺陷成为了导致充电桩内器件性能下降，快速老化的重要因素之一。因此，寻求一种高效节能的新型冷却技术来弥补风冷技术的缺陷是非常必要的。
发明内容
本发明提供一种充电站温度调控***及调控方法，以解决如何避免由于当风冷技术的降温能力不足以有效对充电站降温时可能导致充电站过热发生故障甚至出现安全事故的问题。
本发明是这样实现的，一方面提供一种充电站温度调控***，包括蓄冷子***、冷却子***、控制器及设于所述蓄冷子***与所述冷却子***之间进行热量交换的第一换热器，所述蓄冷子***与所述第一换热器的冷源入口之间通过第一电磁阀实现通断，所述冷却子***与所述第一换热器的热源入口之间通过第二电磁阀实现通断；其中，所述冷却子***包括依次连接的第一水泵、第三电磁阀，充电站，还包括设于所述充电站上的第一风机，及用于检测所述充电站当前温度值的第一温度检测装置，所述控制器分别与所述第一水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度检测装置电连接，当所述第一温度检测装置检测到所述充电站当前温度值大于或等于第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使所述冷却子***吸收所述充电站热量的流体介质进入所述热换器的热源入口，所述蓄冷子***释放冷能的流体介质进入所述第一换热器的冷源入口。
优选地，当所述第一温度检测装置检测到所述充电站的当前温度值小于第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵关闭，以使所述冷却子***处于风冷模式。
优选地，所述蓄冷子***包括依次连接的蓄冷箱、第二水泵、第四电磁阀及散热装置，还包括用于检测所述散热装置当前温度值的第二温度检测装置，所述控制器分别与所述第二水泵、第四电磁阀及第二温度检测装置电连接，当所述第二温度检测装置检测到当前温度值小于或等于第二预设阈值时，所述控制器控制所述第四电磁阀及第二水泵打开，并控制所述第一电磁阀关闭，以使所述第二水泵的流体介质流经所述蓄冷箱吸收所述蓄冷箱的热量，并通过所述散热装置将热量排向外界，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
优选地，当所述第二温度检测装置检测到所述散热装置的当前温度值大于第二预设阈值且小于所述第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第四电磁阀及第二水泵关闭，以使所述蓄冷子***处于休眠模式。
优选地，所述散热装置包括与所述第四电磁阀连接的热交换器，及设于所述热交换器散热口处的第二风机。
优选地，所述蓄冷箱为内置有相变材料的第二换热器，第二换热器的类型为管壳式、肋板式、针翅管式或翅片管式。
优选地，所述充电站包括至少一个充电单元，每个所述充电单元均连接有一个第三电磁阀、第一风机及第一温度检测装置，所述处理器能够对各个所述充电单元单独控制或集体控制。
优选地，所述蓄冷子***与所述冷却子***均包括流体介质补充罐，用于补充所述蓄冷子***或冷却子***内部的流体介质。
优选地，所述第一换热器的类型为板式。
另一方面提供一种如上述的充电站温度调控***的调控方法，该方法包括：
当检测到充电站的当前温度值大于或等于第一预设阈值时，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使冷却子***吸收充电站热量的流体介质进入热换器的热源入口，蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器的冷源入口；
当检测到散热装置的当前温度值小于或等于第二预设阈值时，控制第四电磁阀及第二水泵打开，并控制第一电磁阀关闭，以使第二水泵的流体介质流经蓄冷箱吸收蓄冷箱的热量，并通过散热装置将热量排向外界。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
本发明所提供的充电站温度调控***及调控方法，该***包括蓄冷子***、冷却子***、控制器及设于蓄冷子***与冷却子***之间进行热量交换的第一换热器，蓄冷子***与第一换热器的冷源入口之间通过第一电磁阀实现通断，冷却子***与第一换热器的热源入口之间通过第二电磁阀实现通断；其中，冷却子***包括依次连接的第一水泵、第三电磁阀，充电站，还包括设于充电站上的第一风机，及用于检测充电站当前温度值的第一温度检测装置，控制器分别与第一水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度检测装置电连接，当第一温度检测装置检测到充电站当前温度值大于或等于第一预设阈值时，控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使冷却子***吸收充电站热量的流体介质进入热换器的热源入口，蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器的冷源入口。本发明通过分别携带热量和冷能的两路流体介质在第一换热器中完成热量交换，从而进一步对充电站进行降温，避免由于第一风机的降温能力不足以有效对充电站降温导致充电站过热发生故障甚至出现安全事故。
附图说明
图1是本发明提供的一种充电站温度调控***的结构示意图；
图2是本发明提供的一种充电站温度调控***的另一结构示意图；
图3是本发明提供的一种充电站温度调控***的另一结构示意图；
图4是本发明提供的一种充电站温度调控***的调控方法的流程示意图。
附图标记：1、第一换热器；2、第一电磁阀；3、第二电磁阀；4、第一水泵；5、第三电磁阀；6、充电站；7、第一风机；8、第一温度检测装置；9、蓄冷箱；10、第二水泵；11、第四电磁阀；12、散热装置；121、热交换器；122、第二风机；13、第二温度检测装置；14、流体介质补充罐。
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；本文中在申请的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。
本发明实施例一方面提供了一种充电站温度调控***，如图1所示，包括蓄冷子***、冷却子***、控制器及设于所述蓄冷子***与所述冷却子***之间进行热量交换的第一换热器1，所述蓄冷子***与所述第一换热器1的冷源入口之间通过第一电磁阀2实现通断，所述冷却子***与所述第一换热器1的热源入口之间通过第二电磁阀3实现通断；其中，所述冷却子***包括依次连接的第一水泵4、第三电磁阀5，充电站6，还包括设于所述充电站6上的第一风机7，及用于检测所述充电站6当前温度值的第一温度检测装置8，所述控制器分别与所述第一水泵4、第一电磁阀2、第二电磁阀3、第一温度检测装置8电连接，当所述第一温度检测装置8检测到所述充电站6当前温度值大于或等于第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4打开，以使所述冷却子***吸收所述充电站6热量的流体介质进入所述热换器的热源入口，所述蓄冷子***释放冷能的流体介质进入所述第一换热器1的冷源入口。
在本实施例中，充电站温度调控***利用冷却子***中的第一风机7对日常工作中出现发热的充电站6进行降温，并在监测到第一风机7的降温能力不足以有效对充电站6降温时，利用蓄冷子***通过第一换热器1给充电站6提供额外的冷却效果，解决第一风机7的风冷在环境温度较高时制冷不足的问题。
具体地，第一换热器1的类型优选为板式换热器，蓄冷子***与第一换热器1的冷源入口之间通过第一电磁阀2实现通断。冷却子***与第一换热器1的热源入口之间通过第二电磁阀3实现通断。
其中，冷却子***包括依次连接的第一水泵4、第三电磁阀5，充电站6，还包括设于充电站6上的第一风机7，及用于检测充电站6当前温度值的第一温度检测装置8（例如温度传感器）。控制器分别与第一水泵4、第一电磁阀2、第二电磁阀3、第一温度检测装置8电连接，当第一温度检测装置8检测到充电站6当前温度值大于或等于第一预设阈值（例如50℃）时，控制器（例如CPU，图中未示出）控制第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4打开，以使第一水泵4输出流体介质（例如水或液氮）流经充电站6并吸收充电站6的热量进入热换器的热源入口，而蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器1的冷源入口，通过分别携带热量和冷能的两路流体介质在第一换热器1中完成热量交换，从而进一步对充电站6进行降温，避免由于第一风机7的降温能力不足以有效对充电站6降温导致充电站6过热发生故障甚至出现安全事故。
当第一温度检测装置8检测到充电站6的当前温度值小于第一预设阈值时，控制器控制第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4关闭，以使冷却子***处于风冷模式，仅靠一风机实现降温，减少冷能的消耗。
在另一实施例中，充电站6包括至少一个充电单元，每个充电单元均连接有一个第三电磁阀5、第一风机7及第一温度检测装置8，处理器能够对各个充电单元单独控制或集体控制。
本发明进一步较佳实施例中，如图3所示，所述蓄冷子***包括依次连接的蓄冷箱9、第二水泵10、第四电磁阀11及散热装置12，还包括用于检测所述散热装置12当前温度值的第二温度检测装置13，所述控制器分别与所述第二水泵10、第四电磁阀11及第二温度检测装置13电连接，当所述第二温度检测装置13检测到当前温度值小于或等于第二预设阈值时，所述控制器控制所述第四电磁阀11及第二水泵10打开，并控制所述第一电磁阀2关闭，以使所述第二水泵10的流体介质流经所述蓄冷箱9吸收所述蓄冷箱9的热量，并通过所述散热装置12将热量排向外界。
在本实施例中，蓄冷子***包括依次连接的蓄冷箱9、第二水泵10、第四电磁阀11及散热装置12，还包括用于检测散热装置12当前温度值的第二温度检测装置13（例如温度传感器）。蓄冷箱9为内置有相变材料（PCM）的第二换热器，第二换热器的类型为管壳式、肋板式、针翅管式或翅片管式。利用第二换热器内置的相变材料的特性，能够在环境温度较低，例如小于或等于第二预设阈值时，向环境放热发生相变（如由液态变为固态），将环境的冷量储存在相变材料中，在环境温度较高，例如大于或等于第一预设阈值时，相变材料从环境中吸热发生相变（如由固态变为液态），将环境温度较低时蓄存的冷量释放出来，给充电站6提供额外的冷却效果，解决风冷在环境温度较高时制冷不足的问题。散热装置12包括与第四电磁阀11连接的热交换器121，及设于热交换器121散热口处的第二风机122。
控制器分别与第二水泵10、第四电磁阀11及第二温度检测装置13电连接，当第二温度检测装置13检测到当前温度值小于或等于第二预设阈值（例如20℃）时，说明此时环境温度较低，适合对相变材料进行散热蓄冷。通过控制第四电磁阀11及第二水泵10打开，并控制第一电磁阀2关闭，启动蓄冷子***的蓄冷模式，以使第二水泵10的流体介质流经蓄冷箱9吸收蓄冷箱9的热量，并通过散热装置12将热量排向外界，流体介质温度降低，再次流入蓄冷箱9中，形成循环回路。
如图2所示，当第二温度检测装置13检测到散热装置12的当前温度值大于第二预设阈值且小于第一预设阈值时，控制器控制第一电磁阀2、第四电磁阀11及第二水泵10关闭，以使蓄冷子***处于休眠模式。
本发明进一步较佳实施例中，如图1所示，所述蓄冷子***与所述冷却子***均包括流体介质补充罐14，用于补充所述蓄冷子***或冷却子***内部的流体介质。
在本实施例中，考虑到流体介质的正常消耗，在***中流体介质不足时，可通过流体介质补充罐14向***中补液。
另一方面提供一种如上述的充电站温度调控***的调控方法，如图4所示，该方法包括：
S110：当检测到充电站6的当前温度值大于或等于第一预设阈值时，控制第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4打开，以使冷却子***吸收充电站6热量的流体介质进入热换器的热源入口，蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器1的冷源入口；
在本实施例中，充电站温度调控***利用冷却子***中的第一风机7对日常工作中出现发热的充电站6进行降温，并在监测到第一风机7的降温能力不足以有效对充电站6降温时，利用蓄冷子***通过第一换热器1给充电站6提供额外的冷却效果，解决第一风机7的风冷在环境温度较高时制冷不足的问题。
当第一温度检测装置8检测到充电站6当前温度值大于或等于第一预设阈值（例如50℃）时，控制器（例如CPU）控制第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4打开，以使第一水泵4输出流体介质（例如水或液氮）流经充电站6并吸收充电站6的热量进入热换器的热源入口，而蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器1的冷源入口，分别携带热量和冷能的两路流体介质在第一换热器1中完成热量交换，从而进一步对充电站6进行降温，避免由于第一风机7的降温能力不足以有效对充电站6降温导致充电站6过热发生故障甚至出现安全事故。
当第一温度检测装置8检测到充电站6的当前温度值小于第一预设阈值时，控制器控制第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5及第一水泵4关闭，以使冷却子***处于风冷模式，仅靠一风机实现降温，减少冷能的消耗。
S120：当检测到散热装置12的当前温度值小于或等于第二预设阈值时，控制第四电磁阀11及第二水泵10打开，并控制第一电磁阀2关闭，以使第二水泵10的流体介质流经蓄冷箱9吸收蓄冷箱9的热量，并通过散热装置12将热量排向外界。
在本实施例中，当第二温度检测装置13检测到当前温度值小于或等于第二预设阈值（例如20℃）时，说明此时环境温度较低，适合对相变材料进行散热蓄冷。通过控制第四电磁阀11及第二水泵10打开，并控制第一电磁阀2关闭，启动蓄冷子***的蓄冷模式，以使第二水泵10的流体介质流经蓄冷箱9吸收蓄冷箱9的热量，并通过散热装置12将热量排向外界，流体介质温度降低，再次流入蓄冷箱9中，形成循环回路。
当第二温度检测装置13检测到散热装置12的当前温度值大于第二预设阈值且小于第一预设阈值时，控制器控制第一电磁阀2、第四电磁阀11及第二水泵10关闭，以使蓄冷子***处于休眠模式。
需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可能采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，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，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种充电站温度调控***，其特征在于，包括蓄冷子***、冷却子***、控制器及设于所述蓄冷子***与所述冷却子***之间进行热量交换的第一换热器，所述蓄冷子***与所述第一换热器的冷源入口之间通过第一电磁阀实现通断，所述冷却子***与所述第一换热器的热源入口之间通过第二电磁阀实现通断；
其中，所述冷却子***包括依次连接的第一水泵、第三电磁阀，充电站，还包括设于所述充电站上的第一风机，及用于检测所述充电站当前温度值的第一温度检测装置，所述控制器分别与所述第一水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度检测装置电连接，当所述第一温度检测装置检测到所述充电站当前温度值大于或等于第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使所述冷却子***吸收所述充电站热量的流体介质进入所述热换器的热源入口，所述蓄冷子***释放冷能的流体介质进入所述第一换热器的冷源入口。
2.如权利要求1所述的充电站温度调控***，其特征在于，当所述第一温度检测装置检测到所述充电站的当前温度值小于第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵关闭，以使所述冷却子***处于风冷模式。
3.如权利要求2所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述蓄冷子***包括依次连接的蓄冷箱、第二水泵、第四电磁阀及散热装置，还包括用于检测所述散热装置当前温度值的第二温度检测装置，所述控制器分别与所述第二水泵、第四电磁阀及第二温度检测装置电连接，当所述第二温度检测装置检测到当前温度值小于或等于第二预设阈值时，所述控制器控制所述第四电磁阀及第二水泵打开，并控制所述第一电磁阀关闭，以使所述第二水泵的流体介质流经所述蓄冷箱吸收所述蓄冷箱的热量，并通过所述散热装置将热量排向外界，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
4.如权利要求3所述的充电站温度调控***，其特征在于，当所述第二温度检测装置检测到所述散热装置的当前温度值大于第二预设阈值且小于所述第一预设阈值时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第四电磁阀及第二水泵关闭，以使所述蓄冷子***处于休眠模式。
5.如权利要求3所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述散热装置包括与所述第四电磁阀连接的热交换器，及设于所述热交换器散热口处的第二风机。
6.如权利要求所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述蓄冷箱为内置有相变材料的第二换热器，第二换热器的类型为管壳式、肋板式、针翅管式或翅片管式。
7.如权利要求所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述充电站包括至少一个充电单元，每个所述充电单元均连接有一个第三电磁阀、第一风机及第一温度检测装置，所述处理器能够对各个所述充电单元单独控制或集体控制。
8.如权利要求所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述蓄冷子***与所述冷却子***均包括流体介质补充罐，用于补充所述蓄冷子***或冷却子***内部的流体介质。
9.如权利要求1所述的充电站温度调控***，其特征在于，所述第一换热器的类型为板式。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的充电站温度调控***的调控方法，其特征在于，包括：
当检测到充电站的当前温度值大于或等于第一预设阈值时，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第一水泵打开，以使冷却子***吸收充电站热量的流体介质进入热换器的热源入口，蓄冷子***释放冷能的流体介质进入第一换热器的冷源入口；
当检测到散热装置的当前温度值小于或等于第二预设阈值时，控制第四电磁阀及第二水泵打开，并控制第一电磁阀关闭，以使第二水泵的流体介质流经蓄冷箱吸收蓄冷箱的热量，并通过散热装置将热量排向外界。
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