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板式热交换器在新能源汽车充电桩(站)如何解决散热问题的应用
来源:新能源汽车充电桩核心散热模块作者:中惠热交换 

导读: 到2020年,新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个,以满足全国500万辆电动汽车充电需求。充电设施建设投资规模达1240亿元,市场将迎来巨大发展机遇。

近年来,我国新能源汽车生产销售快速增长,中央、地方各项扶持政策的协同效果得以充分发展。根据国家发展改革委等四部门于2015年11月17日发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》提出,到2020年,新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个,以满足全国500万辆电动汽车充电需求。充电设施建设投资规模达1240亿元,市场将迎来巨大发展机遇。

相比于其他电源,充电桩的系统散热量要大的多,对系统热设计要求极为严格。直流充电桩的功率范围在30KW、60KW和120KW,效率普遍在95%左右,那么其中5%就转化为热损耗,其热损耗将是1.5KW、3KW和6KW。对于户外设备,这些热量必然要排出设备之外,否则将会加速设备的老化,同时需要做好防水防尘的处理,以防出现电子设备短路和信号紊乱的情况。

新能源汽车充电桩的用途:

充电桩的功能跟加油站的加油机是相类似的,在电动汽车使用中是非常重要的角色,同时也为我们日常生活带来了一些安全隐患。为了缩短用户充电时间,充电桩普遍采用高电压、大电流的工作方式,在此工作环境条件下,必然会产生大量热量,并引起自燃的风险,这对安全提出了极高的要求。

了解充电桩热量:

为了直观的给大家了解充电桩充电过程中产生的热量有多大?我们以功率为60KW充电桩和通信电源柜做对比:目前行业主流模块效率标称95%,以60KW系统为例,仅模块散热量就达到60*0.05*1000=3000W,这意味着充电桩在充电过程中,产生的热量是同等体积条件下通信户外机柜散出热量的3倍。

充电桩散热的重要性:

建设充电设施的目的是让待充电车辆在较短时间内补充50-60%以上的电能,在实际应用中一般电动汽车使用直流快充,可在1~2H内充满,而我们家中所使用的交流电只能使用慢充模式需要6-8h才能充满。新能源汽车能否推广的一个重要因素就是使用过程的便利性,因此对于电动汽车充电需求来说当然是越快越好,但是随着充电速度加快,电流和电压也会直线增高,这就导致了充电桩电感模块功率增大。电感模块、电源模块等元件热量快速且大量地产生。由此可以看出充电桩在充电过程中产生热量之大,若不及时散出,会造成极大地安全事故,因此,散热问题是充电桩系统推广建设必须解决的难题之一!!!

充电桩散热的技术方案

首先我们介绍一下温升要求:充放电装置在额定负载下长期连续运行,内部各发热元器件及各部位的温升不超过表中的规定。

表 内部元器件极限温升

部件或器件

极限温升

功率开关器件

70

整流变压器、电抗器B级绝缘绕组

80

与半导体器件的连接处

55

与半导体器件连接处的塑料绝缘线

25

母线连接处铜与铜

50

铜搪锡----铜搪锡

60

充电桩散热技术现状:

目前充电桩常规采用的散热方式多为散热风扇。

优点:成本低,安装简便,能耗较少;

缺点:户外灰尘易进入柜内污染精密元器件;若发热体散热不强,热量易积聚在发热体内,即使外界散热力度再大,效果都有限;不利于轻型集成设计。并且箱体的进出风口会带来尘埃、腐蚀性气体、湿气等干扰。充电桩散热分为模块散热和机箱整体散热两部分,因为充电模块是内置在里面,所以防护措施主要体现在机箱设计上面。最简单经济的一种设计是在箱体的进出风口做成百叶窗式,然后在出风口加上风扇,把模块风扇排出的热量抽走,这种方法能起到一定的防护作用,但是时间久了还是难免会有灰尘和湿气进入,给后面售后带来太多工作量.

核心散热模块实物图.jpg

那么有没有更好的解决方案呢?这里给大家介绍一款厦门中惠生产的热交换芯体,能有效解决新能源汽车充电桩散热问题,运用该产品可大大延长电子产品的运用寿命和进步系统稳定性.

首先两股空气呈逆向进入封闭式冷热隔离的风道,对内部进行冷热隔离(如下图所示):新能源充电桩散热设备分为内外两个工作循环,而且相互隔绝,达到防水、防尘的目的,两个循环在热交换芯体内部不断地进行热量交换。冷热流体完全分开,通过换热载体以及两个通道的动力风机进行高效降温,两端的进出风口再加一道百叶窗过滤网组,做到有效换热不换气,防水又防尘,为设备提供理想的温度、湿度运行环境;目前我司可以做到IP55的防护等级。

充电桩散热工作原理 (1).png

外循环:风机将外界冷空气通过#1进风口进入热交换散热核心,通过热交换芯体吸收内循环热空气所传过来的热量,温度升高,从#2排风口排出,带走内循环的热量。

内循环:充电桩内部电子元器件等设备产生的热量使内部温度升高,风机将高温气体通过#3进风口进入热交换散热核心,将热量通过换热芯传给外循环的冷空气,变成较低温度的气体,从#4排风口重新进入充电桩内,从而冷却电子元器件及电子设备。

我们在生产时根据用户不同风量要求、工况要求可调整的规格尺寸及片间距,从而最大限度地优化热交换芯体的效率及压降等方面的问题;

空气通道采用冲压凸圆体作支撑,保证通道的高强度性及紧固性,承受新排风才干强,在导致换热板永世变形之前,热交换芯体的最大承压为500Pa;

入口边缘和出口边缘采用五层卷边加波纹咬口技术,边缘强度更高,密封更可靠,一切衔接处均采用密封胶密封,咬边流胶处置,保证热交换芯体的气密性。

气流方向(L-L、L-U、U-U、I-U)多种可选,便于配套不同形式的风机满足各种充电桩内部结构需求; 也可以根据用户环境要求采用不同材质换热片:

充电桩散热工作原理 (2).png

注:热交换本身属于定制品,我们可以根据风量、散热量等工况提供最优方案,另外也可以定制电机品牌、产品外观、安装方式等等。

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联系人:陈娴

销售部:经理

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