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板式熱交換器在新能源汽車充電樁(站)如何解決散熱問題的應用

來源:新能源汽車充電樁核心散熱模塊作者:中惠熱交換 

導讀: 到2020年,新增集中式充換電站超過1.2萬座,分散式充電樁超過480萬個,以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。充電設施建設投資規模達1240億元,市場將迎來巨大發展機遇。

近年來,我國新能源汽車生產銷售快速增長,中央、地方各項扶持政策的協同效果得以充分發展。根據國家發展改革委等四部門于2015年11月17日發布的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020年)》提出,到2020年,新增集中式充換電站超過1.2萬座,分散式充電樁超過480萬個,以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。充電設施建設投資規模達1240億元,市場將迎來巨大發展機遇。

相比于其他電源,充電樁的系統散熱量要大的多,對系統熱設計要求極為嚴格。直流充電樁的功率范圍在30KW、60KW和120KW,效率普遍在95%左右,那么其中5%就轉化為熱損耗,其熱損耗將是1.5KW、3KW和6KW。對于戶外設備,這些熱量必然要排出設備之外,否則將會加速設備的老化,同時需要做好防水防塵的處理,以防出現電子設備短路和信號紊亂的情況。

新能源汽車充電樁的用途:

充電樁的功能跟加油站的加油機是相類似的,在電動汽車使用中是非常重要的角色,同時也為我們日常生活帶來了一些安全隱患。為了縮短用戶充電時間,充電樁普遍采用高電壓、大電流的工作方式,在此工作環境條件下,必然會產生大量熱量,并引起自燃的風險,這對安全提出了極高的要求。

了解充電樁熱量:

為了直觀的給大家了解充電樁充電過程中產生的熱量有多大?我們以功率為60KW充電樁和通信電源柜做對比:目前行業主流模塊效率標稱95%,以60KW系統為例,僅模塊散熱量就達到60*0.05*1000=3000W,這意味著充電樁在充電過程中,產生的熱量是同等體積條件下通信戶外機柜散出熱量的3倍。

充電樁散熱的重要性:

建設充電設施的目的是讓待充電車輛在較短時間內補充50-60%以上的電能,在實際應用中一般電動汽車使用直流快充,可在1~2H內充滿,而我們家中所使用的交流電只能使用慢充模式需要6-8h才能充滿。新能源汽車能否推廣的一個重要因素就是使用過程的便利性,因此對于電動汽車充電需求來說當然是越快越好,但是隨著充電速度加快,電流和電壓也會直線增高,這就導致了充電樁電感模塊功率增大。電感模塊、電源模塊等元件熱量快速且大量地產生。由此可以看出充電樁在充電過程中產生熱量之大,若不及時散出,會造成極大地安全事故,因此,散熱問題是充電樁系統推廣建設必須解決的難題之一!!!

充電樁散熱的技術方案

首先我們介紹一下溫升要求:充放電裝置在額定負載下長期連續運行,內部各發熱元器件及各部位的溫升不超過表中的規定。

表 內部元器件極限溫升

部件或器件

極限溫升

功率開關器件

70

整流變壓器、電抗器B級絕緣繞組

80

與半導體器件的連接處

55

與半導體器件連接處的塑料絕緣線

25

母線連接處銅與銅

50

銅搪錫----銅搪錫

60

充電樁散熱技術現狀:

目前充電樁常規采用的散熱方式多為散熱風扇。

優點:成本低,安裝簡便,能耗較少;

缺點:戶外灰塵易進入柜內污染精密元器件;若發熱體散熱不強,熱量易積聚在發熱體內,即使外界散熱力度再大,效果都有限;不利于輕型集成設計。并且箱體的進出風口會帶來塵埃、腐蝕性氣體、濕氣等干擾。充電樁散熱分為模塊散熱和機箱整體散熱兩部分,因為充電模塊是內置在里面,所以防護措施主要體現在機箱設計上面。最簡單經濟的一種設計是在箱體的進出風口做成百葉窗式,然后在出風口加上風扇,把模塊風扇排出的熱量抽走,這種方法能起到一定的防護作用,但是時間久了還是難免會有灰塵和濕氣進入,給后面售后帶來太多工作量.

核心散熱模塊實物圖.jpg

那么有沒有更好的解決方案呢?這里給大家介紹一款廈門中惠生產的熱交換芯體,能有效解決新能源汽車充電樁散熱問題,運用該產品可大大延長電子產品的運用壽命和進步系統穩定性.

首先兩股空氣呈逆向進入封閉式冷熱隔離的風道,對內部進行冷熱隔離(如下圖所示):新能源充電樁散熱設備分為內外兩個工作循環,而且相互隔絕,達到防水、防塵的目的,兩個循環在熱交換芯體內部不斷地進行熱量交換。冷熱流體完全分開,通過換熱載體以及兩個通道的動力風機進行高效降溫,兩端的進出風口再加一道百葉窗過濾網組,做到有效換熱不換氣,防水又防塵,為設備提供理想的溫度、濕度運行環境;目前我司可以做到IP55的防護等級。

充電樁散熱工作原理 (1).png

外循環:風機將外界冷空氣通過#1進風口進入熱交換散熱核心,通過熱交換芯體吸收內循環熱空氣所傳過來的熱量,溫度升高,從#2排風口排出,帶走內循環的熱量。

內循環:充電樁內部電子元器件等設備產生的熱量使內部溫度升高,風機將高溫氣體通過#3進風口進入熱交換散熱核心,將熱量通過換熱芯傳給外循環的冷空氣,變成較低溫度的氣體,從#4排風口重新進入充電樁內,從而冷卻電子元器件及電子設備。

我們在生產時根據用戶不同風量要求、工況要求可調整的規格尺寸及片間距,從而最大限度地優化熱交換芯體的效率及壓降等方面的問題;

空氣通道采用沖壓凸圓體作支撐,保證通道的高強度性及緊固性,承受新排風才干強,在導致換熱板永世變形之前,熱交換芯體的最大承壓為500Pa;

入口邊緣和出口邊緣采用五層卷邊加波紋咬口技術,邊緣強度更高,密封更可靠,一切銜接處均采用密封膠密封,咬邊流膠處置,保證熱交換芯體的氣密性。

氣流方向(L-L、L-U、U-U、I-U)多種可選,便于配套不同形式的風機滿足各種充電樁內部結構需求; 也可以根據用戶環境要求采用不同材質換熱片:

充電樁散熱工作原理 (2).png

注:熱交換本身屬于定制品,我們可以根據風量、散熱量等工況提供最優方案,另外也可以定制電機品牌、產品外觀、安裝方式等等。

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聯系人:陳嫻

銷售部:經理

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