热交换器在新能源汽车充电桩(站)如何解决散热问题上的应用

    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。

    内部元器件极限温升

    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.

    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。

    充电桩散热原理图

    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：

来源：百家号

博拉图——电动汽车充电枪设计开发引领者 http://www.bltid.com ，充电枪设计开发、充电座设计开发、充电桩设计开发