新能源汽車充電樁(站)如何解決散熱問題

導(dǎo)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(gè)，以滿足全國500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。充電設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模達(dá)1240億元，市場將迎來巨大發(fā)展機(jī)遇。

近年來，我國新能源汽車生產(chǎn)銷售快速增長，中央、地方各項(xiàng)扶持政策的協(xié)同效果得以充分發(fā)展。根據(jù)國家發(fā)展改革委等四部門于2015年11月17日發(fā)布的《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)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(gè)，以滿足全國500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。充電設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模達(dá)1240億元，市場將迎來巨大發(fā)展機(jī)遇。

相比于其他電源，充電樁的系統(tǒng)散熱量要大的多，對(duì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)要求極為嚴(yán)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(zhuǎn)化為熱損耗，其熱損耗將是1.5KW、3KW和6KW。對(duì)于戶外設(shè)備，這些熱量必然要排出設(shè)備之外，否則將會(huì)加速設(shè)備的老化，同時(shí)需要做好防水防塵的處理，以防出現(xiàn)電子設(shè)備短路和信號(hào)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(jī)是相類似的，在電動(dòng)汽車使用中是非常重要的角色，同時(shí)也為我們?nèi)粘Ｉ顜砹艘恍┌踩[患。為了縮短用戶充電時(shí)間，充電樁普遍采用高電壓、大電流的工作方式，在此工作環(huán)境條件下，必然會(huì)產(chǎn)生大量熱量，并引起自燃的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)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(chǎn)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(duì)比：目前行業(yè)主流模塊效率標(biāo)稱95%，以60KW系統(tǒng)為例，僅模塊散熱量就達(dá)到60*0.05*1000=3000W，這意味著充電樁在充電過程中，產(chǎn)生的熱量是同等體積條件下通信戶外機(jī)柜散出熱量的3倍。

充電樁散熱的重要性：

建設(shè)充電設(shè)施的目的是讓待充電車輛在較短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充50-60%以上的電能，在實(shí)際應(yīng)用中一般電動(dòng)汽車使用直流快充，可在1~2H內(nèi)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(gè)重要因素就是使用過程的便利性，因此對(duì)于電動(dòng)汽車充電需求來說當(dāng)然是越快越好，但是隨著充電速度加快，電流和電壓也會(huì)直線增高，這就導(dǎo)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(chǎn)生。由此可以看出充電樁在充電過程中產(chǎn)生熱量之大，若不及時(shí)散出，會(huì)造成極大地安全事故，因此，散熱問題是充電樁系統(tǒng)推廣建設(shè)必須解決的難題之一!!!

充電樁散熱的技術(shù)方案

首先我們介紹一下溫升要求：充放電裝置在額定負(fù)載下長期連續(xù)運(yùn)行，內(nèi)部各發(fā)熱元器件及各部位的溫升不超過表中的規(guī)定。

表 內(nèi)部元器件極限溫升

充電樁散熱技術(shù)現(xiàn)狀：

目前充電樁常規(guī)采用的散熱方式多為散熱風(fēng)扇。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，安裝簡便，能耗較少;

缺點(diǎn)：戶外灰塵易進(jìn)入柜內(nèi)污染精密元器件；若發(fā)熱體散熱不強(qiáng)，熱量易積聚在發(fā)熱體內(nèi)，即使外界散熱力度再大，效果都有限；不利于輕型集成設(shè)計(jì)。并且箱體的進(jìn)出風(fēng)口會(huì)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(jī)箱整體散熱兩部分，因?yàn)槌潆娔K是內(nèi)置在里面，所以防護(hù)措施主要體現(xiàn)在機(jī)箱設(shè)計(jì)上面。最簡單經(jīng)濟(jì)的一種設(shè)計(jì)是在箱體的進(jìn)出風(fēng)口做成百葉窗式，然后在出風(fēng)口加上風(fēng)扇，把模塊風(fēng)扇排出的熱量抽走，這種方法能起到一定的防護(hù)作用，但是時(shí)間久了還是難免會(huì)有灰塵和濕氣進(jìn)入,給后面售后帶來太多工作量.

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(chǎn)的熱交換芯體，能有效解決新能源汽車充電樁散熱問題,運(yùn)用該產(chǎn)品可大大延長電子產(chǎn)品的運(yùn)用壽命和進(jìn)步系統(tǒng)穩(wěn)定性.

首先兩股空氣呈逆向進(jìn)入封閉式冷熱隔離的風(fēng)道，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行冷熱隔離（如下圖所示）：新能源充電樁散熱設(shè)備分為內(nèi)外兩個(gè)工作循環(huán)，而且相互隔絕，達(dá)到防水、防塵的目的,兩個(gè)循環(huán)在熱交換芯體內(nèi)部不斷地進(jìn)行熱量交換。冷熱流體完全分開，通過換熱載體以及兩個(gè)通道的動(dòng)力風(fēng)機(jī)進(jìn)行高效降溫，兩端的進(jìn)出風(fēng)口再加一道百葉窗過濾網(wǎng)組，做到有效換熱不換氣,防水又防塵，為設(shè)備提供理想的溫度、濕度運(yùn)行環(huán)境;目前我司可以做到IP55的防護(hù)等級(jí)。

外循環(huán)：風(fēng)機(jī)將外界冷空氣通過#1進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱交換散熱核心，通過熱交換芯體吸收內(nèi)循環(huán)熱空氣所傳過來的熱量，溫度升高，從#2排風(fēng)口排出，帶走內(nèi)循環(huán)的熱量。

內(nèi)循環(huán)：充電樁內(nèi)部電子元器件等設(shè)備產(chǎn)生的熱量使內(nèi)部溫度升高，風(fēng)機(jī)將高溫氣體通過#3進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱交換散熱核心，將熱量通過換熱芯傳給外循環(huán)的冷空氣，變成較低溫度的氣體，從#4排風(fēng)口重新進(jìn)入充電樁內(nèi)，從而冷卻電子元器件及電子設(shè)備。

我們?cè)谏a(chǎn)時(shí)根據(jù)用戶不同風(fēng)量要求、工況要求可調(diào)整的規(guī)格尺寸及片間距，從而最大限度地優(yōu)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(qiáng)度性及緊固性，保證通道的高強(qiáng)度性及緊固性，承受新排風(fēng)能力強(qiáng)，在導(dǎo)致?lián)Q熱板永久變形之前，熱交換芯體的最大承壓為800Pa（更高承壓要求可通過增加換熱片板厚及結(jié)構(gòu)調(diào)整，最大承壓可達(dá)到1200Pa）；

入口邊緣和出口邊緣采用五層卷邊加波紋咬口技術(shù)，邊緣強(qiáng)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(fēng)機(jī)滿足各種充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)需求； 也可以根據(jù)用戶環(huán)境要求采用不同材質(zhì)換熱片：

注：熱交換本身屬于定制品，我們可以根據(jù)風(fēng)量、散熱量等工況提供最優(yōu)方案，另外也可以定制電機(jī)品牌、產(chǎn)品外觀、安裝方式等等。