本發(fā)明涉及一種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有市場上的充電電池冷卻方式有風(fēng)冷(使用強(qiáng)排風(fēng)將熱量從電池中帶出)和液冷(使用循環(huán)冷卻液將熱量從電池中帶出)兩種，風(fēng)冷由于自身散熱效果不好，有逐漸被液冷方式取代的趨勢。但液冷也存在問題，例如在電動(dòng)汽車方面，液冷系統(tǒng)配有車載冷凝器，是車輛在使用過程中電池散發(fā)出來的熱量能夠被及時(shí)導(dǎo)出，用以保護(hù)電池；但在電池充電時(shí)，由于散熱能力有限，充電電流不能過高，嚴(yán)重影響充電速度；如果提高車載液冷系統(tǒng)的制冷散熱能力，會(huì)大大增加車輛自重和能耗，不能實(shí)際實(shí)施。綜合以上因素，以電動(dòng)汽車為例，現(xiàn)行普及的通用快速充電時(shí)間為1～2小時(shí)，慢充為6～10小時(shí)，為使用者帶來很大不方便，影響電動(dòng)汽車的普及推廣。其他行業(yè)的電動(dòng)產(chǎn)品也存在充電慢的問題。

現(xiàn)在市場上常用的傳統(tǒng)充電樁，相較本專利樁存在以下不足：傳統(tǒng)充電樁自身不帶加熱系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，提供的充電電流較低，充電速度較慢，用戶充電等待時(shí)間較長，用戶體驗(yàn)差，時(shí)間成本浪費(fèi)大，因此也導(dǎo)致了帶有待充電系統(tǒng)的設(shè)備或產(chǎn)品得不到很好的普及推廣，市場接受度差，無法實(shí)現(xiàn)其社會(huì)效益。本專利產(chǎn)品可以很好的解決以上弊端，提升充電速率，加快帶有充電系統(tǒng)的設(shè)備或產(chǎn)品的普及推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁，充電樁主要解決液冷的充電電池單元的快速充電問題，將現(xiàn)有電池充電時(shí)間從原有的1～2小時(shí)，提高到5～10分鐘以內(nèi)；快速充電，充電時(shí)間相較傳統(tǒng)充電樁提升80％以上，為用戶節(jié)約充電等待時(shí)間，使帶有待充電電池模組的設(shè)備使用效率大大提升；同時(shí)進(jìn)一步加快帶有充電電池模組設(shè)備的使用接受度，提升客戶體驗(yàn)滿意度，加快普及及推廣，更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值及帶來社會(huì)使用效益。其自帶加熱及冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)使用便捷、快速預(yù)熱、快速充電、充電降溫保護(hù)功能，并可進(jìn)行智能調(diào)節(jié)各模塊啟停及參數(shù)設(shè)置，集實(shí)用性及智能化為一體，從根源上解決充電慢，充電等待時(shí)間長，客戶體驗(yàn)差，安全性差，推廣難度大等難題，加速充電系統(tǒng)設(shè)備的使用推廣；其采用的技術(shù)方案如下：

一種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁，包括供電模塊、充電槍、充電槍座、加熱器、熱交換器、冷凝散熱器、冷卻液槍、冷卻液槍座和用于安裝零部件的殼體，所述供電模塊內(nèi)設(shè)有用于控制供電模塊工作的控制器，所述供電模塊分別通過線組與充電槍和冷卻液槍相連，所述充電槍座與充電槍扣合相連，且充電槍座與待充電的電池模組通過線組相連；所述冷卻液槍與冷卻液槍座扣合相連，且冷卻液槍座與待充電的電池模組通過線組和冷卻管道相連；所述供電模塊、冷凝散熱器和冷卻液槍分別通過冷卻液管與熱交換器相連，所述加熱器設(shè)置于熱交換器與冷卻液槍的冷卻液管的管路中且與熱交換器相并聯(lián)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述加熱器兩端均安裝有用于切換加熱模式的電磁閥組，分別為第一三通電磁閥和第二三通電磁閥。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述充電槍和充電槍座上設(shè)有相對應(yīng)的用于使充電槍和充電槍座相對準(zhǔn)的卡槽結(jié)構(gòu)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括用于補(bǔ)充使用過程中冷卻液的損失，防止冷卻液過少的冷卻液罐組，其包括第一冷卻液罐和第二冷卻液罐，所述第一冷卻液罐與供電模塊相連，所述第二冷卻液罐設(shè)置于加熱器與熱交換器相連的管路上。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括用于為冷卻液和冷媒循環(huán)提供動(dòng)力的泵組，所述泵組包括第一泵、第二泵和第三泵，所述第一泵設(shè)置于加熱器與充電槍之間的管路上，所述第二泵設(shè)置于冷凝散熱器與熱交換器相連的管路上，所述第三泵設(shè)置于供電模塊與熱交換器相連的管路上。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述線組包括電池充電線組和電池控制信號線組。

可選的，所述冷卻液槍設(shè)置于充電槍內(nèi)，且與充電槍一體形成；所述冷卻液槍座設(shè)置于充電槍座內(nèi)，且與充電槍座一體形成。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述控制器內(nèi)設(shè)有遇到意外情況的報(bào)警裝置、自動(dòng)斷電裝置、安全保護(hù)裝置、計(jì)量裝置和人機(jī)交互裝置。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述控制器控制供電模塊為待充電的電池模組提供電力，并通過電池控制限號線組采集和控制電池模組共組，除此之外還為其他加熱器、冷凝散熱器和熱交換器提供電力，并控制各個(gè)器件工作啟停、探測、輸入輸出信號及參數(shù)調(diào)整。

熱交換器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量交換給冷凝散熱器。

充電樁外殼是用于安裝和保護(hù)充電樁器件。

冷凝散熱器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)或儲(chǔ)存。

本發(fā)明的有益效果為：充電樁主要解決液冷的充電電池單元的快速充電問題，將現(xiàn)有電池充電時(shí)間從原有的1～2小時(shí)，提高到5～10分鐘以內(nèi)；快速充電，充電時(shí)間相較傳統(tǒng)充電樁提升80％以上，為用戶節(jié)約充電等待時(shí)間，使帶有待充電電池模組的設(shè)備使用效率大大提升；同時(shí)進(jìn)一步加快帶有充電電池模組設(shè)備的使用接受度，提升客戶體驗(yàn)滿意度，加快普及及推廣，更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值及帶來社會(huì)使用效益。充電槍和冷卻液槍分離或一體的兩種方式，給用戶更多選擇，選擇適合自己的，使充電更加便捷；通過加熱器可使充電所需溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到并快速啟動(dòng)充電；通過冷凝散熱器和熱交換器可對整個(gè)充電系統(tǒng)進(jìn)行降溫，并使充電過程中的溫度始終控制在安全充電的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)快速安全充電，通過冷卻液罐組補(bǔ)充使用過程中冷卻液的損失，防止冷卻液過少的問題。該充電樁從根源上解決充電慢，充電等待時(shí)間長，客戶體驗(yàn)差，安全性差，推廣難度大等難題，加速充電系統(tǒng)設(shè)備的使用推廣。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例1的流程圖；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例1中所述充電槍與冷卻液槍的分離結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例1所述充電槍座的端面示意圖；

圖4：本發(fā)明實(shí)施例1所述充電槍的端面示意圖；

圖5：本發(fā)明實(shí)施例1所述冷卻液槍座的端面示意圖；

圖6：本發(fā)明實(shí)施例1所述冷卻液槍的端面示意圖；

圖7：本發(fā)明實(shí)施例2的流程圖；

圖8：本發(fā)明實(shí)施例2的剖視示意圖；

圖9：本發(fā)明實(shí)施例2所述充電槍的端面示意圖；

圖10：本發(fā)明實(shí)施例2所述充電槍座的端面示意圖；

圖11：本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12：本發(fā)明實(shí)施例2所述充電槍和充電槍座的的立體圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：如圖1至圖6所示，本實(shí)施例的一種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁，包括供電模塊7、充電槍12、充電槍座13、加熱器4、熱交換器3、冷凝散熱器2、冷卻液槍18、冷卻液槍座19和用于安裝零部件的殼體1，所述供電模塊7內(nèi)設(shè)有用于控制供電模塊工作的控制器(圖中未示出)，所述供電模塊7分別通過線組15與充電槍12和冷卻液槍18相連，所述充電槍座13與充電槍12扣合相連，且充電槍座13與待充電的電池模組6通過線組相連；所述冷卻液槍18與冷卻液槍座19扣合相連，且冷卻液槍座19與待充電的電池模組6通過線組和冷卻管道相連；所述供電模塊7、冷凝散熱器2和冷卻液槍18分別通過冷卻液管與熱交換器3相連，所述加熱器4設(shè)置于熱交換器3與冷卻液槍18的冷卻液管的管路中且與熱交換器3相并聯(lián)。本發(fā)明的控制器并不涉及對現(xiàn)有控制程序的改進(jìn)，對各個(gè)電器元件的控制為現(xiàn)有的已知程序。

為了便于控制加熱器的工作，所述加熱器4兩端均安裝有用于切換加熱模式的電磁閥組14，分別為第一三通電磁閥和第二三通電磁閥。

為了防止充電槍在與充電槍座相配對時(shí)，充電槍旋轉(zhuǎn)一定角度導(dǎo)致插接錯(cuò)誤的發(fā)生，所述充電槍和充電槍座上設(shè)有相對應(yīng)的用于使充電槍和充電槍座相對準(zhǔn)的卡槽結(jié)構(gòu)。

所述冷卻液槍和冷卻液槍座上設(shè)有相對應(yīng)的用于使冷卻液槍和冷卻液槍座相對準(zhǔn)的卡槽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，還包括用于補(bǔ)充使用過程中冷卻液的損失，防止冷卻液過少的冷卻液罐組，其包括第一冷卻液罐9和第二冷卻液罐8，所述第一冷卻液罐9與供電模塊7相連，所述第二冷卻液罐8設(shè)置于加熱器4與熱交換器3相連的管路上。

優(yōu)選的，還包括用于為冷卻液和冷媒循環(huán)提供動(dòng)力的泵組，所述泵組包括第一泵5、第二泵11和第三泵10，所述第一泵5設(shè)置于加熱器4與充電槍12之間的管路上，所述第二泵11設(shè)置于冷凝散熱器2與熱交換器3相連的管路上，所述第三泵10設(shè)置于供電模塊7與熱交換器3相連的管路上。所述泵組可以通過功能相同的現(xiàn)有的元器件代替，比如壓縮機(jī)。

進(jìn)一步，所述線組15包括電池充電線組16和電池控制信號線組17。

更進(jìn)一步，所述控制器內(nèi)設(shè)有遇到意外情況的報(bào)警裝置(圖中未示出)和自動(dòng)斷電裝置(圖中未示出)、安全保護(hù)裝置(圖中未示出)、計(jì)量裝置(圖中未示出)和人機(jī)交互裝置(圖中未示出)。

所述控制器控制供電模塊為待充電的電池模組提供電力，并通過電池控制限號線組采集和控制電池模組共組，除此之外還為其他加熱器、冷凝散熱器和熱交換器提供電力，并控制各個(gè)器件工作啟停、探測、輸入輸出信號及參數(shù)調(diào)整。

熱交換器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量交換給冷凝散熱器。所述熱交換器的數(shù)量可以是一組或者多組。

充電樁外殼1是用于安裝和保護(hù)充電樁器件。冷凝散熱器可以根據(jù)實(shí)際需求選擇安裝于充電樁外殼內(nèi)部或者外部

冷凝散熱器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)或儲(chǔ)存。所述冷凝散熱器的數(shù)量可以是一組或者多組。

充電時(shí)充電槍與充電槍組扣合相連；充電結(jié)束后充電槍拔出，斷開與充電槍座連接，實(shí)現(xiàn)與充電電池分開；將冷卻液槍從冷卻液槍座中拔出，拔出時(shí)冷卻液管自動(dòng)封閉，防止冷卻液外流。加熱器功能是在低溫狀態(tài)，不能對電池組充電時(shí)，首先加熱冷卻液，通過第一泵循環(huán)，將電池溫度提升到最佳可充電狀態(tài)，保護(hù)電池，提高充電速度。

實(shí)施例1中充電槍和冷卻液槍分離，是相互獨(dú)立的兩部分；由于現(xiàn)在充電樁在使用時(shí)，是人工操作充電槍，但是充電槍比較重，所以為了減輕充電槍的重量，減輕人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，本實(shí)施例中將充電槍和冷卻液槍分離，充電槍和冷卻液槍分別獨(dú)立操作。

實(shí)施例2：如圖7至圖12所示：本實(shí)施例的一種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁，包括供電模塊7、充電槍12、充電槍座13、加熱器4、熱交換器3、冷凝散熱器2、冷卻液槍18、冷卻液槍座19和用于安裝零部件的殼體1，所述供電模塊7內(nèi)設(shè)有用于控制供電模塊工作的控制器(圖中未示出)，所述供電模塊7分別通過線組15與充電槍12和冷卻液槍18相連，所述充電槍座13與充電槍12扣合相連，且充電槍座13與待充電的電池模組6通過線組相連；所述冷卻液槍18與冷卻液槍座19扣合相連，且冷卻液槍座19與待充電的電池模組6通過線組和冷卻管道相連；所述供電模塊7、冷凝散熱器2和冷卻液槍18分別通過冷卻液管與熱交換器3相連，所述加熱器4設(shè)置于熱交換器3與冷卻液槍18的冷卻液管的管路中且與熱交換器3相并聯(lián)。本發(fā)明的控制器并不涉及對現(xiàn)有控制程序的改進(jìn)，對各個(gè)電器元件的控制為現(xiàn)有的已知程序。

所述冷卻液槍18設(shè)置于充電槍12內(nèi)，且與充電槍12一體形成；所述冷卻液槍座19設(shè)置于充電槍座13內(nèi)，且與充電槍座13一體形成。充電時(shí)充電槍與充電槍組扣合相連；充電結(jié)束后充電槍拔出，斷開與充電槍座連接，實(shí)現(xiàn)與充電電池分開。拔出時(shí)冷卻液管自動(dòng)封閉，防止冷卻液外流。加熱器功能是在低溫狀態(tài)，不能對電池組充電時(shí)，首先加熱冷卻液，通過第一泵循環(huán)，將電池溫度提升到最佳可充電狀態(tài)，保護(hù)電池，提高充電速度。

為了便于控制加熱器的工作，所述加熱器4兩端均安裝有用于切換加熱模式的電磁閥組14，分別為第一三通電磁閥和第二三通電磁閥。

為了防止充電槍在與充電槍座相配對時(shí)，充電槍旋轉(zhuǎn)一定角度導(dǎo)致插接錯(cuò)誤的發(fā)生，所述充電槍和充電槍座上設(shè)有相對應(yīng)的用于使充電槍和充電槍座相對準(zhǔn)的卡槽結(jié)構(gòu)。

所述冷卻液槍和冷卻液槍座上設(shè)有相對應(yīng)的用于使冷卻液槍和冷卻液槍座相對準(zhǔn)的卡槽結(jié)構(gòu)。冷卻液槍和充電槍擁有不同的防插接結(jié)構(gòu)，防止兩槍互相差錯(cuò)。

優(yōu)選的，還包括用于補(bǔ)充使用過程中冷卻液的損失，防止冷卻液過少的冷卻液罐組，其包括第一冷卻液罐9和第二冷卻液罐8，所述第一冷卻液罐9與供電模塊7相連，所述第二冷卻液罐8設(shè)置于加熱器4與熱交換器3相連的管路上。

優(yōu)選的，還包括用于為冷卻液和冷媒循環(huán)提供動(dòng)力的泵組，所述泵組包括第一泵5、第二泵11和第三泵10，所述第一泵5設(shè)置于加熱器4與充電槍12之間的管路上，所述第二泵11設(shè)置于冷凝散熱器2與熱交換器3相連的管路上，所述第三泵10設(shè)置于供電模塊7與熱交換器3相連的管路上。所述泵組可以通過功能相同的現(xiàn)有的元器件代替，比如壓縮機(jī)。

進(jìn)一步，所述線組15包括電池充電線組16和電池控制信號線組17。

更進(jìn)一步，所述控制器內(nèi)設(shè)有遇到意外情況的報(bào)警裝置(圖中未示出)和自動(dòng)斷電裝置(圖中未示出)、安全保護(hù)裝置(圖中未示出)、計(jì)量裝置(圖中未示出)和人機(jī)交互裝置(圖中未示出)。所述計(jì)量裝置指充電量的統(tǒng)計(jì)。

所述控制器控制供電模塊為待充電的電池模組提供電力，并通過電池控制限號線組采集和控制電池模組共組，除此之外還為其他加熱器、冷凝散熱器和熱交換器提供電力，并控制各個(gè)器件工作啟停、探測、輸入輸出信號及參數(shù)調(diào)整。

熱交換器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量交換給冷凝散熱器。所述熱交換器的數(shù)量可以是一組或者多組。

充電樁外殼1是用于安裝和保護(hù)充電樁器件。冷凝散熱器可以根據(jù)實(shí)際需求選擇安裝于充電樁外殼內(nèi)部或者外部

冷凝散熱器是用于將電池組充電和供電模塊充電時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)或儲(chǔ)存。所述冷凝散熱器的數(shù)量可以是一組或者多組。

實(shí)施例2中充電槍與冷卻液槍成為一體，此種方法有助于減少充電槍及槍座的占用面積，一次插接操作完成線組及冷卻液管的連接，操作簡便。

工作流程：以充電汽車為例，當(dāng)充電汽車?？吭诔潆姌兑粋?cè)，工作人員將充電槍12與車載的充電槍座13連接上；按下充電開關(guān)，如果氣溫較低，供電模塊7的控制器控制電磁閥組14開關(guān)使加熱器4與電池模組6冷卻液接通，熱交換器3與電池模組6冷卻液斷開，第一泵5開啟，加熱器4開始加熱，從而實(shí)現(xiàn)加熱器4和電池模組6的熱量循環(huán)。待冷卻液將電池模組6中電池加熱到可充電溫度時(shí)，加熱器4停止加熱，第一泵5關(guān)閉，完成電池模組6預(yù)熱工作；如果氣溫較高，則此程序不需要進(jìn)行。

下一步，電磁閥組14開關(guān)使熱交換器3與電池模組6冷卻液接通，加熱器4與電池模組6冷卻液斷開。第一泵5、第二泵11、第三泵10全部開啟；供電模塊開始為充電槍供電，電池模組6由于內(nèi)阻原因，釋放出熱量，熱量經(jīng)冷卻液和第一泵5帶入到熱交換器3內(nèi)，通過第二泵11將熱量交換給冷凝散熱器2。同時(shí)供電模塊也散發(fā)出大量的熱量，熱量經(jīng)冷卻液和第三泵10帶入到熱交換器3內(nèi)，通過第二泵11將熱量交換給冷凝散熱器2。

充電結(jié)束后控制電源模塊控制供電模塊停止為電池模組6，第一泵5、第二泵11、第三泵10停止工作；工作人員拔下充電槍12和冷卻液槍18，充電工作完成。

充電控制：充電過程中，供電模塊根據(jù)充電不同階段調(diào)節(jié)充電電流和電壓大小，保證順利完成充電；遇到錯(cuò)誤報(bào)警及時(shí)停止充電防止意外發(fā)生。

通過冷卻液罐將充電電池單元冷卻液引入到充電樁內(nèi)，而充電樁體積和成本不受限制，能夠?yàn)殡姵貑卧獙?shí)現(xiàn)大功率制冷和散熱，從而保證快速充電的實(shí)施。

此種帶冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的快速充電樁具備以下特點(diǎn)：快速充電，充電時(shí)間相較傳統(tǒng)充電樁提升80％以上，節(jié)省大量等待時(shí)間；充電槍和冷卻液槍分離或一體的兩種方式，給用戶更多選擇，選擇適合自己的，使充電更加便捷；通過加熱器可使充電所需溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到并快速啟動(dòng)充電；通過冷凝散熱器和熱交換器可對整個(gè)充電系統(tǒng)進(jìn)行降溫，并使充電過程中的溫度始終控制在安全充電的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)快速安全充電。

表1：充電槍和充電槍座觸頭定義表

上面以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。