大功率超导充电桩制造技术

本发明专利技术公开一种大功率超导充电桩，主要解决现有充电桩散热性能差，能源效率低，充电速度慢的问题。其包括：充电桩组件(1)、气冷散热组件(2)和载流线缆组件(3)。充电桩组件用于连接电网与充电桩，其包括电气线路(11)与供电模块(12)；气冷散热组件用于实现对充电桩内组件的散热冷却；载流线缆组件用于连接充电桩组件与外部负载，实现无损耗的直流充电。该供电模块与载流线缆组件连接构成完整的超导充电回路；该气冷散热组件的两端分别与供电模块和气体输送管路连接构成完整的气冷散热回路。本发明专利技术完全免除了由于换热驱动组件所造成的额外能耗，且无需主动换热器，极大提升了能源效率与安全性，可用于对电动汽车进行大功率快速充电。电。电。

【技术实现步骤摘要】
大功率超导充电桩


[0001]本专利技术属于充电
，具体涉及一种充电桩，可用于对电动汽车进行大功率快速充电。

技术介绍

[0002]现有的液冷充电桩技术是一种为电动车充电设备提供散热解决方案的创新技术。其通过采用液体冷却系统，有效地降低充电桩的温度。该技术具有散热效果好，充电效率高、设备寿命长及适应高功率充电等优势。液冷充电桩技术特别适用于高功率快速充电设备，并有望在电动车市场的发展中得到更广泛的应用和改进，但液冷充电桩技术的设计和制造相对复杂，并且生产制造成本较高。
[0003]专利号为CN202111496786.7的专利文献公开了“一种液冷充电桩”，其包括散热组件、充电桩组件和载流线缆组件。散热组件由冷却循环回路、储液箱和散热器组成，用于对充电桩内部电源模块进行散热。充电桩组件包括驱动电源和充电模块，用于提供电源和管理充电过程。载流线缆组件包括充电枪与常规充电线缆，用于连接充电桩和电动车。
[0004]专利号为CN202222451985.2的专利文献公开了“一种大功率液冷充电桩”，其包括散热组件、充电桩组件和载流线缆组件。散热组件包括液冷机构和水冷条，用于降低发热元器件的温度。充电桩组件由电源模块、支撑座和控制器组成，用于提供电源和控制充电进程。载流线缆组件包括常规充电线缆和充电枪，用于连接充电桩和电动车。
[0005]上述现有的充电桩虽然均能够对其内部的发热元器件进行散热，但其仍存在以下不足：
[0006]一是充电桩电源模块功率上限较低且受散热性能制约，使其输出功率方面存在限制，无法支持较高功率的充电需求。同时由于受液冷系统的散热性能限制，无法有效地散发产生的热量，从而影响充电桩的功率输出和性能表现。
[0007]二是液冷散热组件结构复杂，需要额外的冷却液驱动循环设备，增加了能源消耗。此外由于液冷系统存在冷却液泄漏的风险，会导致充电桩电气组件受损。
[0008]三是由于使用常规线缆，会不可避免地引起电阻损耗，导致载流功率降低，从而使充电速度变慢。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种大功率超导充电桩，以显著提升充电桩散热性能，减少能源损耗，进而提升充电功率，加快充电速度。
[0010]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0011]一.技术原理：
[0012]本专利技术根据超导电缆技术利用超导材料传输电能，利用超导材料的零电阻特性进行超导充电桩的设计。
[0013]所述超导电缆由超导体芯线、保护材料和绝缘层构成。它具有高能效传输、大电流
承载能力、节省空间和环保可持续等优势。其传输电能过程中几乎没有能量损耗，从而提高能效，且适用于高功率应用领域，并能节省空间。此外，超导电缆对环境友好，有助于减少碳排放。随着超导材料的研究和技术的进步，超导电缆技术有望成为电动汽车大功率快速充电的新一代解决方案。
[0014]二.技术方案
[0015]根据上述原理，本专利技术设计的一种大功率超导充电桩，包括：充电桩组件1、气冷散热组件2和载流线缆组件3，其特征在于：
[0016]所述充电桩组件1，包含电气线路11与供电模块12，用于连接电网与充电桩，实现对超导电缆的大功率供电；
[0017]所述气冷散热组件2，包含气体输送管路21和气冷散热器22，用于连接液氮储存设备与供电模块，实现对充电桩内的大发热量组件进行散热冷却；
[0018]所述载流线缆组件3，包含超导充电电缆31与终端32，用于连接充电桩与负载电池，实现对负载电池的大功率快速充电。
[0019]所述供电模块12通过电气线路11依次与终端32和超导充电电缆31连接；
[0020]所述气冷散热器22的两端分别与供电模块12和气体输送管路21连接。
[0021]进一步，所述供电模块12，包括电网121、变压模块122、整流模块123、功率模块124和充电桩机柜125；该电网121经过电气线路依次与变压模块122、整流模块123、功率模块124连接；该变压模块122、整流模块123、功率模块124均位于充电桩机柜125内部，并与气冷散热组件2连接，功率模块124的另一端与载流线缆组件3连接。
[0022]进一步，所述气体输送管路21，包括液氮储存罐211、气液分离器212和制冷设备柜213；该液氮储存罐211和气液分离器212均位于制冷设备柜213内部，且液氮储存罐211的一端与载流线缆组件3连接，另一端与气液分离器212的进口连接；该气液分离器212，其气体出口与气冷散热器22连接，液体出口与超导充电电缆31连接。
[0023]进一步，所述气冷散热器22，包括散热鳍片板221、散热器外壳222、进气口223和排气口224；该散热鳍片板221的一端与散热器外壳222连接，另一端与充电桩组件1连接；该进气口223和排气口224均与气体输送管路21连接。
[0024]进一步，所述超导充电电缆31，包括液氮通道311和超导导体层312；该液氮通道311与气体输送管路21连接，该超导导体层312与终端32连接。
[0025]进一步，终端32，包括电缆终端321和负载电池322；负载电池322与超导充电电缆31中的超导导体层312连接；电缆终端321的一端与充电桩组件1连接，另一端与超导充电电缆31中的超导导体层312连接。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0027]1)本专利技术使用超导充电电缆作为充电载流线缆，利用超导体的大功率无阻载流特性，能够完全免除充电线路上的能源损耗，提升能源效率；同时，相同体积下超导电缆的载流能力是常规载流线缆的十倍以上，能够极大提升充电功率，进而加快充电速度，并缩小充电桩组件的占地面积。
[0028]2)本专利技术采用全新的气冷散热结构，使用气液分离器将液氮制冷产生的副产物冷氮气分离出来，通过冷氮气循环实现对发热模块的降温散热。本专利技术中的散热结构无需任何主动换热器组件与冷却介质驱动组件，完全免除了由于换热驱动组件所造成的额外能
耗，极大提升了能源效率；同时本散热结构使用低温冷氮气作为冷却介质，相比于传统的空气风冷或室温冷却液的散热结构性能更好，进而能够提升充电桩模块的功率上限。
[0029]3)本专利技术设计了全新的封闭式气冷散热器结构，使用金属散热器外壳与无氧铜散热鳍片板复合构成，可根据实际工况自由选择安装位置与安装方式，节省充电桩内部空间；同时低温冷却介质仅在循环管路与气冷散热器内部流动，与充电桩电气模块无任何直接接触，完全免除了由于冷却液泄漏可能导致的各类风险，保证散热性能良好的同时大幅提升了充电桩的安全防护性能。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术中气冷散热器的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术中气冷散热器的安装示意图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0034]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率超导充电桩，包括：充电桩组件(1)、气冷散热组件(2)和载流线缆组件(3)，其特征在于：所述充电桩组件(1)，包含电气线路(11)与供电模块(12)，用于连接电网与充电桩，实现对超导电缆的大功率供电；所述气冷散热组件(2)，包含气体输送管路(21)和气冷散热器(22)，用于连接液氮储存设备与供电模块，实现对充电桩内的大发热量组件进行散热冷却；所述载流线缆组件(3)，包含超导充电电缆(31)与终端(32)，用于连接充电桩与负载电池，实现对负载电池的大功率快速充电。所述供电模块(12)通过电气线路(11)依次与终端(32)和超导充电电缆(31)连接；所述气冷散热器(22)的两端分别与供电模块(12)和气体输送管路(21)连接。2.如权利要求1所述的充电桩，其特征在于，供电模块(12)，包括电网(121)、变压模块(122)、整流模块(123)、功率模块(124)和充电桩机柜(125)；所述电网(121)经过电气线路依次与变压模块(122)、整流模块(123)、功率模块(124)连接；所述变压模块(122)、整流模块(123)、功率模块(124)均位于充电桩机柜(125)内部，并与气冷散热组件(2)连接，功率模块(124)的另一端与载流线缆组件(3)连接。3.如权利要求1所述的充电桩，其特征在于，气体输送管路(21)，包括液氮储存罐(211)、气液分离器(212)和制冷设备柜(213)；所述液氮储存罐(211)和气液分离器(212)均位于制冷设备柜(213)内部，且液氮储存罐(211)的一端与载流线缆组件(3)连接，另一端与气液分离器(212)的进口连接；所述气液分离器(212)，其气体出口与气冷散热器(22)连接，液体出口与超导充电电缆(31)连接。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，朱玉嘉，李晓航，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：