一种充电设备及其充电枪模组的制作方法

专利检索2024-11-28  25


本技术实施例涉及充电设备,尤其涉及一种充电设备及其充电枪模组。


背景技术:

1、为实现低碳环保、零碳排放的目标,电动化发展已成为汽车行业新的发展方向。针对大功率车型需要相应的快速充电技术,以便蓄电池在短时间内达到或接近完全充满状态。随着快充技术的不断发展,充电电压及电流逐渐增大,线缆在充电过程将会产生大量热量。

2、基于充电功率的不断提升,液冷散热技术的优势日趋凸显。一种典型液冷线缆采用冷管非接触液冷,在dc+/dc-功率线旁放置液冷管道,将功率线内铜导体产生的热量带走,冷却工质与发热导体中间的绝缘皮隔热具有一定的热阻,实际散热效率较低,限制快充功率的提升。另一种典型的液冷线缆采用浸没接触液冷,具体将液冷管设置在dc+/dc-功率线的铜导体的内部或外部,同时dc+功率线和dc-功率线的液冷管路串联,通过液冷工质的流动带走热量,先接触工质的导体温度明显低于后接触工质的导体温度,温度均匀性差;另外,工质到达功率端子之前已与导体接触换热,对功率端子的散热能力较差。


技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种充电设备及其充电枪模组,可有效提升充电枪模组的散热能力。

2、本技术实施例第一方面提供了一种充电枪模组,该模组包括相连接的充电枪和充电线缆组件,该充电线缆组件的绝缘外套内设置有两根功率线、若干信号线和液冷管;所述功率线的头端设置有功率端子,所述信号线的头端设置有信号端子,所述功率端子和所述信号端子位于所述充电枪的插入端;功率线具有工质腔,液冷管的一端至少与两根功率线的工质腔进液口分别连通,液冷管的另一端用于输入液冷工质,两根功率线的工质腔出液口用于输出液冷工质。如此设置,至少两根功率线的导体与并行流动的工质同时进行换热,温度均匀性得以保证,在相同工质流量和导热截面积的基础上,能够有效减少级联温升。这样,两根功率线的散热能力趋于一致,利用相同线缆结构可支撑更高充电功率的应用场景,有效规避结构冗余设计所产生的产品成本。

3、另外,在两根功率线具有良好温度均匀性的基础上,便于实现液冷散热系统的参数配置,为散热架构的合理化设计提供了技术保障。

4、示例性地,该液冷管还可以提供液冷工质至信号线或者接地线。

5、其他示例性地,该液冷管还可以设置为多个,每个液冷管为至少两根线缆提供液冷工质。

6、基于第一方面,本技术实施例还提供了第一方面的第一种实施方式:该功率线包括导体和绝缘外被,工质腔设置为多个,至少一个工质腔位于导体的内部,至少一个工质腔位于导体和绝缘外被之间;在具体实现中,该工质腔包括位于导体和绝缘外被之间的外部工质腔,以及位于导体的中部的内部工质腔,外部工质腔和内部工质腔均沿线缆延伸方向设置。这样,工质经液冷管进入功率线后,分别流入外部工质腔和内部工质腔,与导体的内外表面同时进行接触换热,换言之,针对导体进行双面冷却,增大工质与导体的换热面积,功率线的散热效率得以有效提升。

7、基于第一方面的第一种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第二种实施方式:工质腔进液口和功率端子位于功率线的同一端,且功率线的尾端密封连接设置有电极。也即,工质腔进液口位于充电枪模组的头部。进入功率线的低温工质,首先与功率端子进行换热,将充电过程中接触电阻较大的功率端子产生的热量带走,再沿工质腔流动并将导体产生的发热带走。这样,在提高散热效率的基础上,可进一步改善了功率端子处所存在散热瓶颈的问题。

8、基于第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第三种实施方式:在内部工质腔内设置有中空的支撑件,且该支撑件与内部工质腔的内壁相抵。如此设置,基于支撑件形成的物理支撑,可规避线缆受挤压而导致内部工质腔闭塞。

9、基于第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第四种实施方式:功率线的功率端子与导体和绝缘外被之间设置有芯体,功率端子连接于该芯体的第一侧,导体和绝缘外被连接于该芯体的第二侧;芯体上设置有进液口和工质腔道,进液口与液冷管连通,工质腔道与进液口连通,且该工质腔道可分别连通至位于芯体的第一侧的功率端子,以及位于芯体的第二侧的工质腔。这样,通过芯体建立功率端子侧与导体和绝缘外被之间的电气连接和散热路径,结构简单可靠。

10、基于第一方面的第四种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第五种实施方式:芯体上的工质腔道包括依次连通的容腔、贯通孔和分流孔;其中,容腔与进液口连通,功率端子与该容腔插装固定;贯通孔自芯体的第一侧的端面延伸至第二侧的端面,且贯通孔的位于第一侧的孔口可与容腔连通,贯通孔通过位于第二侧的孔口与导体中部的内部工质腔连通,分流孔与绝缘外被和导体之间的外部工质腔连通。如此设置,工质可分别流入外部工质腔和内部工质腔,与功率线的导体内外表面同时进行接触换热,有效提升换热效率。具有结构可靠的特点。

11、基于第一方面的第五种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第六种实施方式:在功率端子的插入侧具有导入腔,芯体的容腔内设置有引导部,该引导部的外伸端位于功率端子的导入腔中,且引导部与容腔的侧壁和导入腔的侧壁之间形成导流通道,贯通孔的位于第一侧的孔口位于引导部的外伸端面。这样,工质可到达与功率端子内部进行充分换热,再经由贯通孔流向功率线的工质腔,由此最大限度地利用低温工质改善功率端子侧的散热能力,支撑更高充电功率的应用场景。

12、示例性地,该引导部可以为管状结构,贯通孔的靠近第一侧的部分孔段由管状引导部的孔壁形成,具有较好的结构集成度。

13、基于第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,或第一方面的第六种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第七种实施方式:该芯体的第二侧具有第一连接部和第二连接部,第二连接部相对于第一连接部在径向上靠近贯通孔设置;其中,第一连接部用于固定绝缘外被,导体与第二连接部相连。这样,利用芯体的外部结构布局导体和绝缘外被的固定。

14、基于第一方面的第七种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第八种实施方式:该功率线还包括衬管,衬管包括第一管段和第二管段,其中,第一管段的一侧与分流孔的孔口和导体外周表面间隔设置,第一管段的另一侧与第二管段的一侧连接,第二管段的另一侧嵌套在绝缘外被和导体之间,第二管段的内壁面与导体外表面相抵且其内壁面具有沿线缆延伸方向贯通设置的导液槽。如此设置,通过导液槽流至外部工质腔,建立分流通道与导体外周的外部工质腔之间的导通路径;套装设置在芯体的第二连接部上,建立贯通孔与导体中部的内部工质腔的导通路径。基于衬管的结构刚度,衬管可以在径向上相对于分流孔的孔口保持确定的相对位置关系,以获得稳定可靠的通流状态。

15、基于第一方面的第八种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第九种实施方式:该芯体的第二侧为阶梯轴,阶梯轴包括朝向端部依次设置的大径段、中径段和小径段;第一连接部位于大径段,衬管的第一端固定于大径段;分流孔位于中径段;第二连接部位于小径段,导体套装固定在小径段上。在具体实现中,分流孔可以沿径向延伸至中径段的外周表面,该中径段的截面尺寸大于小径段的截面尺寸,径向开设多个分流孔也可具备可靠的承载强度。

16、本技术实施例第二方面提供了一种充电设备,该充电设备包括设备主体和充电枪模组,该充电枪模组采用如前所述的充电枪模组,设备主体包括散热器、储液箱和液泵,散热器的进口与功率线的工质腔出液口连通,且散热器的出口与储液箱连通,液泵的取液口与储液箱内连通,液泵的出液口与液冷管的另一端连通。基于该充电枪模组的良好散热能力,可满足较大充电功率的使用需要,有效提升实际充电速度。

17、示例性的,充电设备的设备主体可以为公用充电柱,也可以为家用充电桩。


技术特征:

1.一种充电枪模组,其特征在于,包括相连接的充电枪和充电线缆组件,所述充电线缆组件包括绝缘外套,以及位于所述绝缘外套内的两根功率线、若干信号线和液冷管;所述功率线的头端设置有功率端子,所述信号线的头端设置有信号端子,所述功率端子和所述信号端子位于所述充电枪的插入端;

2.根据权利要求1所述的充电枪模组,其特征在于,所述功率线包括导体和绝缘外被,所述工质腔设置为多个,至少一个所述工质腔位于所述导体的内部,至少一个所述工质腔位于所述导体和所述绝缘外被之间。

3.根据权利要求2所述的充电枪模组,其特征在于,所述工质腔进液口和所述功率端子位于所述功率线的同一端。

4.根据权利要求2或3所述的充电枪模组,其特征在于,所述内部工质腔内设置有中空的支撑件,且所述支撑件与所述内部工质腔的内壁相抵。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的充电枪模组,其特征在于,所述功率线的功率端子与导体和绝缘外被之间设置有芯体,所述功率端子连接于所述芯体的第一侧,所述导体和所述绝缘外被连接于所述芯体的第二侧;所述芯体上设置有进液口和工质腔道,所述进液口可与所述液冷管连通,所述工质腔道与所述进液口连通;且所述工质腔道可分别连通至位于所述芯体的第一侧的功率端子,以及位于所述芯体的第二侧的工质腔。

6.根据权利要求5所述的充电枪模组,其特征在于,所述工质腔道包括依次连通的容腔、贯通孔和分流孔;所述容腔与所述进液口连通,所述功率端子与所述容腔插装固定;所述贯通孔的位于一侧的孔口与所述容腔连通,所述贯通孔通过位于另一侧的孔口与所述导体中部的内部工质腔连通,所述分流孔与所述绝缘外被和所述导体之间的外部工质腔连通。

7.根据权利要求6所述的充电枪模组,其特征在于,所述功率端子的插入侧具有导入腔,所述芯体的容腔内设置有引导部,所述引导部的外伸端位于所述功率端子的导入腔中,所述引导部与所述容腔和所述导入腔之间形成导流通道,所述贯通孔的位于第一侧的孔口位于所述引导部的外伸端面。

8.根据权利要求6或7所述的充电枪模组,其特征在于,所述芯体的第二侧具有第一连接部和第二连接部,所述第二连接部相对于所述第一连接部在径向上靠近所述贯通孔设置;其中,所述第一连接部用于固定所述绝缘外被,所述导体与所述第二连接部相连。

9.根据权利要求8所述的充电枪模组,其特征在于,所述功率线还包括衬管,所述衬管包括第一管段和第二管段,所述第一管段的一侧与所述分流孔的孔口和所述导体外周表面间隔设置,所述第一管段的另一侧与所述第二管段的一侧连接,所述第二管段的另一侧嵌套在所述绝缘外被和导体之间,所述第二管段的内壁面与所述导体外表面相抵且其内壁面具有沿线缆延伸方向贯通设置的导液槽。

10.一种充电设备,其特征在于,包括设备主体和与所述设备主体连接的充电枪模组,所述充电枪模组采用权利要求1至9中任一项所述的充电枪模组;所述设备主体包括散热器、储液箱和液泵,所述散热器的进口与所述功率线的工质腔出液口连通,且所述散热器的出口与所述储液箱连通,所述液泵的取液口与所述储液箱内连通,所述液泵的出液口与所述液冷管的另一端连通。


技术总结
本申请实施例公开了一种充电设备及其充电枪模组。该充电枪模组包括充电线缆组件,充电线缆组件的绝缘外套内设置有两根功率线、若干信号线和液冷管,液冷管的一端至少与两根功率线的工质腔进液口分别连通,液冷管的另一端用于输入液冷工质,两根功率线的工质腔出液口用于输出液冷工质。如此设置,线缆导体与并行流动的工质同时进行换热,温度均匀性得以保证,在相同工质流量和导热截面积的基础上,能够有效减少级联温升。利用相同线缆结构可支撑更高充电功率的应用场景,有效规避结构冗余设计所产生的产品成本,并为散热架构的合理化设计提供了技术保障。

技术研发人员:孙永富,程焱华,邓治高,孔浩,魏波
受保护的技术使用者:超聚变数字技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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