新能源汽車充電樁(站)如何解決散熱問題

導讀： 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，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。充電設施建設投資規模達1240億元，市場將迎來巨大發展機遇。

近年來，我國新能源汽車生產銷售快速增長，中央、地方各項扶持政策的協同效果得以充分發展。根據國家發展改革委等四部門于2015年11月17日發布的《電動汽車充電基礎設施發展指南（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，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。充電設施建設投資規模達1240億元，市場將迎來巨大發展機遇。

相比于其他電源，充電樁的系統散熱量要大的多，對系統熱設計要求極為嚴格。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%就轉化為熱損耗，其熱損耗將是1.5KW、3KW和6KW。對于戶外設備，這些熱量必然要排出設備之外，否則將會加速設備的老化，同時需要做好防水防塵的處理，以防出現電子設備短路和信號紊亂的情況。

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是相類似的，在電動汽車使用中是非常重要的角色，同時也為我們日常生活帶來了一些安全隱患。為了縮短用戶充電時間，充電樁普遍采用高電壓、大電流的工作方式，在此工作環境條件下，必然會產生大量熱量，并引起自燃的風險，這對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比：目前行業主流模塊效率標稱95%，以60KW系統為例，僅模塊散熱量就達到60*0.05*1000=3000W，這意味著充電樁在充電過程中，產生的熱量是同等體積條件下通信戶外機柜散出熱量的3倍。

充電樁散熱的重要性：

建設充電設施的目的是讓待充電車輛在較短時間內補充50-60%以上的電能，在實際應用中一般電動汽車使用直流快充，可在1~2H內充滿，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重要因素就是使用過程的便利性，因此對于電動汽車充電需求來說當然是越快越好，但是隨著充電速度加快，電流和電壓也會直線增高，這就導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生。由此可以看出充電樁在充電過程中產生熱量之大，若不及時散出，會造成極大地安全事故，因此，散熱問題是充電樁系統推廣建設必須解決的難題之一!!!

充電樁散熱的技術方案

首先我們介紹一下溫升要求：充放電裝置在額定負載下長期連續運行，內部各發熱元器件及各部位的溫升不超過表中的規定。

表 內部元器件極限溫升

充電樁散熱技術現狀：

目前充電樁常規采用的散熱方式多為散熱風扇。

優點：成本低，安裝簡便，能耗較少;

缺點：戶外灰塵易進入柜內污染精密元器件；若發熱體散熱不強，熱量易積聚在發熱體內，即使外界散熱力度再大，效果都有限；不利于輕型集成設計。并且箱體的進出風口會帶來塵埃、腐蝕性氣體、濕氣等干擾。充電樁散熱分為模塊散熱和機箱整體散熱兩部分，因為充電模塊是內置在里面，所以防護措施主要體現在機箱設計上面。最簡單經濟的一種設計是在箱體的進出風口做成百葉窗式，然后在出風口加上風扇，把模塊風扇排出的熱量抽走，這種方法能起到一定的防護作用，但是時間久了還是難免會有灰塵和濕氣進入,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的熱交換芯體，能有效解決新能源汽車充電樁散熱問題,運用該產品可大大延長電子產品的運用壽命和進步系統穩定性.

首先兩股空氣呈逆向進入封閉式冷熱隔離的風道，對內部進行冷熱隔離（如下圖所示）：新能源充電樁散熱設備分為內外兩個工作循環，而且相互隔絕，達到防水、防塵的目的,兩個循環在熱交換芯體內部不斷地進行熱量交換。冷熱流體完全分開，通過換熱載體以及兩個通道的動力風機進行高效降溫，兩端的進出風口再加一道百葉窗過濾網組，做到有效換熱不換氣,防水又防塵，為設備提供理想的溫度、濕度運行環境;目前我司可以做到IP55的防護等級。

外循環：風機將外界冷空氣通過#1進風口進入熱交換散熱核心，通過熱交換芯體吸收內循環熱空氣所傳過來的熱量，溫度升高，從#2排風口排出，帶走內循環的熱量。

內循環：充電樁內部電子元器件等設備產生的熱量使內部溫度升高，風機將高溫氣體通過#3進風口進入熱交換散熱核心，將熱量通過換熱芯傳給外循環的冷空氣，變成較低溫度的氣體，從#4排風口重新進入充電樁內，從而冷卻電子元器件及電子設備。

我們在生產時根據用戶不同風量要求、工況要求可調整的規格尺寸及片間距，從而最大限度地優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，保證通道的高強度性及緊固性，保證通道的高強度性及緊固性，承受新排風能力強，在導致換熱板永久變形之前，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構調整，最大承壓可達到1200Pa）；

入口邊緣和出口邊緣采用五層卷邊加波紋咬口技術，邊緣強度更高，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機滿足各種充電樁內部結構需求； 也可以根據用戶環境要求采用不同材質換熱片：

注：熱交換本身屬于定制品，我們可以根據風量、散熱量等工況提供最優方案，另外也可以定制電機品牌、產品外觀、安裝方式等等。