集中换热系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及热管理技术领域，尤其涉及一种集中换热系统及其控制方法。


背景技术：

2.为实现新能源汽车“即充即走”的“终极目标”，充电桩不断升级，功率由早期的30kw、60kw，到120kw、180kw的快速充电桩，再到如今的360kw、480kw的超级充电桩，以及未来600kw、720kw乃至更高功率的充电桩。而充电桩功率越高，充电过程中功率模块和充电终端(含充电线缆)产生的热量就越大，因此高效散热就越重要。传统的风冷技术已不能满足大功率充电桩的散热需求，液冷技术成为目前最可靠的解决方案。充电站中的功率模块和充电终端在充电过程中均需要被冷却。相关技术中，充电站含有多套液冷系统，分别对功率模块和充电终端进行散热，会导致综合占用空间较大，且多个液冷系统分散设置，不利于集中管控。


技术实现要素：

3.鉴于相关技术存在的上述问题，本技术提供了一种便于管控的集中换热系统及其控制方法。
4.为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种集中换热系统，包括控制阀、主路和多个支路，多个支路并联设置，所述主路与每一个所述支路能够连通，所述主路设有液泵和换热器件，所述支路包括并联的至少一个第一支路和至少一个第二支路，每一个所述第一支路设有第一换热部件，每一个所述第二支路设有第二换热部件和加热器件，所述第二换热部件和加热器件串联设置；所述集中换热系统具有散热工作状态和加热工作状态，在散热工作状态下或加热工作状态下，所述第一换热部件用于与功率模块进行换热；所述第二换热部件用于与充电终端进行换热；所述控制阀控制所述第一支路和/或所述第二支路与所述主路的连通。
5.为了达到上述目的，本技术还采用以下技术方案：一种集中换热系统的控制方法，其中所述集中换热系统包括控制阀、主路和多个支路，多个支路并联设置，所述主路与每一个所述支路能够连通，所述主路设有液泵和换热器件，所述支路包括并联的至少一个第一支路和至少一个第二支路，每一个所述第一支路设有第一换热部件，每一个所述第二支路设有第二换热部件和加热器件，所述第二换热部件和加热器件串联设置；
6.所述控制方法包括：
7.获取所述支路上两侧的温度差值即温差t；当所述温差t大于第一预设温度差值t1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度增大；当所述温差t小于第二预设温度差值t2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度减小，其中，t1》t2；
8.或者，获取所述支路上两侧的压力差值即压差p；当所述压差p小于第一预设压力差值p1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度增大；当所述压差p大于第二预设压力差值p2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度减小，其中，p1《p2。
9.本技术中，集中换热系统通过设置多个支路，用于与功率模块换热的第一换热部件和用于与充电终端换热的第二换热部件设置在不同的支路上，通过控制阀控制多个支路与所述主路的连通以形成用于流通流体的回路，同时满足了功率模块和充电终端的换热需求；同时，多个功率模块和多个充电终端共用一套本技术集中换热系统，实现了对散热终端件的统一集中管理，便于管控。
附图说明
10.图1是本技术集中换热系统实施例一的系统图；
11.图2是本技术集中换热系统实施例二的系统图。
具体实施方式
12.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
13.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
14.应当理解，本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个；“多个”表示两个及两个以上的数量。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。
15.如图1至图2所示，本技术集中换热系统包括主路101和多个支路，多个支路并联设置。所述主路101与每一个所述支路能够连通，连通后的所述主路101和所述支路形成用于流通流体的回路。所述主路101设有液泵1和换热器件5，所述支路包括并联的至少一个第一支路102和至少一个第二支路103。每一个所述第一支路102设有第一换热部件2，每一个所述第二支路103设有串联的第二换热部件3和加热器件4，所述第二换热部件3和所述加热器件4串联设置。所述第一换热部件2用于给功率模块进行换热；所述第二换热部件3用于给充电终端进行换热。功率模块是电子元器件设备，是需要进行换热(散热)的对象，功率模块是与第一换热部件2进行换热；充电枪是手持充电终端，既是需要进行换热(散热)的对象，同时也是低温环境下换热(加热)的对象。其中，第一换热部件2包括液冷板，液冷板与功率模块接触。本实施例中，接触可以是直接接触，也可以是间接接触，比如液冷板与功率模块之间设置传热垫等，液冷板位于功率模块的旁侧。
16.本技术集中换热系统通过控制阀控制所述第一支路102和/或所述第二支路103与所述主路101的连通。具体的，请参考图1，在本技术的实施例一中，所述控制阀包括多个截止阀11和多个二通调节阀12；所述二通调节阀12和所述截止阀11串联位于每一个所述支路
上，所述集中换热系统通过所述截止阀11控制该截止阀11所在支路的通断，即，对应支路上的截止阀11打开时，所在支路上的所述第一换热部件2或所述第二换热部件3处于工作状态；所述截止阀11所在的该支路连通即所述第一换热部件2处于工作状态或所述第二换热部件3处于工作状态时，对应的所述二通调节阀12控制该支路的流量大小。可选的，请参考图2，在本技术的实施例二中，所述控制阀包括多通调节阀15，所述多通调节阀15包括与所述主路101连通的进端口以及与所述支路分别连通的多个出端口，所述多通调节阀15控制每一个所述支路的流量有无或大小。
17.请参考图1和图2，每一个所述支路还设有传感器。所述传感器包括第一传感器13和第二传感器14，所述第一传感器13位于靠近所述第一换热部件2或所述第二换热部件3的进口位置，所述第二传感器14位于靠近所述第一换热部件2或所述第二换热部件3的出口位置。
18.在本技术的一实施方式中，所述第一传感器13和所述第二传感器14均是温度传感器。在所述第一支路102中，所述第一传感器13即第一温度传感器用于检测所述第一换热部件2的进口处的供液流体温度，所述第二传感器14即第二温度传感器用于检测所述第一换热部件2的出口处的回液流体温度。两个所述温度传感器的测温探头可以分别浸入到对应位置处的流体中，可以准确地测量到该位置流体的温度数值。在该实施方式中，集中换热系统的控制方法为：获取所述支路上两侧的温度差值即温差t；当所述温差t大于第一预设温度差值t1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度增大；当所述温差t小于第二预设温度差值t2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度减小，其中，t1》t2。具体为：初始设定每条冷却液支管路中供液和回液的温度差值为t℃，当某冷却液支管路的供液和回液的温差大于t1℃时，手动或自动将此支管路上的流量调节阀即二通调节阀12的开度调大，从而使该冷却液支管路的流量增大，使温差减小。当某冷却液支管路的供液和回液的温差小于t2℃时，手动或自动将此支管路上的流量调节阀即二通调节阀12的开度调小，从而使该冷却液支管路的流量减小，使温差增大。其中，t1》t2。即，本技术集中换热系统通过检测进液温度和出液温度的差值去调节流量，使得温差控制在一定范围内。
19.在本技术的另一实施方式中，所述第一传感器13和所述第二传感器14均是压力传感器。在所述第一支路102中，所述第一传感器13即第一压力传感器用于检测所述第一换热部件2的进口处的供液流体压力，所述第二传感器14即第二压力传感器用于检测所述第一换热部件2的出口处的回液流体压力。两个所述压力传感器的测压探头可以分别浸入到对应位置处的流体中，可以准确地测量到该位置流体的压力数值。在该实施方式中，集中换热系统的控制方法为：获取所述支路上两侧的压力差值即压差p；当所述压差p小于第一预设压力差值p1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度增大；当所述压差p大于第二预设压力差值p2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度减小，其中，p1《p2。具体地，初始设定每条冷却液支管路中供液和回液的压力差值为p kpa，当某冷却液支管路的供液和回液的压差小于p1kpa时，手动或自动将此支管路上的流量调节阀即二通调节阀12的开度调大，从而使该冷却液支管路的流量增大，使压差增大。当某冷却液支管路的供液和回液的压差大于p2kpa时，手动或自动将此支管路上的流量调节阀即二通调节阀12的开度调小，从而使该冷却液支管路的流量减小，使压差减小，其中，p1《p2。即，本技术集中换热系统通过检测进液压力和出液压力的差值去调节流量，使得压差控制在一定
范围内。
20.所述主路101还设有储液装置，所述储液装置包括位于所述主路101上的储液箱6，所述储液箱6串联连接在所述换热器件5和所述液泵1之间，用于补充回路中的冷却液。可选的，本技术集中换热系统还包括设于所述储液箱6内的液位计，用于测量流体在所述储液箱6内的液位高度。
21.所述集中换热系统还包括位于所述换热器件5旁的风机7，所述风机7用于输送外部空气与换热器件5进行换热，将传递至所述换热器件5的热量带至外部空气；某一个所述加热器件4开启时，所述风机7关闭。即，制冷模式下，所述风机7是起到对所述换热器件5处的空气与冷却液的加速换热。
22.充电终端，例如充电桩的充电枪，包括充电线缆和枪头，充电线缆和枪头中的接线端子电性连接，第二换热部件3包括管线，管线与充电线缆接触，管线与充电线缆组合成充电枪的枪线。当在低温环境下，充电终端受低温的影响，也会影响充电效率，此外充电枪的枪线受低温的影响，其刚度增加、弯曲性能受到影响，当使用者需要充电时，会增加枪头与待充电设备(比如电动汽车)的对接难度，此时需要启动加热模式，对枪线进行预热，第二换热部件3与枪线内的充电线缆形成线束，并且第二换热部件3与枪线内的充电线缆接触，接触是可以直接接触，也可以间接接触，比如第二换热部件3与充电线缆之间设置换热垫等，由于第二换热部件3与充电线缆换热，第二换热部件3内的流体携带的热量能传递给充电线缆以及包覆在线束外的保护层，使得枪线能够在低温环境下容易弯曲，同时第二换热部件3延伸至枪头内部，也能对枪头进行预热，从而避免充电枪枪头温度过低影响其工作状态和充电时间，另外，在使用者手持枪头的时候不会因为低温影响而冻手甚至冻伤。
23.在一些实施方式中，加热模式下，所述风机7是关闭不工作的，此时的所述换热器件5基本上只有流通作用。即，所述加热器件4仅在加热模式下开启工作；在制冷模式下，所述加热器件4相当于通路，仅具有流通冷却液的作用。
24.在另一些实施方式中，加热模式下，风机7也处于启动状态，即功率模块需要散热，而充电终端需要加热。
25.因此，本技术还涉及一种集中换热系统的控制方法，当某一支路上的散热终端件工作时，
26.获取所述支路上两侧的温度差值即温差t；当所述温差t大于第一预设温度差值t1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度增大；当所述温差t小于第二预设温度差值t2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度减小，其中，t1》t2；
27.或者，获取所述支路上两侧的压力差值即压差p；当所述压差p小于第一预设压力差值p1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度增大；当所述压差p大于第二预设压力差值p2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路101连通的开度减小，其中，p1《p2。
28.本技术集中换热系统的制冷工作原理是：当功率模块和充电终端处于工作状态时由于承载大电流会产生热量，本技术通过一个所述液泵1来驱动冷却液流动，冷却液经过所述第一换热部件2和所述第二换热部件3，带走该功率模块和该充电终端在工作时由于承载大电流产生的热量，然后经所述换热器件5散热或在所述换热器件5散热的基础上经旁侧的
所述风机7加速散热后回到所述储液箱6，如此循环工作，实现对所有工作状态下的功率模块和充电终端进行冷却；制冷模式下，当某功率模块或充电终端不工作时，关闭对应支管路上的截止阀11即可。
29.本技术集中换热系统的加热工作原理是：当冬季环境温度较低时，充电终端的温度也会过低，此时影响其工作状态，降低充电效率，延长充电时间，此外充电线缆的刚性，导致充电线缆弯曲不顺，增加枪头的对接难度，而且枪头温度过低也会导致用户的体验降低，甚至出现冻伤的情况，此外低温环境下充电会影响其工作状态和充电时间，所以需提前对充电终端(包括充电线缆和枪头)进行预热，本技术还是通过一个所述液泵1来驱动冷却液流动，冷却液经过所述第二换热部件3。此时，加热器件4开启，风机7关闭，和功率模块相连接的各个支管路上的截止阀11和二通调节阀12也关闭；冷却液经液泵1驱动流经加热器件4被加热，然后对充电终端进行加热后回到储液箱6，如此循环工作，实现对充电终端的预热，管线延伸至枪头内部，也能对枪头进行预热；加热模式下，当某充电终端不工作时，关闭对应支管路上的截止阀11即可。
30.本技术集中换热系统包括主路101和多个支路，多个支路并联设置。本技术通过控制阀控制多个支路与所述主路101的连通以形成用于流通流体的回路，所述主路101设有用于驱动冷却液的液泵1和用于散热的换热器件5，所述支路包括并联的至少一个第一支路102和至少一个第二支路103，每一个所述第一支路102设有第一换热部件2，每一个所述第二支路103设有第二换热部件3和加热器件4。每一个所述第二支路103上的第二换热部件3和加热器件4串联设置。因此，本技术集中换热系统将所述第一换热部件2和所述第二换热部件3设置在并联的多个支路上，由所述主路101上的液泵1驱动冷却液在回路中流动，从而将支路上的功率模块或充电终端产生的热量带走至换热器件5处与空气换热，实现了制冷模式下对所有支路上的所述第一换热部件2和所述第二换热部件3统一集中管理，当某功率模块或充电终端不工作时，关闭对应支管路上的截止阀11对其不制冷即可。同样的，本技术集中换热系统的加热模式下，将所述功率模块处于不工作状态时，所述充电终端仍然是处于并联的若干个支路上，此时加热器件4工作产生热量对冷却液加热，由所述主路101上的液泵1驱动加热后的冷却液在回路中流动，从而对支路上的充电终端统一集中加热，当某一充电终端不工作时，关闭对应支管路上的截止阀11对其不加热即可。因此，本技术既满足了正常环境下功率模块和充电终端的制冷需求，又满足了低温环境下充电终端的预热需求；不管是制冷模式还是加热模式，多个功率模块和多个充电终端共用一套本技术集中换热系统，实现了对多个功率模块和多个充电终端的统一集中管理，便于管控。
31.以上所述仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术做任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种集中换热系统，其特征在于，包括控制阀、主路和多个支路，多个支路并联设置，所述主路与每一个所述支路能够连通，所述主路设有液泵和换热器件，所述支路包括并联的至少一个第一支路和至少一个第二支路，每一个所述第一支路设有第一换热部件，每一个所述第二支路设有第二换热部件和加热器件，所述第二换热部件和加热器件串联设置；所述集中换热系统具有散热工作状态和加热工作状态，在散热工作状态下或加热工作状态下，所述第一换热部件用于与功率模块进行换热；所述第二换热部件用于与充电终端进行换热；所述控制阀控制所述第一支路和/或所述第二支路与所述主路的连通。2.如权利要求1所述的集中换热系统，其特征在于，所述第一支路和第二支路中的至少一者设有所述控制阀，所述控制阀包括二通调节阀，所述二通调节阀串联于所在支路；在散热工作状态或加热工作状态下，所述集中换热系统通过所述二通调节阀控制该二通调节阀所在支路中流通流体的流量大小；所述控制阀还包括截止阀，所述截止阀串联于所在支路，所述集中换热系统通过所述截止阀控制该截止阀所在支路的通断。3.如权利要求1所述的集中换热系统，其特征在于，所述控制阀包括多通调节阀，所述多通调节阀包括与所述主路连通的进端口以及与所述支路分别连通的多个出端口，在散热工作状态或加热工作状态下，所述多通调节阀控制每一个所述支路的流量有无或大小。4.如权利要求3所述的集中换热系统，其特征在于，所述加热器件设置于二通调节阀的出口端和第二换热部件的进口端之间；所述第一换热部件包括液冷板，所述液冷板与功率模块接触，所述液冷板位于功率模块的旁侧，所述第二换热部件包括管线，所述充电终端包括充电线缆，所述管线与充电线缆接触；所述充电终端还包括枪头，所述管线延伸至所述枪头中。5.如权利要求1所述的集中换热系统，其特征在于，每一个所述支路还设有传感器，所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器位于靠近所述第一换热部件或所述第二换热部件的进口位置，所述第二传感器位于靠近所述第一换热部件或所述第二换热部件的出口位置。6.如权利要求5所述的集中换热系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为温度传感器；或者，所述第一传感器和第二传感器均为压力传感器。7.如权利要求1所述的集中换热系统，其特征在于，所述主路还设有储液装置，所述储液装置包括位于所述主路上的储液箱，所述储液箱串联连接在所述换热器件和所述液泵之间。8.如权利要求7所述的集中换热系统，其特征在于，所述储液装置还包括设于所述储液箱内的液位计，用于测量流体在所述储液箱内的液位高度。9.如权利要求1所述的集中换热系统，其特征在于，所述集中换热系统还包括风机，所述风机设置于所述换热器件旁，所述风机用于输送外部空气与所述换热器件进行换热；当某一个所述加热器件开启时，所述风机关闭。10.一种集中换热系统的控制方法，其中所述集中换热系统包括控制阀、主路和多个支
路，多个支路并联设置，所述主路与每一个所述支路能够连通，所述主路设有液泵和换热器件，所述支路包括并联的至少一个第一支路和至少一个第二支路，每一个所述第一支路设有第一换热部件，每一个所述第二支路设有第二换热部件和加热器件，所述第二换热部件和加热器件串联设置；其特征在于，所述控制方法包括：获取所述支路上两侧的温度差值即温差t；当所述温差t大于第一预设温度差值t1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度增大；当所述温差t小于第二预设温度差值t2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度减小，其中，t1>t2；或者，获取所述支路上两侧的压力差值即压差p；当所述压差p小于第一预设压力差值p1时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度增大；当所述压差p大于第二预设压力差值p2时，调节所述控制阀使所述支路与所述主路连通的开度减小，其中，p1<p2。

技术总结
本申请公开了一种集中换热系统，包括控制阀、主路和多个支路。多个支路并联设置，主路与每一个支路能够连通，连通后的主路和支路形成用于流通流体的回路。主路设有液泵和换热器件，支路包括并联的至少一个第一支路和至少一个第二支路。每一个第一支路设有第一换热部件，每一个第二支路设有第二换热部件和加热器件。第二换热部件和加热器件串联设置。集中换热系统还具有散热工作状态和加热工作状态。在散热工作状态下或加热工作状态下，第一换热部件用于与功率模块进行换热，第二换热部件用于与充电终端进行换热，控制阀控制第一支路和/或第二支路与主路的连通。本申请实现了对多个功率模块和多个充电枪的统一集中管理，减小了占用的空间。占用的空间。占用的空间。


技术研发人员：张佩兰 尹斌 请求不公布姓名 请求不公布姓名
受保护的技术使用者：杭州三花研究院有限公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/9/25