以低温制冷机组为冷源的充电电缆气体循环冷却方法与流程

本发明涉及电动汽车直流充电站中充电电缆冷却的技术领域，特别是以低温制冷机组为冷源的充电电缆气体循环冷却方法。

背景技术：

目前，随着能源和环保的要求，电动汽车的普及不断扩大，对汽车充电的要求也越来越高。传统的充电电缆受发热的影响，不带冷却系统，充电电流较低，充电时间长，而且当电缆温度超过使用温度时，必须停止充电，待冷却后方可继续充电。目前市场上充电有快充和慢充两种方式，快充一般时间在1~2个小时，慢充一般时间在5~8个小时，大大降低了使用者的接受度，严重影响了电动汽车的推广和普及，因此要求充电枪必须能实现快速充电。则提高充电电流是必然，大功率充电枪及电缆，充电电流很大，会在短时间内产生更多的热量，使导体温度迅速升高，因此对充电电缆的冷却，是充电电缆实现快速充电的保障。

目前国内、国际上正在研发的方法是用低温冷却液冷却，尚未普及市场。由于在使用过程中经常扭转、碰撞，甚至是碾压，冷却液冷却方式还存在如下问题：

（1）水溶液导电性：蒸馏水水溶液理论状态是不导电，但是在安装、流动过程中难免会有杂质混入，这样触电、短路就存在潜在隐患。

（2）安全隐患：冷却液若发生泄漏可能会发生触电、火灾、短路、过载等潜在隐患。必须有相应的应急预案、消防与报警装置等控制系统，增加了人力和物力成本。

（3）使用寿命：导体长期浸泡在冷却液中而且在强电流的作用下，存在腐蚀加剧、电阻变化等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高充电电缆的充电电流，可将普通充电时间缩短至5~10分钟内，实现快速充电；并解决冷却液冷却存在的安全隐患、使用寿命等问题，确保充电电缆长期安全、稳定运行的以低温制冷机组为冷源的充电电缆气体循环冷却方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：以低温制冷机组为冷源的充电电缆气体循环冷却方法，该方法采用间接式循环冷却系统进行冷却充电电缆，所述间接式循环冷却系统包括低温制冷机组、蒸发器、补气装置b、进气控制阀、自封式快速接头i、自封式快速接头ii、充电电缆、循环压缩机、空冷器、中间换热器、冷却液循环泵和冷却液储罐，所述蒸发器设置于低温制冷机组内，所述充电电缆内敷设有冷却管，所述中间换热器内设置有管道i和管道ii，冷却液储罐的出液口处连接有冷却液循环泵，冷却液循环泵的排液口与管道i的上端口连接，管道i的下端口与蒸发器的入口端连接，蒸发器的出口端与冷却液储罐的入口端连接；所述循环压缩机的出口端与空冷器的入口端连接，空冷器的出口端与管道ii的下端口连接，管道ii的上端口与冷却管的入口端之间顺次连接有进气控制阀和自封式快速接头i，冷却管的出口端与循环压缩机的入口端之间连接有自封式快速接头ii；所述补气装置b的出口端与管道ii的下端口连接，所述补气装置b为氮气瓶或干空气气瓶，所述氮气瓶或干空气气瓶的出口端与管道ii的下端口连接，该方法包括以下步骤：

s1、打开低温制冷机组和冷却液循环泵，低温制冷机组消耗电能产生冷量，冷量使蒸发器内温度降低，而冷却液循环泵将冷却液储罐中的冷却液抽出并从管道i的上端口泵入管道i中；

s2、在冷却液循环泵的泵压下，冷却液从蒸发器的入口端进入蒸发器中，蒸发器与冷却液发生热交换，从而使冷却液温度从-38℃降至-42℃；

s3、温度为-42℃的冷却液在泵压下返回到冷却液储罐中，随后冷却液循环泵又将，温度为-42℃的冷却液泵入到管道i中；

s4、打开氮气瓶上的开关阀门，氮气瓶内的氮气在气压下进入管道ii中，管道ii内的氮气与管道i内的冷却液发生热交换，从而使氮气温度从-5℃~65℃降至-35℃，在气压下温度为-35℃的氮气依次经进气控制阀、自封式快速接头i进入冷却管中，冷却管与充电电缆发生热交换，充电电缆被低温氮气冷却，而氮气吸收充电电缆的发热量后升温至-5℃~40℃；

s5、氮气进入循环压缩机内，循环压缩机将氮气增压至0.8mpa，增压后进入空冷器内，空冷器将氮气冷却至65℃以下，最后回到蒸发器完成循环。

管道i和管道ii相互平行设置。

本发明具有以下优点：

（1）、本发明解决充电电缆的快速充电问题，可将普通充电时间从1~2个小时缩短至5~10分钟内，实现快速充电；

（2）、氮气或干空气是洁净的气体，即使泄露也不污染环境；氮气或干空气均不导电，即使泄露也不存在触电、火灾等安全隐患；氮气或干空气在所处环境下，对冷却铜管、绝缘材料、导电金属均无腐蚀性，提高了使用寿命；确保电缆长期安全、稳定运行，为实现快速充电提供充分保障；

（3）、对较大规模充电站，可充分利用电网谷价电，谷段时低温制冷机组满负荷制冷并将冷量储存在冷罐中以供充电时使用，不仅节约运行费用，而且可减少制冷机组的装机容量；

（4）、工艺系统实现自动控制，不需要人为监守；

（5）、实现大功率快速充电，促进电动汽车的推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，以低温制冷机组为冷源的充电电缆气体循环冷却方法，该方法采用间接式循环冷却系统进行冷却充电电缆，所述间接式循环冷却系统包括低温制冷机组1、蒸发器2、补气装置b14、进气控制阀4、自封式快速接头i5、自封式快速接头ii12、充电电缆6、循环压缩机7、空冷器8、中间换热器9、冷却液循环泵10和冷却液储罐11，所述蒸发器2设置于低温制冷机组1内，所述充电电缆6内敷设有冷却管13，所述中间换热器9内设置有管道i15和管道ii16，管道i15和管道ii16相互平行设置，冷却液储罐11的出液口处连接有冷却液循环泵10，冷却液循环泵10的排液口与管道i15的上端口连接，管道i15的下端口与蒸发器2的入口端连接，蒸发器2的出口端与冷却液储罐11的入口端连接；所述循环压缩机7的出口端与空冷器8的入口端连接，空冷器8的出口端与管道ii16的下端口连接，管道ii16的上端口与冷却管13的入口端之间顺次连接有进气控制阀4和自封式快速接头i5，冷却管13的出口端与循环压缩机7的入口端之间连接有自封式快速接头ii12；所述补气装置b14的出口端与管道ii16的下端口连接，所述补气装置b14为氮气瓶或干空气气瓶，所述氮气瓶或干空气气瓶的出口端与管道ii16的下端口连接，如图1所示，该方法包括以下步骤：

s1、打开低温制冷机组1和冷却液循环泵10，低温制冷机组1消耗电能产生冷量，冷量使蒸发器2内温度降低，而冷却液循环泵10将冷却液储罐11中的冷却液抽出并从管道i15的上端口泵入管道i15中；

s2、在冷却液循环泵10的泵压下，冷却液从蒸发器2的入口端进入蒸发器2中，蒸发器2与冷却液发生热交换，从而使冷却液温度从-38℃降至-42℃；

s3、温度为-42℃的冷却液在泵压下返回到冷却液储罐11中，随后冷却液循环泵10又将，温度为-42℃的冷却液泵入到管道i15中；

s4、打开氮气瓶上的开关阀门，氮气瓶内的氮气在气压下进入管道ii16中，管道ii16内的氮气与管道i15内的冷却液发生热交换，从而使氮气温度从-5℃~65℃降至-35℃，在气压下温度为-35℃的氮气依次经进气控制阀4、自封式快速接头i5进入冷却管13中，冷却管13与充电电缆6发生热交换，充电电缆6被低温氮气冷却，而氮气吸收充电电缆6的发热量后升温至-5℃~40℃；因此解决了传统使用冷却液冷却存在的安全隐患，使用寿命短等问题，该方法有效确保了充电电缆长期安全、稳定运行

s5、氮气进入循环压缩机7内，循环压缩机7将氮气增压至0.8mpa，增压后进入空冷器8内，空冷器8将氮气冷却至65℃以下，最后回到蒸发器2完成循环。

上面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来组合和设计，以适应各种不同的工况需求。因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定的实施例。凡基于本发明所做的任何改动或变型，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”、“连接”等应做广义理解，例如“连通”、“连接”，可以是焊接连接，也可以是卡套连接，也可以是螺纹连接，也可以是法兰连接。