关键词：直流充电桩;;温度场;;功率模块;;气流场;;散热
摘 要：伴随着我国电动汽车行业的快速发展,电动汽车充电桩等基础设施也在快速发展。直流充电桩作为新能源电动汽车充电的一种终端设备,其功能相当于加油站内的加油机。随着直流充电桩功率等级的提升,整个充电桩内散热量越来越多,加上充电桩空间和充电服务位置空间有限,对充电桩的散热有更大难度。近年来曾出现过大功率直流充电桩发生烧毁的事故,其中充电桩系统散热不充分影响功率模块内电子器件异常工作是很重要的一个方面。为了减少故障,提高设备的安全可靠性,保障充电安全可靠和设备的长期稳定使用,必须在直流充电桩设计过程中对其进行散热分析。本文以150kW和90kW电动汽车直流充电桩两种不同实际要求为例,借助电子计算机,对其进行温度场和气流场的分析研究。首先,根据传热学基本理论,对直流充电桩的传热进行理论分析,在此基础上,计算直流充电桩热稳态下的体积功率密度和热流密度,并确定了最佳的散热系统的冷却方式。依据计算结果,确定了直流充电桩的通风量和系统散热风扇型号。其次,利用热分析软件对150kW电动汽车直流充电桩进行热分析,得出了充电桩的温度场和气流场分布规律。再次,根据150kW电动汽车直流充电桩热场分布规律,提出改进散热风道方案;通过改进风扇位置、功率模块位置及进风口风量,实现了改进通风系统的目的,并有效地降低了系统的最高温度。改进后的模型每个功率模块最大温度之差得到降低,各功率模块内部热源的温度场分布有很好的一致性。同时也为改善大功率直流充电桩的散热设计提供一定的理论参考。最后,本文对现场使用的90kW电动汽车直流充电桩进行了热场仿真,得出了充电桩的温度场和气流场分布规律。鉴于该批产品目前已经投产,因此只在原有产品结构基础上做适当改进,主要是通过改进散热风道方案,从而完善直流充电桩的散热性能。仿真分析结果表明:改进散热风道方案可以有效地降低充电桩内的温度。同时通过实验验证了仿真结果的正确性。同时证明了本文提出的方法在工程应用中的可行性和有效性。
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