车载充电装置、车辆和车载充电装置的控制方法与流程

2021-02-03 16:02:26|

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本申请涉及于汽车设备领域，更具体而言，涉及一种车载充电装置、车辆和车载充电装置的控制方法。

背景技术：

目前，电动汽车快速普及，电动汽车通过充电端口为车载电池充电过程中，充电插座存在电阻，充电插座中的金属导体随温度升高导电率变差，影响充电效率。在相关技术中，使用液冷却的方法对充电插座进行冷却，需在线缆中布置液冷管道造成线缆变粗，而线缆弯曲也可能造成管道弯折堵塞或破损污染线束，并且冷却温度受限于冷却液温度。

技术实现要素：

本申请实施方式提供了一种载充电装置、车辆和车载充电装置的控制方法。

本申请实施方式的一种车载充电装置包括半导体制冷片和插座，所述半导体制冷片包括相背的制热面和制冷面。所述插座连接在所述制冷面上。

本申请实施方式的车载充电装置将半导体制冷片和插座设计为一体，插座连接在制冷面上，制冷面可以冷却插座，使得半导体制冷片可以在车载充电装置充电时为其降温，使得车载充电装置有更好的导电率，从而提高充电功率，避免在线缆中布置冷却管道，优化车载充电装置结构。

在某些实施方式中，所述插座包括充电电极和导热元件，所述充电电极设置在所述导热元件上，所述导热元件连接在所述制冷面上。

在某些实施方式中，所述导热元件包括连接部和与所述连接部连接的筒状部，所述充电电极设置在所述筒状部的内壁上。

在某些实施方式中，所述插座包括套设在所述筒状部上的壳体。

在某些实施方式中，所述车载充电装置包括与所述充电电极连接的温度传感器，所述温度传感器被构成检测所述充电电极的温度。

在某些实施方式中，所述车载充电装置包括设置在所述半导体制冷片背离所述插座的一侧的散热组件，所述散热组件被构成对所述制热面进行散热。

在某些实施方式中，所述散热组件包括散热元件和风扇，所述散热元件连接所述制热面和所述风扇。

在某些实施方式中，所述散热元件包括基板和设置在所述基板上的多个散热片，所述基板设置在所述制热面上，所述风扇设置在所述散热片上。

本申请实施方式的一种车辆包括车身和上述任一实施方式的车载充电装置，所述车载充电装置设置在所述车身。

本申请实施方式的车辆中，插座连接在制冷面上，制冷面可以冷却插座，使得半导体制冷片可以在车载充电装置充电时为其降温，使得车载充电装置有更好的导电率，从而提高充电功率，避免在线缆中布置冷却管道，优化车载充电装置结构。

本申请实施方式的一种车载充电装置的控制方法包括：获取插座的温度，所述插座设置在半导体制冷片的制冷面上；根据所述插座的温度控制所述半导体制冷片的运行功率。

在某些实施方式中，所述控制方法包括：根据所述插座的温度控制风扇的运行功率，所述风扇设置在所述半导体制冷片的制热面对应的一面。

在某些实施方式中，所述插座包括充电电极和导热元件，所述充电电极设置在所述导热元件上，所述导热元件连接在所述制冷面上。所述获取插座的温度包括：获取所述充电电极的温度；将所述充电电极的温度作为所述插座的温度。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的车载充电装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式的车辆的结构示意图；

图3是本申请实施方式的车载充电装置的控制方法的流程示意图；

图4是本申请实施方式的车载充电装置的控制方法的另一流程示意图。

主要元件符号说明：

车辆1000；

车载充电装置100、半导体制冷片200、制热面210、制冷面220、插座300、充电电极310、导热元件320、连接部321、筒状部322、壳体330、温度传感器400、散热组件500、散热元件510、基板511、散热片512、风扇520、车身1100。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本申请实施实施方式的一种车载充电装置100包括半导体制冷片200和插座300，半导体制冷片200包括相背的制热面210和制冷面220。插座300连接在制冷面220上。

本申请实施方式的车载充电装置100将半导体制冷片200和插座300设计为一体，插座300连接在制冷面220上，制冷面220可以冷却插座300，使得半导体制冷片200可以在车载充电装置100充电时为其降温，使得车载充电装置100有更好的导电率，从而提高充电功率，避免在线缆中布置冷却管道，优化车载充电装置100结构。

具体地，本申请实施方式的车载充电装置100尤其适用于大功率的充电方案中，例如适用于对电动汽车的电池包充电的方案。

在实际使用过程中插座300与外接插头配合使用，插头可以通过插座300向车辆输送电能量。在电能量输送过程中，由于插座300与外接插头自身的电阻与插座300与外接插头之间的接触电阻，会使得输送电能量过程中会出现能量的损耗，部分电能量会转化为热能。

插座300与外接插头热能集聚，使得插座300与外接插头温度升高、阻值升高，而金属导体随温度升高导电率变差，进而使得插座300充电效率降低。因此，需要将充电过程中，制冷面220可以冷却插座300，从而使充电电极310降到较低温度，保证插座300与外接插头要良好的导电率。

半导体制冷片200可以作为一个热传递的工具，将制冷面220一侧的热量通过能量转化方式，被搬运到制热面210，并在制热面210散发。半导体制冷片200可以由车载低压电源提供电力，半导体制冷片200由一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成热电偶对，热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移。电流在n型半导体材料与p型半导体材料之间流动的过程中，使得半导体制冷片200一端吸收热量形成冷端，即制冷面200，半导体制冷片200另一端释放热量形成热端，即制热面210。插座300连接在制冷面220上，将插座300产生的热量传递到制冷面220上，制冷面220与制热面210相互配合，将热量转移动制热面210释放，从而保证插座300处于较低温度状态。

半导体制冷片200热传递的本质是半导体制冷片200在外加电场的作用下，n型半导体自由电子是多数载流子，空穴是受热激发形成少数载流子，p型半导体空穴是多数载流子，电子是受热激发形成少数载流子。载流子运动的方向与热能传递方向一致。通电后多数载流子从制冷面220吸收热量传到制热面210。

请参阅图1，在某些实施方式中，插座300包括充电电极310和导热元件320，充电电极310设置在导热元件320上，导热元件320连接在制冷面220上。

如此，保证充电电极310产生的热量可以通过导热元件320散发出来，然后被制冷面220冷却。

具体地，充电电极310可以为金属导体，保证插座300可以与外界电能量的传递。在本申请实施方式中，对充电电极310的材料不做限定，可以是金属材料、合金材料，也可以是其他导电复合材料，满足需求即可。

充电电极310可以呈一个圆筒状，充电电极310内包括一个可以插接外接插头的容置空间311，容置空间311形状与外接插头一致，可以为圆形也可以为矩形，保证外接插头可以插接在充电电极310内。在外接插头插在充电电极310时，外接插头与充电电极310内的容置空间311形状相似，有较大的接触面接，保证了电能量的快速传递。

需要指出的是，导热元件320可以为不导电的绝缘材料，并且需要具有良好的导热性。充电电极310和导热元件320可以通过胶体连接固定，当然胶体也需要具有良好的导热性。在本申请实施方式中，导热元件320可以使用绝缘导热陶瓷，可以将充电电极310产生的热量传递出去，还可以避免充电电极310裸露在外产生安全问题。既保证了插座300的绝缘导热性，又提高了插座300的材料强度和安全性。并且绝缘导热陶瓷工艺复杂度相对较低，保证了导热元件320工作稳定。

另外，由于半导体制冷片200持续制冷，容易导致制冷面220一端所在的空间出现凝露，因此导热元件320紧密包裹充电电极310，避免充电电极310裸露在外，导致凝露接触充电电极310造成短路损坏电路元件。

请参阅图1，在某些实施方式中，导热元件320包括连接部321和筒状部322，筒状部322与连接部321连接，充电电极310设置在筒状部322的内壁上。

如此，在保证导热元件320传递热量的前提下，还可以提升插座300的结构稳定性。

具体地，筒状部322与连接部321为筒状部322的不同部分，或者说，筒状部322和连接部321为一体结构。筒状部322呈圆筒状，保证与充电电极310尽可能大面积贴合，使得充电电极310产生的热量可以通过筒状部322快速传递到连接部321。半导体制冷片200的制冷面220又与连接部321贴合，连接部321又将热量传递到制冷面220上，从而降低充电电极310的温度。

连接部321与半导体制冷片200也可以通过胶体连接，胶体需要具有良好的导热性。连接部321自筒状部322的一端沿筒状部321的径向向外延伸。连接部321可以呈围绕筒状部322的圆环状，也可以为形成在筒状部322上的一个或多个凸块。

请参阅图1，在某些实施方式中，插座300包括壳体330，壳体330套设在筒状部322上。

如此，壳体330提高了插座300的强度，避免插座300的损坏。

具体地，壳体330也为圆筒状，保证壳体330可以嵌套在筒状部322上，起到保护插座300的作用。壳体330可以通过卡扣结构与筒状部322固定，壳体330还可以使用胶体与筒状部322固定，保证壳体330在筒状部322上套设固定，避免壳体330从筒状部322脱落。

壳体330可以使用绝缘塑料，使得壳体330也具有绝缘的效果，进一步提高安全性。另外，使用绝缘塑料可以提高壳体330强度，从而提高了插座300整体的强度，抵御外界环境的冲击和振动，保证用户使用安全。

另外，壳体330还可以采用绝热的形成，这样可以防止用户接触到壳体330而被没有充分冷却的插座300烫伤。

请参阅图1，在某些实施方式中，车载充电装置100包括温度传感器400，温度传感器400与充电电极310连接，温度传感器400被构成检测充电电极310的温度。

如此，温度传感器400可以检测充电电极310的温度，避免充电电极310过热造成导电率下降。

具体地，温度传感器400可以使用胶体粘结在容置空间311底部，在外接插头插入容置空间311时，外接插头侧面与充电电极310接触，外接插头顶部与充电电极310底部不接触，留有一个放置空间用于放置温度传感器400，如此既可以准确测量充电电极310的温度，又能避免温度传感器400阻碍外接插头插入容置空间311。

在某些实施方式中，温度传感器400可以是接触式温度传感器，温度传感器400直接接触充电电极310，将测得的温度传递回汽车系统。

在某些实施方式中，温度传感器400还可以是非接触式温度传感器，避免充电电极310高电压损坏温度传感器400。

请参阅图1，在某些实施方式中，车载充电装置100包括散热组件500，散热组件500设置在半导体制冷片200背离插座300的一侧，散热组件500被构成对制热面210进行散热。

如此，散热组件500使得半导体制冷片200的制热面210释放的热量更快散发到外界环境中，保证制热面210持续释放热量。

具体地，半导体制冷片200包括相背的制热面210和制冷面220，半导体制冷片200是通过电流的流动完成热能的搬运。当半导体制冷片200逐渐将热量从制冷面220搬运到制热面210时，相背的制热面210和制冷面220所在的空间的温差逐渐增大，背的制热面210和制冷面220所在的空间之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。

当制热面210和制冷面220达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时制热面210和制冷面220的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，就可以采取散热组件500等方式降低制热面210的温度来实现。半导体制冷片200的制热面210和制冷面220的温差可以达到40～65℃之间，如果通过散热组件500主动散热的方式来降低制热面210温度，那制冷面220温度也会相应的下降，从而使插座300达到更低的温度。

请参阅图1，在某些实施方式中，散热组件500包括散热元件510和风扇520，散热元件510连接制热面210和风扇520。

如此，散热元件510和风扇520配合共同降低制热面210温度。

具体地，散热元件510可以通过卡扣结构或胶体与制热面210和风扇520连接。散热元件510可以具有相同的形状，保证与制热面210的贴合，使得制热面210释放的热量快速被散热元件510吸收。风扇520通过叶片转动产生气流直接吹向散热元件510，使得散热元件510热量被空气带走温度下降。风扇520还可以通过叶片转动产生气流，使得制热面210和散热元件510所在空间与外界环境形成气流交换。在某些实施方式中，还可以使用的液冷方式对半导体制冷片200的制热面210进行冷却。

请参阅图1，在某些实施方式中，散热元件510包括基板511和散热片512，基板511上设置有多个散热片512，基板511设置在制热面210上，风扇520设置在散热片512上。

如此，使得制热面210释放的热量通过基板511和散热片512更快散发到外界环境中。

具体地，基板511与制热面210直接贴合，通过热传导的方式吸收制热面210的热量，并将热量传递给散热片512上。散热片512可以是多个并列排布的片状，如此可以增大散热元件510与空气的接触面积，从而将散热片512上的热量散发到空气中。散热片512上设置有风扇520，风扇520叶片旋转产生气流，带走散热片512之间的空气，使得外界环境中温度较低的空气进入，从而保证了散热片512持续向空气散热。

请参阅图1和图2，本申请实施方式的一种车辆1000包括车身1100和上述任一实施方式的车载充电装置100，车载充电装置100设置在车身1100。

本申请实施方式的汽车1000不限定种类，可以为纯电动汽车，也可以为混合动力汽车，只需汽车1000安装有上述任一实施方式的车载充电装置100即可。

请参阅图1和图3，本申请实施方式的一种车载充电装置100的控制方法包括：

s110，获取插座300的温度，插座300设置在半导体制冷片200的制冷面220上。

s120，根据插座300的温度控制半导体制冷片200的运行功率。

具体地，在步骤s110中，温度传感器400获取充电电极310的温度，并将温度传感器400检测的信息传输回车辆1000系统中，车辆1000系统包括一个处理器，处理器用于处理温度传感器400传输回的温度信息，并通过控制与插座300连接的半导体制冷片200达到控制插座300温度的效果。

在步骤s120中，处理器可以控制半导体制冷片200的运行功率，使得插座300保持一个较低的温度范围。例如，制冷面220的温度可以达到0℃以下，并且半导体制冷片200按照一定的功率工作，使得制冷面220的温度始终维持在这个范围内。

示例性地，半导体制冷片200的运行功率可以包括多个不同的功率档位，例如，在充电开始时，插座300所在的环境温度高于设定的温度范围，半导体制冷片200以冷却功率运行。冷却功率可以将制冷面220的温度降到0℃以下，然后半导体制冷片200以额定功率运行，额定功率可以维持制冷面220的温度，从而保证插座300的温度范围。

请参阅图1和图3，在某些实施方式中，控制方法包括：

s130，根据插座300的温度控制风扇520的运行功率，风扇520设置在半导体制冷片200的制热面210对应的一面。

如此，保证风扇520的运行功率同半导体制冷片200的运行功率协同工作，以保证插座300维持在一个温度范围内。

在步骤s130中，控制插座300温度需要半导体制冷片200和风扇520协同工作，半导体制冷片200和风扇520都可以有一个额定功率，按照额定功率工作，可以将插座300温度维持在一个设定范围内。

示例性地，在充电过程中插座300可能出现温度波动，温度传感器400在检测到充电电极310的温度较高，超出了设定的充电温度范围，充电电极310的导电率较差。温度传感器400将温度信息传回车辆1000处理器中，处理器分析并控制半导体制冷片200和风扇520的运行功率增大，半导体制冷片200和风扇520制冷能力更强，直到充电电极310的温度回到设定范围。温度传感器400再次检测到充电电极310，并将温度信息传回车辆1000处理器中，处理器分析并控制半导体制冷片200和风扇520的运行功率恢复正常额定功率。

请参阅图1和图4，在某些实施方式中，插座300包括充电电极310和导热元件320，充电电极310设置在导热元件320上，导热元件320连接在制冷面220上。获取插座300的温度(步骤s110)包括：

s111，获取充电电极310的温度。

s112，将充电电极310的温度作为插座300的温度。

如此，可以通过只检测充电电极310温度代表插座300温度。

具体地，在步骤s111和步骤s112中，充电电极310是插座300的核心元件，控制插座300温度范围是为了保证充电电极310有一个较低的温度，进而提高充电电极310的充电效率。因此，温度传感器400检测充电电极310的温度即可。

在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

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