一種充電樁系統防凝露解決方案

張軍濤，王 立，賈淑文

（1.西安特銳德智能充電科技有限公司，西安 710000；2.西安銳智翼電子科技有限公司，西安 710000）

充電樁系統帶電部分或者對凝露敏感的器件在正常上電或者工作時，不能有凝露；或者少量凝露的存在不影響系統正常運行。本設計模塊適用于直流模塊，單樁、總控箱防凝露設計。已經通過實驗驗證，充分在驗證了方案的可行性。

1 凝露的機理及危害

1.1 凝露的機理

空氣的成分可以看作由絕干空氣、水汽、塵埃三部分組成。絕度濕度是指單位空氣在一定環境溫度及壓力下所含水汽的質量。飽和濕度是指單位空氣在該條件下所能包含的最大水汽質量。環境溫度越高，空氣中所能包含的水汽越多，飽和濕度越大。絕對濕度與飽和濕度的比值為相對濕度。如果保持空氣的濕度而降低環境溫度，當環境溫度低至該濕度的露點溫度時，水蒸氣的分壓力達到對應于此時環境溫度的飽和壓力，該條件下的空氣中水汽達到飽和。如果再進一步降低空氣溫度，水汽就會從空氣中冷凝析出形成“露滴”，這種現象稱為凝露。

含有水蒸氣的空氣的飽和溫度稱為露點溫度。

凝露是否發生取決于柜外環境溫度、柜內溫度、相對濕度、露點溫度。

1.2 凝露的危害

（1）模塊內部凝露嚴重可導致短路炸機。

（2）輸出端子凝露易銹蝕，導致接觸不良，影響設備性能。

2 防凝露原理及方案

2.1 防凝露原理

由以上凝露發生的機理，可以得出：

（1）只要破壞凝露形成的兩個條件，溫度和濕度中的任何一個，凝露都不會發生。

（2）凝露的產生與四個因素相關：環境溫度、環境濕度、設備表面溫度、設備表面溫度與環境溫度的差值。

核心原理就是：加熱、除濕。

2.2 常見防凝露方案

（1）常見方法優缺點對比

方法 優點 缺點 方案自然通風法 簡單，無需電源，免維護 效果有限強制通風法 除濕效果明顯 風扇噪音大，高濕天氣易將濕氣帶入柜內電除濕法 體積小，功耗低，無噪聲 成本高，空間大或濕度大時效果有限空調、除濕機、半導體冷凝除濕干燥劑法 簡單易用 干燥劑易飽和，需及時更換，維護成本高電加熱法 簡單，效果顯著 需配置電源及投切裝置，電力損耗大加熱器+風扇；帶風扇的加熱器；加熱板結構（涂敷保溫材料） 簡單，無需電源，免維護 效果有限

（2）擬采用方案

針對單樁直通風特點，本設計采用溫濕度傳感器+加熱器+風扇。

3 防凝露策略及選型

3.1 防凝露策略

（1）在判斷相對濕度邏輯上，要結合當地環境溫度變化的情況設定啟閾值。如果當地環境溫度變化較大時，相對濕度調低一些如60%；如果當地環境溫度變化較小時，相對濕度閾值應調高些如75%。

濕度60%時，環溫與露點溫差約7℃，即環溫下降7℃以上才會凝露。

濕度75%時，環溫與露點溫差約4℃，即環溫下降4℃以上就會凝露。

（2）在判斷溫度邏輯上，要結合當地環境溫度變化的情況設定啟閾值。如果當地晝夜環境溫度變化較大或者時段的低溫啟動值提高至10～15℃；如果當地環境溫度變化較小時，＜0℃開啟加熱，5℃停止加熱。

（3）在極寒天氣如環溫＜-25℃（根據機柜中溫度敏感器件的最低運行溫度確定）時，待機時開啟加熱功能，確保機柜中每個器件都工作在器要求的環境范圍內。

3.2 加熱、控制器件選型指導

（1）溫濕度控制器

功能要求：溫度、濕度根據要求可手動設置。

安裝位置：溫度敏感性器件附近，易凝露器件附近。

（2）加熱裝置

加熱器裝置采用熱管+風扇形式，成本低，設計安裝靈活。

加熱功率：一般情況下，0.5m3空間用150W加熱器的溫升為1℃/2.7min，1.1m3空間用150W加熱器的溫升為1℃/12.7min。

安裝位置：待加熱器件附近處，一般安裝在柜子底部。盡量使熱風比較緩慢加熱內部，熱風量，風扇不易太大，否則可能會導致二次凝露。

（3）風扇

選用700VPDU用風扇，風扇供電電壓額定12V。

4 系統凝露實驗

實驗室用溫箱模擬凝露實驗，按以下標準實驗。GBT2423.4-2008 電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12h＋12h循環）。25℃，RH=95%升到55℃，RH=95%用3小時，3小時后時刻是凝露最嚴重時刻，此時查看凝露狀況，及上電測試。

單樁模擬凝露實驗：待機工況下，交變濕熱，查看凝露位置及凝露程度。實驗結果如下，凝露位置：前門板處直流接觸器及連接銅排，塑殼斷路器上有少許凝露；防雷器及空開有；電表沒有，液晶顯示屏沒有，液晶小電路板沒有；模塊外殼沒有，風機上沒有；前柜門內側沒有，后柜門內側沒有。

5 結束語

綜上所述：單樁在待機工況下，無加熱器時，系統機柜部分凝露嚴重。在采用了本設計方案后可以有效解決凝露問題。