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(tǒng)帶電部分或者對(duì)凝露敏感的器件在正常上電或者工作時(shí)，不能有凝露；或者少量凝露的存在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)模塊適用于直流模塊，單樁、總控箱防凝露設(shè)計(jì)。已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，充分在驗(yàn)證了方案的可行性。

1 凝露的機(jī)理及危害

1.1 凝露的機(jī)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(huán)境溫度及壓力下所含水汽的質(zhì)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(zhì)量。環(huán)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(duì)濕度與飽和濕度的比值為相對(duì)濕度。如果保持空氣的濕度而降低環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低至該濕度的露點(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣的分壓力達(dá)到對(duì)應(yīng)于此時(shí)環(huán)境溫度的飽和壓力，該條件下的空氣中水汽達(dá)到飽和。如果再進(jìn)一步降低空氣溫度，水汽就會(huì)從空氣中冷凝析出形成“露滴”，這種現(xiàn)象稱為凝露。

含有水蒸氣的空氣的飽和溫度稱為露點(diǎn)溫度。

凝露是否發(fā)生取決于柜外環(huán)境溫度、柜內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度。

1.2 凝露的危害

（1）模塊內(nèi)部凝露嚴(yán)重可導(dǎo)致短路炸機(jī)。

（2）輸出端子凝露易銹蝕，導(dǎo)致接觸不良，影響設(shè)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(fā)生的機(jī)理，可以得出：

（1）只要破壞凝露形成的兩個(gè)條件，溫度和濕度中的任何一個(gè)，凝露都不會(huì)發(fā)生。

（2）凝露的產(chǎn)生與四個(gè)因素相關(guān)：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、設(shè)備表面溫度、設(shè)備表面溫度與環(huán)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(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 方案自然通風(fēng)法 簡單，無需電源，免維護(hù) 效果有限強(qiáng)制通風(fēng)法 除濕效果明顯 風(fēng)扇噪音大，高濕天氣易將濕氣帶入柜內(nèi)電除濕法 體積小，功耗低，無噪聲 成本高，空間大或濕度大時(shí)效果有限空調(diào)、除濕機(jī)、半導(dǎo)體冷凝除濕干燥劑法 簡單易用 干燥劑易飽和，需及時(shí)更換，維護(hù)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(fēng)扇；帶風(fēng)扇的加熱器；加熱板結(jié)構(gòu)（涂敷保溫材料） 簡單，無需電源，免維護(hù) 效果有限

（2）擬采用方案

針對(duì)單樁直通風(fēng)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用溫濕度傳感器+加熱器+風(fēng)扇。

3 防凝露策略及選型

3.1 防凝露策略

（1）在判斷相對(duì)濕度邏輯上，要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度變化的情況設(shè)定啟閾值。如果當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度變化較大時(shí)，相對(duì)濕度調(diào)低一些如60%；如果當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度變化較小時(shí)，相對(duì)濕度閾值應(yīng)調(diào)高些如75%。

濕度60%時(shí)，環(huán)溫與露點(diǎn)溫差約7℃，即環(huán)溫下降7℃以上才會(huì)凝露。

濕度75%時(shí)，環(huán)溫與露點(diǎn)溫差約4℃，即環(huán)溫下降4℃以上就會(huì)凝露。

（2）在判斷溫度邏輯上，要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度變化的情況設(shè)定啟閾值。如果當(dāng)?shù)貢円弓h(huán)境溫度變化較大或者時(shí)段的低溫啟動(dòng)值提高至10～15℃；如果當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度變化較小時(shí)，＜0℃開啟加熱，5℃停止加熱。

（3）在極寒天氣如環(huán)溫＜-25℃（根據(jù)機(jī)柜中溫度敏感器件的最低運(yùn)行溫度確定）時(shí)，待機(jī)時(shí)開啟加熱功能，確保機(jī)柜中每個(gè)器件都工作在器要求的環(huán)境范圍內(nèi)。

3.2 加熱、控制器件選型指導(dǎo)

（1）溫濕度控制器

功能要求：溫度、濕度根據(jù)要求可手動(dòng)設(shè)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(fēng)扇形式，成本低，設(shè)計(jì)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(fēng)比較緩慢加熱內(nèi)部，熱風(fēng)量，風(fēng)扇不易太大，否則可能會(huì)導(dǎo)致二次凝露。

（3）風(fēng)扇

選用700VPDU用風(fēng)扇，風(fēng)扇供電電壓額定12V。

4 系統(tǒng)凝露實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室用溫箱模擬凝露實(shí)驗(yàn)，按以下標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。GBT2423.4-2008 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Db：交變濕熱（12h＋12h循環(huán)）。25℃，RH=95%升到55℃，RH=95%用3小時(shí)，3小時(shí)后時(shí)刻是凝露最嚴(yán)重時(shí)刻，此時(shí)查看凝露狀況，及上電測(cè)試。

單樁模擬凝露實(shí)驗(yàn)：待機(jī)工況下，交變濕熱，查看凝露位置及凝露程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(fēng)機(jī)上沒有；前柜門內(nèi)側(cè)沒有，后柜門內(nèi)側(cè)沒有。

5 結(jié)束語

綜上所述：單樁在待機(jī)工況下，無加熱器時(shí)，系統(tǒng)機(jī)柜部分凝露嚴(yán)重。在采用了本設(shè)計(jì)方案后可以有效解決凝露問題。