ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ЗАРЯДНЫЙ КАБЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК H02J7/00 H01B7/42 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к зарядной станции, содержащей зарядный кабель, в частности, для зарядки накопителя электроэнергии автомобиля.

Уровень техники

Автомобили, имеющие электродвигатель в качестве приводного двигателя, необходимо заряжать на зарядных станциях, для того чтобы они могли накопить необходимую энергию для поездки в автомобиле. Для этого автомобиль содержит накопитель электроэнергии и устройство штепсельного соединения, которое можно подключать к соответственно совместимому устройству штепсельного соединения на зарядной станции посредством зарядного кабеля, для того чтобы иметь возможность заряжать накопитель электроэнергии. Здесь на накопители электроэнергии часто подается зарядный ток высокого напряжения.

Так как в операциях зарядки данного типа накопители электроэнергии могут заметно нагреваться, что может быть пагубно для выходной мощности и срока службы накопителя энергии, в уровне техники были раскрыты возможности охлаждения, посредством которых накопитель электроэнергии можно охлаждать.

В DE 102010007975 В4 раскрыта зарядная станция, содержащая зарядный кабель, при этом в зарядной станции также предусмотрено устройство охлаждения с линией охладителя, которую можно подключать к нему, при этом линию охладителя можно подключать к автомобилю для подачи охладителя к накопителю электроэнергии, для того чтобы иметь возможность охлаждать последний. Здесь электрический кабель для зарядного электрического тока содержится отдельно от линии охладителя.

Однако было показано, что качество электрического контакта между устройством штепсельного соединения автомобиля и устройством штепсельного соединения зарядной станции является переменным, в частности, даже в случае изменения внешних условий и даже во время операции зарядки, и указанный электрический контакт может становиться хуже во время операции зарядки, в результате чего устройство штепсельного соединения может нагреваться в нежелательно выраженной степени, и операция зарядки может ухудшаться с неблагоприятными последствиями, что либо проявляется в более низкой зарядной емкости после зарядки, либо может приводить к увеличению длительности процесса зарядки.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание зарядной станции, содержащей зарядный кабель, усовершенствованный по сравнению с известным уровнем техники и, тем не менее, обладающий простой конструкцией.

Эта задача решена посредством признаков, изложенных в пункте 1 формулы изобретения.

Один представленный в качестве примера вариант осуществления изобретения относится к зарядной станции, содержащей зарядный кабель для зарядки накопителя электроэнергии, при этом зарядный кабель подключен к зарядной станции ближним концом и содержит на дальнем конце первое устройство штепсельного соединения для подключения ко второму устройству штепсельного соединения подлежащего зарядке устройства, содержащего накопитель электроэнергии, такого как, в частности, автомобиль, при этом первое устройство штепсельного соединения содержит первые электрические контактные элементы для электрического соединения со вторыми электрическими контактными элементами второго устройства штепсельного соединения, при этом зарядный кабель содержит электрические соединительные линии для электрического соединения первых контактных элементов с источником напряжения зарядной станции, при этом зарядный кабель содержит канал для текучей среды для направления текучей среды от зарядной станции к первому устройству штепсельного соединения и от первого устройства штепсельного соединения обратно к зарядной станции. Этим достигается ситуация, в которой температуру самого зарядного кабеля, а также первого устройства штепсельного соединения зарядного кабеля можно регулировать посредством потока текучей среды по каналу для текучей среды. В случае избыточно высоких температур поток текучей среды можно использовать для охлаждения, в результате чего зарядный кабель и первое устройство штепсельного соединения будут охлаждаться. При низких температурах этот поток текучей среды также можно использовать для нагревания зарядного кабеля и, в частности, первого устройства штепсельного соединения. Этим достигается ситуация, в которой электрический контакт первого устройства штепсельного соединения со вторым устройством штепсельного соединения в отношении температуры находится в интервале, допускающем пригодную передачу электроэнергии.

Также является предпочтительным, если канал для текучей среды содержит первую часть канала для текучей среды и содержит вторую часть канала для текучей среды, впадающие в области первого устройства штепсельного соединения в отклоняющий канал, в котором текучая среда из первой части канала вниз по потоку от зарядной станции отклоняется во вторую часть канала в направлении потока к зарядной станции. В результате достигается поток в зарядном кабеле от зарядной станции мимо устройства штепсельного соединения и через последнее обратно к зарядной станции. Это делает возможным соединение для циркуляции текучей среды с целью охлаждения зарядного кабеля.

Является особенно предпочтительным, если первые контактные элементы входят в зацепление с первой частью канала для текучей среды, со второй частью канала для текучей среды и/или с отклоняющим каналом и/или соединены с указанным с возможностью проводить тепло. В результате температуру контактных элементов можно прямо или косвенно регулировать в целях обеспечения электрического контакта со вторым устройством штепсельного соединения, что способствует поддержанию температуры последнего в требуемом интервале температуры. Это способствует электрическому контакту и передаче через контактные элементы электроэнергии, такой как электрический ток.

Также является целесообразным, если текучая среда по меньшей мере частично протекает вокруг контактных элементов. В результате может иметь место прямое регулирование температуры контактных элементов, если они по меньшей мере частично доходят до соответствующего канала для текучей среды или отклоняющего канала.

Также является целесообразным, если зарядная станция содержит часть контура циркуляции текучей среды с по меньшей мере одним насосом для текучей среды или компрессором для текучей среды для подачи текучей среды через первую часть канала для текучей среды в направлении отклоняющего канала и от отклоняющего канала обратно через вторую часть канала для текучей среды, в частности, к части контура циркуляции текучей среды. В результате можно обеспечить возможность протекания текучей среды через зарядный кабель по соответствующим каналам для текучей среды.

Является особенно предпочтительным, если зарядная станция, часть контура циркуляции текучей среды и/или часть канала для текучей среды содержат средства для регулирования температуры текучей среды. Тогда саму текучую среду можно заранее предварительно привести к подходящей температуре для оптимального регулирования температуры зарядного кабеля и контактных элементов.

Здесь является предпочтительным, если средства для регулирования температуры содержат нагревательное средство для нагревания текучей среды и/или средство охлаждения для охлаждения текучей среды. В результате текучую среду можно нагревать или охлаждать, в результате чего можно добиться требуемой температуры зарядного кабеля и/или контактных элементов.

Также является предпочтительным, если текучая среда представляет собой воздух, который можно всасывать, в частности, из внешнего пространства зарядной станции, или другой газ, или смесь газов, или жидкость, которые можно всасывать из емкости.

Является особенно предпочтительным, если кроме электрических соединительных линий зарядный кабель также содержит части канала для текучей среды, при этом электрические соединительные линии находятся в термическом соединении с частями канала для текучей среды. Тогда регулирование температуры электрических соединительных линий может иметь место по всей длине зарядного кабеля, в результате чего их температуру также можно стабилизировать по всей длине.

Краткое описание чертежей

В нижеследующем тексте изобретение будет разъяснено подробно с использованием одного представленного в качестве примера варианта осуществления со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг. 1 показано схематическое изображение конфигурации устройства, содержащего накопитель электроэнергии, с зарядной станцией, содержащей зарядный кабель;

на фиг. 2 показано схематическое изображение зарядной станции, содержащей зарядный кабель и первое устройство штепсельного соединения;

на фиг. 3 показано увеличенное схематическое изображение первого устройства штепсельного соединения; и

на фиг. 4 показано увеличенное подробное схематическое изображение зарядной станции с частью зарядного кабеля.

Осуществление изобретения

На фиг. 1-4 показаны различные виды одного представленного в качестве примера варианта осуществления с зарядной станцией 1, содержащей зарядный кабель 2 для зарядки накопителя 3 электроэнергии. Накопитель 3 электроэнергии является частью устройства 4. Зарядный кабель 2 подключен к зарядной станции 1 на ближнем конце 5. Зарядный кабель 2 также выполнен с первым устройством 7 штепсельного соединения на дальнем конце 6 для подключения ко второму устройству 8 штепсельного соединения подлежащего зарядке устройства 4, содержащего накопитель 3 электроэнергии. Первое устройство штепсельного соединения преимущественно выполнено как штепсельная вилка, то есть как охватываемая часть штепсельного соединения, при этом второе устройство штепсельного соединения выполнено как охватывающая часть штепсельного соединения. Первое устройство штепсельного соединения может также быть выполнено в виде штепсельной розетки, то есть как охватывающая часть штепсельного соединения, а второе устройство штепсельного соединения может быть выполнено как охватываемая часть штепсельного соединения.

Первое устройство 7 штепсельного соединения содержит первые электрические контактные элементы 9 для электрического соединения со вторыми электрическими контактными элементами 10 второго устройства 8 штепсельного соединения.

Зарядный кабель 2 содержит электрические соединительные линии 11 для электрического соединения первых контактных элементов 9 с источником 12 напряжения зарядной станции 1.

В соответствии с изобретением зарядный кабель 2 содержит канал 13 для текучей среды для направления текучей среды от зарядной станции 1 к первому устройству 7 штепсельного соединения и от первого устройства 7 штепсельного соединения обратно к зарядной станции 1.

Канал 13 для текучей среды содержит первую часть 14 канала для текучей среды и вторую часть 15 канала для текучей среды, открывающиеся в области первого устройства 7 штепсельного соединения в отклоняющий канал 16, в котором текучая среда из первой части 14 канала для текучей среды вниз по потоку от зарядной станции 1 отклоняется во вторую часть 15 канала для текучей среды в направлении потока к зарядной станции 1. В результате приходящая от зарядной станции 1 текучая среда может течь по зарядному кабелю 2 и может быть отклонена в отклоняющем канале 16, в результате чего ее можно снова направить обратно к зарядной станции по второй части 15 канала для текучей среды.

Для усовершенствованного регулирования температуры также первых контактных элементов 9 указанные первые контактные элементы 9 доходят до первой части 14 канала для текучей среды, второй части 15 канала для текучей среды и/или до отклоняющего канала 16 и/или первые контактные элементы 9 соединены с возможностью проводить тепло с первой частью 14 канала для текучей среды, второй частью 15 канала для текучей среды и/или с отклоняющим каналом 16. В одном предпочтительном, представленном в качестве примера варианте осуществления текучая среда может по меньшей мере частично протекать вокруг первых контактных элементов 9, см. стрелку 17.

Для подачи текучей среды зарядная станция 1 содержит часть 18 контура циркуляции текучей среды с по меньшей мере одним насосом для текучей среды или компрессором 19 для текучей среды для подачи текучей среды через первую часть 14 канала для текучей среды в направлении отклоняющего канала 16 и от отклоняющего канала 16 через вторую часть 15 канала для текучей среды обратно к части 18 контура циркуляции текучей среды.

В соответствии с еще одной особенностью изобретения зарядная станция 1 или часть 14 канала для текучей среды содержит средства 20 для регулирования температуры текучей среды 17. Они могут представлять собой, например, электрические нагревательные средства, такие как средства резистивного нагрева, средства нагрева с положительным температурным коэффициентом или элемент Пельтье, или электрические средства охлаждения, такие как элемент Пельтье.

В соответствии с концепцией изобретения текучая среда представляет собой воздух. Его можно втягивать, в частности, из внешнего пространства зарядной станции 1. Также можно использовать другой газ, или смесь газов, или жидкость, которые можно втягивать, например, из емкости. В этом случае воздух может снова выдуваться после прохождения через контур охлаждения. В качестве альтернативы воздух или другую текучую среду также можно направить в замкнутый контур охлаждения, и его можно снова повторно охлаждать или нагревать.

Например, является предпочтительным, если кроме электрических соединительных линий 11 зарядный кабель 2 также содержит части 14, 15 канала для текучей среды, при этом электрические соединительные линии 11 соединены с возможностью проводить тепло с частями 14, 15 канала для текучей среды. В результате регулирование температуры электрических соединительных линий может иметь место по всей их длине или по меньшей мере по части длины.

Зарядная станция в соответствии с изобретением имеет преимущество в том, что вследствие возможности регулирования температуры зарядного кабеля и первого устройства штепсельного соединения возможна непрерывная работа, в частности в режиме 24/7, даже на максимальной выходной мощности в интервале температур окружающей среды от приблизительно -30°С до +60°С.

Также здесь достигается преимущество в том, что можно поддерживать нагрев поверхности до максимум 60°С, для того чтобы не могло возникнуть какое-либо повреждение вследствие высоких температур.

Для регулирования температуры в соответствии с изобретением предпочтительно также предусматривается система датчиков температуры, например, посредством инфракрасного излучения позволяющая определять температуру первого устройства штепсельного соединения и/или зарядного кабеля.

Кроме того, является предпочтительным, если имеется, в частности, стандартизованный протокол для сообщения температур зарядной станции.

В результате в случае надобности можно выполнять регулирование температуры, намеченной для осуществления поддержания надежной температуры контакта.

Также можно добиться ситуации, в которой можно выполнять поддержание максимальной температуры поверхностей, к которым можно прикасаться.

Зарядная станция предпочтительно представляет собой высоковольтную зарядную станцию с напряжением зарядки до 1000 В при силе тока до 500 А.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение надежного регулирования температуры контактных элементов. Зарядная станция (1) содержит зарядный кабель (2) для зарядки накопителя (3) электроэнергии, при этом зарядный кабель (2) подключен к зарядной станции (1) ближним концом (5) и содержит на дальнем конце (6) первое устройство (7) штепсельного соединения для подключения ко второму устройству (8) штепсельного соединения подлежащего зарядке устройства (4), содержащего накопитель (3) электроэнергии, при этом первое устройство (7) штепсельного соединения содержит первые электрические контактные элементы (9) для электрического соединения со вторыми электрическими контактными элементами (10) второго устройства (8) штепсельного соединения, при этом зарядный кабель (2) содержит электрические соединительные линии (11) для электрического соединения первых контактных элементов (9) с источником (12) напряжения зарядной станции (1). Зарядный кабель (2) содержит канал (13) для текучей среды для направления текучей среды (17) от зарядной станции (1) к первому устройству (7) штепсельного соединения и от первого устройства (7) штепсельного соединения обратно к зарядной станции (1). Первое устройство (7) штепсельного соединения выполнено как охватываемая часть штепсельного соединения, а второе устройство (8) штепсельного соединения выполнено как охватывающая часть штепсельного соединения. Канал (13) для текучей среды содержит первую часть (14) канала для текучей среды и вторую часть (15) канала для текучей среды, впадающие в области первого устройства (7) штепсельного соединения в отклоняющий канал (16), в котором текучая среда (17) из первой части (14) канала для текучей среды вниз по потоку от зарядной станции (1) отводится во вторую часть (15) канала для текучей среды в направлении потока к зарядной станции (1). Первые контактные элементы (9) входят в зацепление с первой частью (14) канала для текучей среды, со второй частью (15) канала для текучей среды и/или с отклоняющим каналом (16) и/или соединены с указанным с возможностью проводить тепло, а текучая среда (17) по меньшей мере частично протекает вокруг первых контактных элементов (9). 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Зарядная станция (1), содержащая зарядный кабель (2) для зарядки накопителя (3) электроэнергии, при этом зарядный кабель (2) подключен к зарядной станции (1) ближним концом (5) и содержит на дальнем конце (6) первое устройство (7) штепсельного соединения для подключения ко второму устройству (8) штепсельного соединения подлежащего зарядке устройства (4), содержащего накопитель (3) электроэнергии, при этом первое устройство (7) штепсельного соединения содержит первые электрические контактные элементы (9) для электрического соединения со вторыми электрическими контактными элементами (10) второго устройства (8) штепсельного соединения, при этом зарядный кабель (2) содержит электрические соединительные линии (11) для электрического соединения первых контактных элементов (9) с источником (12) напряжения зарядной станции (1), отличающаяся тем, что

зарядный кабель (2) содержит канал (13) для текучей среды для направления текучей среды (17) от зарядной станции (1) к первому устройству (7) штепсельного соединения и от первого устройства (7) штепсельного соединения обратно к зарядной станции (1), причем первое устройство (7) штепсельного соединения выполнено как охватываемая часть штепсельного соединения, а второе устройство (8) штепсельного соединения выполнено как охватывающая часть штепсельного соединения,

канал (13) для текучей среды содержит первую часть (14) канала для текучей среды и вторую часть (15) канала для текучей среды, впадающие в области первого устройства (7) штепсельного соединения в отклоняющий канал (16), в котором текучая среда (17) из первой части (14) канала для текучей среды вниз по потоку от зарядной станции (1) отводится во вторую часть (15) канала для текучей среды в направлении потока к зарядной станции (1),

первые контактные элементы (9) входят в зацепление с первой частью (14) канала для текучей среды, со второй частью (15) канала для текучей среды и/или с отклоняющим каналом (16) и/или соединены с указанным с возможностью проводить тепло,

текучая среда (17) по меньшей мере частично протекает вокруг первых контактных элементов (9).

2. Зарядная станция (1) по п. 1, отличающаяся тем, что часть (18) контура циркуляции текучей среды снабжена по меньшей мере одним насосом для текучей среды или компрессором (19) для текучей среды для подачи текучей среды (17) по первой части (14) канала для текучей среды к отклоняющему каналу (16) и от отклоняющего канала (16) обратно по второй части (15) канала для текучей среды, в частности, к части (18) контура циркуляции текучей среды.

3. Зарядная станция (1) по п. 2, отличающаяся тем, что зарядная станция (1), часть (18) контура циркуляции текучей среды и/или первая часть (14) канала для текучей среды содержат средства (20) для регулирования температуры текучей среды (17).

4. Зарядная станция (1) по п. 3, отличающаяся тем, что средства (20) для регулирования температуры содержат нагревательное средство для нагревания текучей среды и/или средство охлаждения для охлаждения текучей среды.

5. Зарядная станция (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что текучая среда (17) представляет собой воздух, всасываемый, в частности, из внешнего пространства зарядной станции (1), или другой газ, или смесь газов, или жидкость, всасываемые из емкости.

6. Зарядная станция (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что кроме электрических соединительных линий (11) зарядный кабель (2) также содержит части (14, 15) канала для текучей среды, при этом электрические соединительные линии (11) находятся в термическом соединении с частями (14, 15) канала для текучей среды.

7. Зарядная станция (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что электрические соединительные линии (11) соединены с частями (14, 15) канала для текучей среды с обеспечением электрической изоляции, но с возможностью проводить тепло.