ЗАРЯДНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК B60S5/00 B60L11/18 H02J7/02 

Настоящее изобретение относится к зарядной системе для электромобилей.

Известны так называемый режим зарядки переменным током и так называемый режим зарядки постоянным током для зарядки электромобиля, в частности, для зарядки тяговой батареи электромобиля.

В режиме зарядки переменным током электромобиль подключается через свое бортовое зарядное устройство к питающей сети электрического тока и напряжения, которая обеспечивает переменное напряжение и переменный ток, при этом бортовое зарядное устройство осуществляет преобразование в постоянный ток. В так называемом режиме зарядки переменным током скорость зарядки тяговой батареи ограничена. Время зарядки в режиме зарядки переменным током составляет несколько часов для каждого 100-километрового диапазона.

Тяговая батарея электромобиля может быть заряжена быстрее с помощью режима зарядки постоянным током, в случае которого в режиме зарядки постоянным током тяговая батарея не заряжается через бортовое зарядное устройство электромобиля, а напротив, в обход бортового зарядного устройства посредством непосредственного подключения тяговой батареи к зарядной станции, которая находится вне транспортного средства и обеспечивает постоянный ток для зарядки тяговой батареи. Режим зарядки постоянным током может использоваться для достижения более высоких скоростей зарядки, чем в режиме зарядки переменным током, но до сих пор не удалось обеспечить скорости зарядки тяговой батареи электромобиля в режиме зарядки постоянным током, которые имеют порядок протяженности дозаправки топливом в обычных транспортных средствах, приводимых в движение двигателями внутреннего сгорания.

Ранее известные зарядные системы для электромобилей, которые используются для зарядки постоянным током тяговой батареи электромобилей, соответственно не могли обеспечивать до настоящего времени высокую скорость зарядки, поскольку, с одной стороны, электрическая сетевая мощность, обеспечиваемая имеющейся питающей сетью электрического тока и напряжения, является недостаточной при определенных обстоятельствах для обеспечения требуемой скорости зарядки, а с другой стороны, принимается во внимание тот факт, что при высоких скоростях зарядки также возникают большие потери, приводящие к большому теплообразованию, которое, однако, до сих пор не в может быть рассеяно в достаточной мере.

В документе ЕР 2 572 431 В1 раскрыта зарядная система для электромобилей, имеющая несколько зарядных станций. Тяговая батарея электромобиля может быть заряжена в зоне каждой зарядной станции, причем тяговая батарея соответствующего электромобиля может быть подключена к соответствующей зарядной станции в зоне каждой зарядной станции через зарядный кабель. Зарядная система в документе ЕР 2 572 431 В1 также имеет силовые электронные схемы, содержащие несколько силовых преобразователей, для преобразования энергии сети, обеспечиваемой питающей сетью электрического тока и напряжения, с целью зарядки тяговой батареи электромобилей.

В документе ЕР 2 986 468 В1 раскрыта еще одна зарядная система для электромобилей. В указанном документе раскрыта зарядная станция, к которой может быть подключена тяговая батарея электромобиля через зарядный кабель зарядной станции. Тяговая батарея электромобиля может быть охлаждена посредством теплоотвода, предусмотренного в зарядной станции, в частности, посредством теплоотвода зарядной станции, обеспечивающего тепловой контакт с контактной поверхностью тяговой батареи.

Следовательно, существует потребность в зарядной системе для электромобилей, которая, с электрической точки зрения, с одной стороны, и с тепловой точки зрения, с другой стороны, позволяет заряжать электромобили с высокой скоростью зарядки или мощностью зарядки, в частности, более 300 кВт для каждого транспортного средства.

Эта цель достигается посредством зарядной системы для электромобилей по пункту 1 формулы изобретения.

Зарядная система содержит по меньшей мере один накопитель электроэнергии, который подключен между питающей сетью электрического тока и напряжения и соответствующей зарядной станцией таким образом, что указанный накопитель может быть заряжен исходя из электрической сетевой мощности питающей сети электрического тока и напряжения сети и может быть разряжен исходя из скорости зарядки силовой электронной схемы и соответствующей зарядной станции.

Зарядная система также содержит по меньшей мере одно устройство вторичного охлаждения, при этом соответствующая зарядная станция, силовая электронная схема и конкретный или каждый накопитель электроэнергии соединены с устройством вторичного охлаждения, которое обеспечивает определенную теплоемкость вторичного охлаждения.

Зарядная система также содержит по меньшей мере один теплоаккумулятор, который соединен с устройством вторичного охлаждения, с соответствующей зарядной станцией, с силовой электронной схемой и с конкретным или каждым накопителем электроэнергии таким образом, что указанный теплоаккумулятор или охлаждающая среда указанного теплоаккумулятора могут быть нагреты исходя из потерь мощности силовой электронной схемы, соответствующей зарядной станции и соответствующего накопителя электроэнергии и может быть охлаждена исходя из теплоемкости вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения.

Зарядная система согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один накопитель электроэнергии и по меньшей мере один теплоаккумулятор.

Каждый накопитель электроэнергии может быть подключен к питающей сети электрического тока и напряжения и может быть заряжен ею, чтобы быть точным, со скоростью зарядки, которая зависит от электрической сетевой мощности питающей сети электрического тока и напряжения. Чтобы зарядить тяговую батарею механического транспортного средства, электроэнергию, хранящуюся в накопителе электроэнергии, можно извлечь для зарядки тяговой батареи от накопителя электроэнергии, предпочтительно с участием питающей сети электрического тока и напряжения, с более высокой скоростью, чем та, при которой может быть заряжен накопитель электроэнергии от питающей сети электрического тока и напряжения.

В частности, накопитель электроэнергии позволяет обеспечить мощность зарядки более 300 кВт для каждого транспортного средства. Таким образом, можно достичь высоких скоростей зарядки.

Тепловые потери, возникающие при таких высоких мощностях зарядки для электромобилей, могут рассеиваться посредством конкретного или каждого теплоаккумулятора с целью предотвращения, например, недопустимо большого нагрева силовой электронной схемы, или соответствующей зарядной станции, или соответствующего накопителя электроэнергии.

Тепло, принятое теплоаккумулятором, затем рассеивается посредством устройства вторичного охлаждения, которое обеспечивает мощность вторичного охлаждения, с целью охлаждения теплоаккумулятора или охлаждающей среды, используемой теплоаккумулятором.

Согласно одному преимущественному развитию каждый накопитель электроэнергии и каждый теплоаккумулятор согласованы друг с другом с учетом их соответствующих динамических характеристик. Практика согласования накопителя электроэнергии и теплоаккумулятора с учетом их динамических характеристик особенно предпочтительна для предоставления эффективной зарядной системы для электромобилей. Возможно заряжать несколько электромобилей с достаточной скоростью зарядки.

Теплоемкость вторичного охлаждения конкретного или каждого теплоаккумулятора предпочтительно адаптирована к электрической сетевой мощности питающей сети электрического тока и напряжения таким образом, что накопитель электроэнергии заряжается, а теплоаккумулятор вторично охлаждается после зарядки тягового аккумулятора электромобиля в течение определенного периода времени. Это позволяет предоставить эффективную зарядную систему для электромобилей особенно предпочтительным образом. Возможно заряжать несколько электромобилей с достаточной скоростью зарядки.

Каждый накопитель электроэнергии и каждый теплоаккумулятор предпочтительно согласованы друг с другом в отношении их соответствующей емкости.

Для этой цели электрическая емкость конкретного или каждого накопителя электроэнергии и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора предпочтительно согласованы друг с другом таким образом, что накопитель электроэнергии обеспечивает необходимую энергию зарядки, а теплоаккумулятор обеспечивает необходимую энергию охлаждения для определенного количества зарядных операций тяговых батарей.

Практика согласования емкостей накопителя электроэнергии и теплоаккумулятора особенно предпочтительна для предоставления эффективной зарядной системы. Возможно заряжать несколько электромобилей с достаточной скоростью зарядки.

Электрическая емкость конкретного или каждого накопителя электроэнергии зарядной системы также предпочтительно рассчитана для максимизации срока службы накопителя электроэнергии и/или с учетом сетевой устойчивости питающей сети электрического тока и напряжения. Эффективность зарядной системы может быть дополнительно увеличена с учетом этих граничных условий.

Теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора также предпочтительно рассчитана исходя из воздействий температуры окружающей среды зарядной системы. Эффективность зарядной системы также может быть дополнительно увеличена с учетом этого граничного условия, поскольку можно свести к минимуму мощность вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения, которая должна быть доступной.

Электрическая емкость конкретного или каждого накопителя электроэнергии зарядной системы, и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора зарядной системы, и теплоемкость вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения зарядной системы предпочтительно рассчитаны на эмпирически или статистически определенное количество зарядных операций за единицу времени и на эмпирически или статистически определенную энергию зарядки для каждой зарядной операции. Это позволяет осмысленно спроектировать зарядную систему согласно требованию особого размещения. Это позволяет предоставить эффективную и экономичную зарядную систему.

В соответствии с одним преимущественным развитием конкретный или каждый накопитель электроэнергии зарядной системы и конкретный или каждый теплоаккумулятор зарядной системы согласованы друг с другом таким образом, что содержание тепловой энергии в теплоаккумуляторе, которое соответствует произведению теплоемкости и максимально допустимой амплитуды колебаний температуры, достаточно для того же количества зарядных операций, с которым может справиться накопитель электроэнергии исходя из содержания в нем электроэнергии. Эти особенности используются для предоставления эффективной зарядной системы, в которой несколько электромобилей могут быть заряжены с высокой скоростью зарядки.

В соответствии с одним преимущественным развитием силовая электронная схема, и конкретный или каждый накопитель электроэнергии, и зарядный кабель конкретной или каждой зарядной станции могут охлаждаться с помощью устройства вторичного охлаждения. Охлаждение зарядных кабелей зарядных станций важно, в частности, для того, чтобы эффективно рассеивать тепловые потери, возникающие в случае высоких мощностей зарядки или скоростей зарядки, и исключить перегрев зарядных кабелей.

Предпочтительные развития настоящего изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания. Иллюстративные варианты осуществления изобретения поясняются более подробно исходя из графического материала без ограничения им. В графическом материале:

на фиг. 1 показано схематическое изображение зарядной системы согласно настоящему изобретению для электромобилей;

на фиг. 2 показан график для изображения особенностей проектирования зарядной системы по фиг. 1;

на фиг. 3 показана схема узла зарядной системы по фиг. 1; и

на фиг. 4 показана альтернативная схема узла зарядной системы по фиг. 1.

Изобретение относится к зарядной системе для электромобилей. Такая зарядная система также называется зарядным парком.

На фиг. 1 очень схематично показана базовая структура зарядной системы 10 согласно настоящему изобретению для электромобилей 11. Зарядная система 10 содержит несколько зарядных станций 12 для электромобилей, причем электромобиль 11 может быть соответственно заряжен в зоне каждой из этих зарядных станций 12, которые также называются зарядными полюсами, в частности, путем подключения тяговой батареи электромобиля 11 к зарядной станции 12 через зарядный кабель 13 соответствующей зарядной станции 12.

На фиг. 1 показаны два электромобиля 11, которые подключены к соответствующей зарядной станции 12 через зарядный кабель 13.

На зарядную систему 10 может подаваться электрическое напряжение или электрический ток от питающей сети 14 электрического тока и напряжения, трансформатор 15 которой показан. В этом случае питающая сеть 14 электрического тока и напряжения характеризуется определенной электрической сетевой мощностью, которая задается как граничное условие исходя из размещения.

В случае ранее известных зарядных систем скорость зарядки или мощность зарядки для электромобилей 11 ограничивающим образом зависит от электрической сетевой мощности питающей сети 14 электрического тока и напряжения.

Зарядная система 10 для электромобилей также имеет силовую электронную схему 16, которая в иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, предусматривает два силовых электронных модуля 17, которые содержат силовой преобразователь для каждой зарядной станции 12.

Каждая зарядная станция 12 зарядной системы 10 может быть подключена или соединена с питающей сетью 14 электрического тока и напряжения с включением между ними силовой электронной схемы 16 или силового преобразователя, предусматриваемого силовой электронной схемой 16.

Зарядная система 10 для электромобилей содержит по меньшей мере один накопитель 18 электроэнергии.

Соответствующий накопитель 18 электроэнергии зарядной системы 10 подключен между питающей сетью 14 электрического тока и напряжения и соответствующей зарядной станцией 12 зарядной системы 10 и, следовательно, силовой электронной схемой 16 зарядной системы 10, таким образом, что соответствующий накопитель 18 электроэнергии может быть заряжен исходя из электрической сетевой мощности питающей сети 14 электрического тока и напряжения и может быть разряжен исходя из скорости зарядки силовой электронной схемы 16 или соответствующей зарядной станции 12 при зарядке тяговой батареи электромобиля.

В этом случае скорость зарядки, при которой накопитель 18 электроэнергии может быть заряжен от питающей сети 14 электрического тока и напряжения, ограничена электрической сетевой мощностью и является более низкой, чем скорость зарядки соответствующей зарядной станции 12 для зарядки тяговой батареи электромобиля, с целью тем самым сделать возможным зарядку электромобилей 11, в частности, их тяговых батарей, с высокой скоростью зарядки и при высокой мощности зарядки, чем это было бы возможно лишь посредством питающей сети 14 электрического тока и напряжения, и в этом случае мощность зарядки для каждого транспортного средства предпочтительно составляет более 300 кВт.

Зарядная система 10 также содержит устройство 19 вторичного охлаждения и по меньшей мере один теплоаккумулятор 20.

Устройство 19 вторичного охлаждения обеспечивает определенную теплоемкость вторичного охлаждения для охлаждения соответствующей зарядной станции 12, и силовой электронной схемы 16, и накопителя 18 электроэнергии.

Чтобы избежать ограничения тепла, которое может рассеиваться в зоне зарядных станций 12, силовой электронной схемы 16 и накопителя 18 электроэнергии посредством теплоемкости вторичного охлаждения устройства 19 вторичного охлаждения, зарядная система 10 также содержит по меньшей мере один теплоаккумулятор 20.

В этом случае теплоаккумулятор 20 соединен с устройством 19 вторичного охлаждения, с соответствующей зарядной станцией 12, с силовой электронной схемой 16 и с соответствующим накопителем 18 электроэнергии, в результате чего теплоаккумулятор 20 или его охлаждающая среда может нагреваться исходя из потерь мощности в силовой электронной схеме 16, потерь мощности в зарядных станциях 12 и потерь мощности в накопителе 18 электроэнергии и может быть охлаждена исходя из теплоемкости вторичного охлаждения устройства 19 вторичного охлаждения.

В показанном иллюстративном варианте осуществления для всех зарядных станций 12 присутствует общий накопитель 18 электроэнергии и общий теплоаккумулятор 20. Также возможно предусмотреть несколько накопителей 18 электроэнергии и несколько тепловых накопителей 20, например, один общий накопитель электроэнергии и один общий теплоаккумулятор 20 для группы зарядных станций 12 в каждом случае.

Таким образом, конкретный или каждый накопитель 18 электроэнергии обеспечивает возможность компенсации сетевой мощности питающей сети 14 электрического тока и напряжения, которая, возможно, временно слишком мала. В этом случае накопитель 18 электроэнергии заряжается относительно медленно от сети 14 электрического тока и напряжения и быстро разряжается, как только электромобиль, в частности, тяговая батарея электромобиля, будет заряжен на зарядной станции 12. Сеть 14 электрического тока и напряжения предпочтительно поддерживает накопитель 18 электроэнергии при зарядке тяговой батареи электромобиля.

Возможно уменьшение мощности вторичного охлаждения, которая должна оставаться доступной, посредством системы 19 вторичного охлаждения с помощью теплоаккумулятора 20, с целью проектирования, таким образом, системы вторичного охлаждения 19 с меньшими размерами и уменьшения соответствующих затрат.

В соответствии с одним преимущественным развитием конкретный или каждый накопитель 18 электроэнергии и конкретный или каждый теплоаккумулятор 20 согласованы друг с другом с учетом их соответствующих динамических характеристик и/или с учетом их соответствующей емкости. Как динамические характеристики, так и емкость и, следовательно, аккумулирующая способность конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии и конкретного или каждого теплоаккумулятора 20 предпочтительно согласованы друг с другом. Таким образом, возможно, в частности, согласовать теплоемкость охлаждения, которая должна быть доступна, с доступной электрической мощностью зарядки. Конкретный или каждый накопитель 18 электроэнергии обеспечивает электроэнергию для зарядки тяговых батарей электромобилей 11, возможно, с поддержкой питающей сети электрического тока и напряжения. Конкретный или каждый теплоаккумулятор 20 используется для приема и рассеивания тепловых потерь, возникающих во время зарядных операций при содействии системы 19 вторичного охлаждения.

Предпочтительно обеспечение адаптации теплоемкости вторичного охлаждения, которая предоставляется в устройство 19 вторичного охлаждения для конкретного или каждого теплоаккумулятора 20, к электрической сетевой мощности питающей сети электрического тока и напряжения, которая используется для зарядки конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии, таким образом, что накопитель 18 электроэнергии заряжается, с одной стороны, и теплоаккумулятор 20 вторично охлаждается, с другой стороны, после зарядки тяговой батареи электромобиля 11 в течение определенного периода времени. Это предпочтительно с целью согласования динамических характеристик зарядки и динамических характеристик охлаждения зарядной системы.

В этом случае предусматривается, в частности, обеспечение зарядки накопителя 18 электроэнергии, с одной стороны, и обеспечение вторичного охлаждения теплоаккумулятора 20, с другой стороны, после зарядки тяговой батареи электромобиля 11 с той же скоростью. Это особенно предпочтительно с точки зрения согласования динамических характеристик зарядки и динамических характеристик охлаждения зарядной системы.

Емкости накопителей 18, 19 также согласованы друг с другом, в частности, электрическая емкость конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора 20.

Электрическая емкость конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора 20 предпочтительно согласованы друг с другом таким образом, что конкретный или каждый накопитель 18 электроэнергии обеспечивает необходимую энергию зарядки, а конкретный или каждый теплоаккумулятор 20 обеспечивает необходимую энергию охлаждения для определенного количества зарядных операций тяговых батарей электромобилей 11.

Особенно предпочтительным является обеспечение расчета электрической емкости конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии, и теплоемкости конкретного или каждого теплоаккумулятора 20, и теплоемкости вторичного охлаждения устройства 19 вторичного охлаждения для эмпирически или статистически определенного количества зарядных операций за единицу времени и для эмпирически или статистически определенной энергии зарядки для каждой зарядной операции с целью оптимального проектирования степеней свободы зарядной системы способом, согласующимся с размещением зарядной системы и граничными условиями размещения, в частности, с размером или емкостью конкретного или каждого накопителя 18 электроэнергии, размером или емкостью конкретного или каждого теплоаккумулятора 20 и мощностью вторичного охлаждения устройства 19 вторичного охлаждения.

Электрическая сетевая мощность питающей сети 14 электрического тока и напряжения задана и должна учитываться как граничное условие. Статистически или эмпирически определенное количество зарядных операций за единицу времени, то есть, эмпирически или статистически определенная частота зарядки, статистически или эмпирически определенная требуемая энергия зарядки для каждой зарядной операции, количество точек зарядки зарядной системы и желаемая или заданная мощность зарядки для каждой зарядной операции и приемлемое заданное время ожидания между зарядными операциями также используются в качестве граничных условий, которые необходимо учитывать при проектировании, как указано выше.

На фиг. 2 очень схематично визуализирован взаимно согласованный расчет степеней свободы зарядной системы в течение времени t, в частности, расчет емкостей накопителей 18, 19 и мощности вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения. Профиль кривой 21 на фиг. 2, таким образом, визуализирует электрическое состояние заряда накопителя 18 электроэнергии, и профиль 22 кривой визуализирует способность приема тепла теплоаккумулятора 20.

Фазы 23 на фиг. 2 визуализируют профиль состояния заряда 21 и способность 22 приема тепла во время зарядки тяговой батареи. Фазы 24 на фиг. 2 визуализируют состояние заряда 21 и способность 22 приема тепла во время восстановления накопителей 18, 20 после завершения зарядной операции тяговой батареи. Фаза 25 на фиг. 2 визуализирует состояние заряда 21 накопителя 18 электроэнергии и способность 22 приема тепла теплоаккумулятора 20 для ситуации, в которой не выполняется зарядная операция и не требуется восстановление накопителей 18, 20, то есть в которой накопитель 18 электроэнергии полностью заряжен и доступна полная способность приема тепла теплоаккумулятора 20.

Электрическая мощность зарядной системы, усредненная по времени, адаптируется по меньшей мере к мощности, вызванной зарядкой тяговых батарей электромобилей. Мощность вторичного охлаждения устройства 19 вторичного охлаждения рассчитывается таким образом, что усредненные по времени тепловые потери, возникающие при зарядке тяговых батарей электромобилей, рассеиваются. Накопители 18 и 20 обеспечивают возможность продления периода времени, в течение которого выполняется усреднение.

При расчете емкости накопителя 18 электроэнергии предпочтительно учитывается максимизация срока службы накопителя 18 электроэнергии, в частности, путем поддержания такта зарядки и такта разрядки накопителя 18 электроэнергии в определенных пределах. Сетевая стабильность питающей сети 14 электрического тока и напряжения также предпочтительно учитывается при проектировании накопителя 18 электроэнергии.

Если существует высокая вероятность того, что электрическая питающая сеть 14 электрического тока и напряжения выйдет из строя из-за размещения, то электрическая емкость накопителя 18 электроэнергии рассчитывается с учетом этого. Кроме того, при определении емкости накопителя 18 электроэнергии можно не только учитывать стабильность питающей сети 14 электрического тока и напряжения, но также энергию, которая может быть обеспечена питающей сетью 14 электрического тока и напряжения в результате других граничных условий и может зависеть от времени суток, сезона, дня недели, изменения стоимости энергии и тому подобного. Соответствующие данные могут быть эмпирически определены и могут учитываться при проектировании посредством распределения Пуассона или логнормального распределения.

При определении теплоемкости теплоаккумулятора 20 могут быть учтены условия окружающей среды зарядной системы, например, температуры окружающей среды, преобладающие на месте в зоне зарядной системы.

На фиг. 3 показана схема узла зарядной системы 10 в зоне теплоаккумулятора 20, которая взаимодействует с устройством 19 вторичного охлаждения. На фиг. 3 показан теплоаккумулятор 20, в котором имеется хладагент, причем хладагент перемещается из теплоаккумулятора 20 посредством насоса 26 с целью охлаждения узла 27, охлаждаемого через питающий трубопровод 28, с целью прохождения в направлении охлаждаемого узла 27, и при этом хладагент возвращается в направлении теплоаккумулятора 20 через возвратный трубопровод 29 после охлаждения узла 27 и предварительно проходит через устройство 19 вторичного охлаждения, которое установлено в возвратном трубопроводе 29 и в иллюстративном варианте осуществления на фиг. 3 содержит теплообменник 30, который взаимодействует с вентилятором 31.

На фиг. 3 вентилятор 31 используется для определения количества воздуха, который проходит через теплообменник 30 для охлаждения, чтобы охладить нагретый хладагент, который проходит через возвратный трубопровод 29, до подачи в теплоаккумулятор 20. Узел 27 может представлять собой узел силовой электронной схемы 16, накопителя 18 электроэнергии или зарядного полюса 12. Как уже указывалось, все узлы, в которых возникают тепловые потери, охлаждаются, то есть, оба узла силовой электронной схемы 16, узлы накопителя 18 электроэнергии и узлы зарядных станций 12, в частности, ее зарядные кабели 13.

На фиг. 4 показано еще одно развитие схемы узла по фиг. 3, в котором в дополнение к теплообменнику 30 и вентилятору 31 присутствует компрессор 32 для кондиционирования воздуха в качестве дополнительного узла устройства 19 вторичного охлаждения. В отличие от фиг. 3, хладагент в этом случае охлаждается ниже температуры окружающей среды посредством такого компрессора 32 для кондиционирования воздуха. При определенных обстоятельствах можно отказаться от теплообменника 30 и вентилятора 31 при использовании компрессора 32 для кондиционирования воздуха. Когда устройство 19 вторичного охлаждения использует как теплообменник 30, так и компрессор 32 для кондиционирования воздуха, и температура хладагента в возвратном трубопроводе 29 ниже температуры окружающей среды, тогда вентилятор 31 может быть отключен. Если, наоборот, температура возвратного хладагента в возвратном трубопроводе 29 выше температуры окружающей среды, вентилятор 31 может быть включен, чтобы еще охладить хладагент в зоне теплообменника 30 и затем обеспечить дальнейшее охлаждение ниже температуры окружающей среды посредством компрессора 32 для кондиционирования воздуха.

Изобретение относится к зарядной системе для электромобилей. Система содержит минимум одну зарядную станцию, силовую электронную схему, минимум один накопитель электроэнергии, устройство вторичного охлаждения и минимум один теплоаккумулятор. К зарядной станции подключается тяговая батарея электромобиля через зарядный кабель. Питающая сеть обеспечивает определенную электрическую сетевую мощность. Зарядная станция может быть подключена к питающей сети через силовую электронную схему. Минимум один накопитель электроэнергии подключен между питающей сетью и соответствующей зарядной станцией. Накопитель электроэнергии может быть заряжен исходя из электрической сетевой мощности питающей сети. Накопитель может быть разряжен исходя из скорости зарядки электромобиля зарядной станцией. Зарядная станция, силовая электронная схема и минимум один накопитель могут быть подключены к устройству вторичного охлаждения, которое обеспечивает определенную теплоемкость вторичного охлаждения. Минимум один теплоаккумулятор подключен к устройству вторичного охлаждения, к зарядной станции, к силовой электронной схеме и минимум к одному накопителю электроэнергии. Теплоаккумулятор или охлаждающая среда теплоаккумулятора могут быть нагреты исходя из потерь мощности силовой электронной схемы, зарядной станции и накопителя электроэнергии, а также могут быть охлаждены исходя из теплоемкости вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения. Изобретение позволяет повысить скорость зарядки электромобилей. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Зарядная система (10) для электромобилей,

содержащая по меньшей мере одну зарядную станцию (12), к которой может быть подключена тяговая батарея электромобиля через зарядный кабель (13) соответствующей зарядной станции (12),

содержащая силовую электронную схему (16), при этом соответствующая зарядная станция (12) может быть подключена к питающей сети (14) электрического тока и напряжения, которая обеспечивает определенную электрическую сетевую мощность, с введением между ними силовой электронной схемы (16),

отличающаяся тем, что содержит:

по меньшей мере один накопитель (18) электроэнергии, который подключен между питающей сетью (14) электрического тока и напряжения и соответствующей зарядной станцией (12) таким образом, что

указанный накопитель может быть заряжен исходя из электрической сетевой мощности питающей сети (14) электрического тока и напряжения и может быть разряжен исходя из скорости зарядки силовой электронной схемы (16) и соответствующей зарядной станции (12),

устройство (19) вторичного охлаждения, при этом соответствующая зарядная станция (12), силовая электронная схема (16) и конкретный или каждый накопитель (18) электроэнергии подключены к устройству (19) вторичного охлаждения, которое обеспечивает определенную теплоемкость вторичного охлаждения,

по меньшей мере один теплоаккумулятор (20), который подключен к устройству (19) вторичного охлаждения, к соответствующей зарядной станции (12), к силовой электронной схеме (16) и к конкретному или каждому накопителю (18) электроэнергии таким образом, что

указанный теплоаккумулятор или охлаждающая среда указанного теплоаккумулятора могут быть нагреты исходя из потерь мощности силовой электронной схемы (16), соответствующей зарядной станции (12) и соответствующего накопителя (18) электроэнергии и могут быть охлаждены исходя из теплоемкости вторичного охлаждения устройства (19) вторичного охлаждения.

2. Зарядная система по п. 1, отличающаяся тем, что конкретный или каждый накопитель (18) электроэнергии и конкретный или каждый теплоаккумулятор (20) согласованы друг с другом с учетом их соответствующих динамических характеристик.

3. Зарядная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что теплоемкость вторичного охлаждения устройства (19) вторичного охлаждения для конкретного или каждого теплоаккумулятора (20) адаптирована к электрической сетевой мощности питающей сети (14) электрического тока и напряжения таким образом, что накопитель (18) электроэнергии заряжается, а теплоаккумулятор (19) вторично охлаждается после зарядной операции тяговой батареи электромобиля в течение определенного периода времени.

4. Зарядная система по п. 3, отличающаяся тем, что накопитель (18) электроэнергии заряжается, а теплоаккумулятор (20) вторично охлаждается после зарядной операции тяговой батареи электромобиля с той же скоростью.

5. Зарядная система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что конкретный или каждый накопитель (18) электроэнергии и конкретный или каждый теплоаккумулятор (20) согласованы друг с другом в отношении их соответствующей емкости.

6. Зарядная система по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что электрическая емкость конкретного или каждого накопителя (18) электроэнергии и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора (20) согласованы друг с другом таким образом, что накопитель электроэнергии обеспечивает необходимую энергию зарядки, а теплоаккумулятор обеспечивает необходимую энергию охлаждения для определенного количества зарядных операций тяговых батарей.

7. Зарядная система по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что электрическая емкость конкретного или каждого накопителя (18) электроэнергии также рассчитана для максимизации срока службы накопителя (18) электроэнергии.

8. Зарядная система по любому из пп. 5-7, отличающаяся тем, что электрическая емкость конкретного или каждого накопителя (18) электроэнергии также рассчитана с учетом сетевой стабильности питающей сети (14) электрического тока и напряжения.

9. Зарядная система по любому из пп. 5-8, отличающаяся тем, что теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора (20) также рассчитана исходя из воздействий температуры окружающей среды зарядной системы.

10. Зарядная система по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что электрическая емкость конкретного или каждого накопителя (18) электроэнергии, и теплоемкость конкретного или каждого теплоаккумулятора (20), и теплоемкость вторичного охлаждения устройства вторичного охлаждения рассчитаны на эмпирически или статистически определенное количество зарядных операций за единицу времени и на эмпирически или статистически определенную энергию зарядки для каждой зарядной операции.

11. Зарядная система по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что конкретный или каждый накопитель (18) электроэнергии и конкретный или каждый теплоаккумулятор (20) согласованы друг с другом таким образом, что содержание тепловой энергии в теплоаккумуляторе (20), которое соответствует произведению теплоемкости и максимально допустимой амплитуды колебаний температуры, достаточно для того же количества зарядных операций, с которыми может справиться накопитель (18) электроэнергии исходя из содержания в нем электроэнергии.

12. Зарядная система по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что хладагент, который имеется в наличии в конкретном или каждом теплоаккумуляторе (20) для вторичного охлаждения, может быть вторично охлажден посредством теплообменника (30), который встроен в возвратный трубопровод (29), ведущий к теплоаккумулятору (20), и которому предпочтительно назначается вентилятор (31).

13. Зарядная система по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что хладагент, который имеется в наличии в конкретном или каждом теплоаккумуляторе (20) для вторичного охлаждения, может быть вторично охлажден посредством компрессора (32) для кондиционирования воздуха.

14. Зарядная система по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что силовая электронная схема (16) и конкретный или каждый накопитель (18) электроэнергии и зарядный кабель (13) конкретной или каждой зарядной станции (12) могут быть охлаждены с помощью устройства (19) вторичного охлаждения и конкретного или каждого теплоаккумулятора (20).