Способ и устройство для электрической зарядки электромобилей
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении эффективного и экономичного охлаждения множества зарядных колонок. Раскрыты способ и устройство (100) для электрической зарядки электромобилей, при этом охлаждающий блок (102) предоставляет охлаждающую среду, причем охлаждающий блок (102) выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей средой, посредством первой, второй, третьей, четвертой и пятой линий охлаждающей среды, по меньшей мере двух электрических зарядных устройств (104A, 104B) и по меньшей мере двух силовых электронных устройств (106A, 106B), которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к устройству для электрической зарядки электромобилей и к способу охлаждения зарядных колонок и относящихся к ним силовых электронных схем. В этом контексте компоненты, температура которых подлежит регулированию, являются соответственно смежными друг другу.
В документе US 9061597 B2 раскрывается устройство высокоскоростной зарядки и система высокоскоростной зарядки для электромобилей, а также способ охлаждения внутренней части корпуса стойки высокоскоростной зарядки. В этом случае источник питания и управляющее устройство размещены в качестве блока управления в корпусе.
В документе US 6362594 B2 раскрывается бесконтактное индукционное зарядное устройство со стойкой и устройством источника питания, которое расположено на стойке и имеет корпус.
Для охлаждения в каждом корпусе используется вентилятор.
Желательно предоставить устройство для охлаждения множества зарядных колонок, которое является усовершенствованным по сравнению с вышеуказанными.
Это достигается посредством устройства и способа, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения.
Что касается устройства для электрической зарядки электромобилей, то предусмотрено, что охлаждающий блок предоставляет охлаждающую среду, причем охлаждающий блок выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей средой по меньшей мере двух электрических зарядных устройств и по меньшей мере двух силовых электронных устройств, которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей. Это обеспечивает более экономичное охлаждение, так как снижаются стоимость системы и затраты на обслуживание. Кроме того, (экологическая) нагрузка на окружающую среду ниже в результате более низкого уровня конструкции. Эффективность дополнительно увеличивается за счет более эффективного устройства охлаждения.
Первая линия охлаждающей среды преимущественно соединяет на стороне впуска охлаждающий блок и первый теплообменник в первом зарядном устройстве из по меньшей мере двух зарядных устройств, при этом вторая линия охлаждающей среды соединяет на стороне впуска охлаждающий блок и второй теплообменник во втором зарядном устройстве из по меньшей мере двух зарядных устройств. Таким образом, два зарядных устройства подключены непосредственно к охлаждающему устройству.
Первое силовое электронное устройство из по меньшей мере двух силовых электронных устройств для первого зарядного устройства из по меньшей мере двух зарядных устройств и второе силовое электронное устройство из по меньшей мере двух силовых электронных устройств для второго зарядного устройства из по меньшей мере двух зарядных устройств преимущественно расположены в первом корпусе. Это уменьшает потребление материала для корпуса.
Третья линия охлаждающей среды преимущественно соединяет первую обратную линию первого теплообменника с первым впуском третьего теплообменника в первом силовом электронном устройстве, при этом четвертая линия охлаждающей среды соединяет вторую обратную линию второго теплообменника со вторым впуском четвертого теплообменника во втором силовом электронном устройстве. Таким образом, силовые электронные устройства охлаждаются охлаждающей средой через обратную линию от зарядных устройств.
Пятая линия охлаждающей среды преимущественно соединяет на стороне обратного потока третий теплообменник и четвертый теплообменник с охлаждающим блоком. Это уменьшает потребление материала для линий охлаждающей среды.
Третья линия охлаждающей среды и четвертая линия охлаждающей среды преимущественно ведут друг в друга и соединяют первый впуск со вторым впуском. Это уменьшает потребление материала для линий охлаждающей среды.
Первая линия охлаждающей среды и вторая линия охлаждающей среды преимущественно ведут в общую секцию питающей линии для охлаждающего устройства. Это уменьшает потребление материала для линий охлаждающей среды.
Первое силовое электронное устройство и второе силовое электронное устройство преимущественно расположены в корпусе, причем первая линия охлаждающей среды и вторая линия охлаждающей среды могут быть соединены с общей питающей линией охлаждающей среды на корпусе. В результате силовые электронные устройства и зарядные устройства могут быть изготовлены в виде парных систем совместно с линиями охлаждающей среды. Соединения для охлаждающего устройства могут быть расположены на корпусах.
Охлаждающий блок преимущественно размещен на расстоянии не более 19 метров от каждого из по меньшей мере двух зарядных устройств. Это является особенно подходящим расположением.
Множество силовых электронных устройств из по меньшей мере двух силовых электронных устройств преимущественно расположены парами во множестве корпусов, причем смежные корпуса расположены на расстоянии от 3 метров до 7 метров, предпочтительно — 5 метров друг от друга, причем расстояние между каждым зарядным устройством и охлаждающим блоком составляет не более 19 метров. В результате устройство может работать особенно эффективно.
Множество силовых электронных устройств из по меньшей мере двух силовых электронных устройств преимущественно расположены парами во множестве корпусов, причем смежные корпуса расположены на расстоянии от 3 метров до 7 метров, предпочтительно — 5 метров друг от друга, причем расстояние между каждым корпусом и зарядным устройством, которое соединено с этим корпусом, составляет более 300 метров, или, в другом случае, смежные корпуса расположены на расстоянии от 20 до 30 метров, предпочтительно — 25 метров друг от друга, причем расстояние между каждым корпусом и зарядным устройством, которое соединено с этим корпусом, составляет от 7 метров до 13 метров, предпочтительно — 10 метров. В результате устройство может работать особенно эффективно.
Охлаждающий блок, линии охлаждающей среды и теплообменники преимущественно выполнены таким образом, чтобы обеспечить расход охлаждающей среды 100 литров в минуту с учетом максимальной потери давления в устройстве, составляющей 4 бар. Это улучшает эффективность системы.
Что касается способа охлаждения, то предусмотрено, что охлаждающий блок предоставляет охлаждающую среду, причем охлаждающий блок охлаждает охлаждающей средой по меньшей мере два электрических зарядных устройства и по меньшей мере два силовых электронных устройства, которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей.
Дальнейшие преимущественные модификации очевидны из нижеследующего описания и графического материала. На графическом материале:
на фиг. 1 схематично показана система охлаждения для двух зарядных колонок для электромобилей,
на фиг. 2 схематично показан первый вариант осуществления системы охлаждения для более чем двух зарядных колонок,
на фиг. 3 схематично показан второй вариант осуществления системы охлаждения для более чем двух зарядных колонок.
На фиг. 1 схематично показано устройство 100 для зарядки электромобилей. Устройство 100 содержит охлаждающий блок 102, который предоставляет охлаждающую среду. Охлаждающая среда представляет собой, например, воду или какую-либо другую среду, которая может использоваться, например, в системе централизованного теплоснабжения или для нее. Охлаждающий блок 102 предпочтительно может быть подключен к устройству централизованного теплоснабжения, через которое тепло может отводиться посредством охлаждающей среды.
Охлаждающий блок 102 выполнен с возможностью охлаждения по меньшей мере двух электрических зарядных устройств 104A, 104B и по меньшей мере двух силовых электронных устройств 106A, 106B. Каждое из силовых электронных устройств 106A, 106B выполнено с возможностью подачи тока на по меньшей мере два электрических зарядных устройства 104A, 104B для электрической зарядки электромобилей. По меньшей мере два зарядных устройства 104A, 104B представляют собой, например, зарядные колонки для электромобилей.
Первая линия 108A охлаждающей среды соединяет на стороне впуска охлаждающий блок 102 и первый теплообменник 110А, который расположен в первом зарядном устройстве 104A. Вторая линия 108B охлаждающей среды соединяет на стороне впуска охлаждающий блок 102 и второй теплообменник 110В, который расположен во втором зарядном устройстве 104B. Общая секция 108 питающей линии соединяет в данном случае первую линию 108A охлаждающей среды и вторую линию 108B охлаждающей среды с охлаждающим блоком 102.
Первое силовое электронное устройство 106A для первого зарядного устройства 104A и второе силовое электронное устройство 106B для второго зарядного устройства 104B изображены на фиг. 1. Они могут быть расположены в общем корпусе.
Третья линия 112A охлаждающей среды соединяет первую обратную линию первого теплообменника 110A с первым впуском третьего теплообменника 114A, который расположен в первом силовом электронном устройстве 106A. Четвертая линия 112B охлаждающей среды соединяет вторую обратную линию второго теплообменника 104B со вторым впуском четвертого теплообменника 114B, который расположен во втором силовом электронном устройстве 106B.
В этом примере третья линия 112A охлаждающей среды и четвертая линия 112B охлаждающей среды ведут друг в друга и соединяют первый впуск со вторым впуском в общей секции 112 линии охлаждающей среды.
Пятая линия 116 охлаждающей среды соединяет на стороне обратного потока третий теплообменник 114A и четвертый теплообменник 114B с охлаждающим блоком 102. Охлаждающая среда пропускается от охлаждающего блока 102 к первому теплообменнику 110A и ко второму теплообменнику 110B. Охлаждающая среда пропускается от первого теплообменника 110A и от второго теплообменника 110B к третьему теплообменнику 114A и четвертому теплообменнику 114B. Охлаждающая среда пропускается от третьего теплообменника 114A к охлаждающему устройству 102. Охлаждающая среда пропускается в охлаждающее устройство 102 из четвертого
теплообменника 114B.
На фиг. 2 схематично показан первый вариант осуществления системы охлаждения.
Элементы, которые уже были описаны согласно фиг. 1 и которые имеют одинаковую или аналогичную функцию, обозначены на фиг. 2 тем же ссылочным символом, что и на фиг. 1.
Первое силовое электронное устройство 106A и второе силовое электронное устройство 106B расположены в корпусе 202A. Маршрутизация охлаждающей среды соответствует в данном случае маршрутизации, которая уже была описана согласно фиг. 1. Предпочтительно предусматривается множество корпусов 202A, ..., 202C, в которых расположено множество пар первого силового электронного устройства 106A и второго силового электронного устройства 106B. Каждое из первых силовых электронных устройств 106A соединено с первым зарядным устройством 104A, как описано выше. Каждое из вторых силовых электронных устройств 106B соединено со вторым зарядным устройством 104B, как описано выше.
Общая секция 108 питающей линии соединяет в данном случае первую линию 108A охлаждающей среды и вторую линию 108B охлаждающей среды всех первых теплообменников 110A и всех вторых теплообменников 110B с охлаждающим устройством 102.
Общая секция 112 линии охлаждающей среды соединяет в данном случае впуски всех третьих теплообменников 114A и всех четвертых теплообменников 114B.
Охлаждающий блок 102 расположен в данном примере на расстоянии не более 19 метров от каждого из по меньшей мере двух зарядных устройств 110A, 110B.
Смежные корпуса 202A, ..., 202C расположены, например, на расстоянии от 3 метров до 7 метров, предпочтительно — 5 метров друг от друга.
На охлаждающем блоке 102 может быть расположено быстроразъемное соединение для подключения общей питающей линии 108 охлаждающей среды.
На фиг. 3 схематично показан второй вариант осуществления системы охлаждения, в которой корпуса 202A, ..., 202C расположены так, как описано выше.
Во втором варианте осуществления охлаждающая среда каждого из первых зарядных устройств 104A подается непосредственно через первую линию 108A охлаждающей среды от первого силового электронного устройства 106A, которое подает питание на это первое зарядное устройство 104A. Во втором варианте осуществления охлаждающая среда подается обратно от каждого из первых зарядных устройств 104A через третью линию 112A охлаждающей среды к первому силовому электронному устройству 106A, которое подает питание на это первое зарядное устройство 104A. Во втором варианте осуществления охлаждающая среда каждого из вторых зарядных устройств 104B подается непосредственно через вторую линию 108B охлаждающей среды от второго силового электронного устройства 106B, которое подает питание на это второе зарядное устройство 104B. Во втором варианте осуществления охлаждающая среда каждого из вторых зарядных устройств 104B подается обратно через четвертую линию 112B охлаждающей среды ко второму силовому электронному устройству 106B, которое подает питание на это первое зарядное устройство 104B.
Общая секция 108 линии охлаждающей среды соединяет в данном случае охлаждающее устройство 102 с соединениями питающей линии на каждом из корпусов 202A, ..., 202C. Первая линия 108A охлаждающей среды и вторая линия 108B охлаждающей среды предпочтительно могут быть соединены с общей питающей линией 108 охлаждающей среды на корпусе. Например, в каждом случае соединение для охлаждающего блока 102, два соединения для первой и прямой линий 108A, 108B охлаждающей среды и два соединения для первой и второй прямых линий 112A, 112B охлаждающей среды предусмотрены на корпусах 202A, ..., 202C.
Расстояние между каждым корпусом 202A, ..., 202C и зарядным устройством 104A, 104B, которое соединено с этим корпусом 202A, ..., 202C, составляет, например, более 300 метров. Смежные корпуса 202A, ..., 202C могут быть альтернативно расположены на расстоянии от 20 до 30 метров, предпочтительно — 25 метров друг от друга. Расстояние между каждым корпусом 202A, ..., 202C и зарядным устройством 104A, 104B, которое соединено с этим корпусом 202A, ..., 202C, составляет в таком случае от 7 до 13 метров, предпочтительно — 10 метров.
В обоих вариантах осуществления охлаждающий блок 102, линии 108A, 108B, 116 охлаждающей среды и теплообменники 110A, 110B, 114A, 114B выполнены с возможностью обеспечения расхода охлаждающей среды 100 литров в минуту с учетом максимальной потери давления в устройстве, составляющей 4 бар.
Способ охлаждения предусматривает, что охлаждающий блок 102 предоставляет охлаждающую среду, причем охлаждающий блок 102 охлаждает по меньшей мере два электрических зарядных устройства 104A, 104B и по меньшей мере два силовых электронных устройства 106A, 106B, которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей.
Способ предпочтительно предусматривает множество подлежащих охлаждению зарядных устройств и силовых электронных устройств согласно первому варианту осуществления или второму варианту осуществления.
1. Устройство (100) для электрической зарядки электромобилей, в котором охлаждающий блок (102) предоставляет охлаждающую среду, отличающееся тем, что охлаждающий блок (102) выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей средой по меньшей мере двух электрических зарядных устройств (104A, 104B) и по меньшей мере двух силовых электронных устройств (106A, 106B), которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей, при этом
- предусмотрена первая линия (108A) охлаждающей среды, соединяющая на стороне впуска охлаждающий блок (102) и первый теплообменник (110A) в первом зарядном устройстве (104A) из по меньшей мере двух зарядных устройств, при этом предусмотрена вторая линия (108B) охлаждающей среды, соединяющая охлаждающий блок (102) и второй теплообменник (110B) во втором зарядном устройстве (104B) из по меньшей мере двух зарядных устройств, при этом
- первое силовое электронное устройство (106A) из по меньшей мере двух силовых электронных устройств для первого зарядного устройства (104A) из по меньшей мере двух зарядных устройств и второе силовое электронное устройство (106B) из по меньшей мере двух силовых электронных устройств для второго зарядного устройства (104B) из по меньшей мере двух зарядных устройств расположены в первом корпусе (202A), при этом
- предусмотрена третья линия (112A) охлаждающей среды, соединяющая первую обратную линию первого теплообменника (110A) с первым впуском третьего теплообменника (114A) в первом силовом электронном устройстве (106A), при этом
- предусмотрена четвертая линия (112B) охлаждающей среды, соединяющая вторую обратную линию второго теплообменника (104B) со вторым впуском четвертого теплообменника (114B) во втором силовом электронном устройстве (106B), и
- предусмотрена пятая линия (116) охлаждающей среды, соединяющая на стороне обратного потока третий теплообменник и четвертый теплообменник с охлаждающим блоком (102).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что третья линия (112A) охлаждающей среды и четвертая линия (112B) охлаждающей среды ведут друг в друга и соединяют первый впуск со вторым впуском.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первая линия (108A) охлаждающей среды и вторая линия (108B) охлаждающей среды ведут в общую распределительную секцию (108) для охлаждающего устройства (102).
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первое силовое электронное устройство (106A) и второе силовое электронное устройство (106B) расположены в корпусе (202A), причем первая линия (108A) охлаждающей среды и вторая линия (108B) охлаждающей среды могут быть соединены с общей питающей линией (108) охлаждающей среды на корпусе.
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что охлаждающий блок (102) расположен на расстоянии не более 19 метров от каждого из по меньшей мере двух зарядных устройств (110A, 110B).
6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что множество силовых электронных устройств (106A, 106B) из по меньшей мере двух силовых электронных устройств расположены парами во множестве корпусов (202A, ..., 202B), причем смежные корпуса (202A, ..., 202C) расположены на расстоянии от 3 метров до 7 метров, предпочтительно 5 метров друг от друга, причем расстояние между каждым из зарядных устройств (104A, 104B) и охлаждающим блоком (102) составляет не более 19 метров.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что множество силовых электронных устройств (106A, 106B) из по меньшей мере двух силовых электронных устройств расположены парами во множестве корпусов (202A, ..., 202B), причем смежные корпуса (202A, ..., 202C) расположены на расстоянии от 3 метров до 7 метров, предпочтительно 5 метров друг от друга, причем расстояние между каждым корпусом (202A, ..., 202C) и зарядным устройством (104A, 104B), которое соединено с этим корпусом (202A, ..., 202C), превышает 300 метров, или, в другом случае, смежные корпуса (202A, ..., 202C) расположены на расстоянии от 20 до 30 метров, предпочтительно 25 метров друг от друга, причем расстояние между каждым корпусом (202A, ..., 202C) и зарядным устройством (104A, 104B), которое соединено с этим корпусом (202A, ..., 202C), составляет от 7 метров до 13 метров, предпочтительно 10 метров.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что охлаждающий блок (102), линии (108A, 108B, 116) охлаждающей среды и теплообменники (110A, 110B, 114A, 114B) выполнены с возможностью обеспечения расхода охлаждающей среды 100 литров в минуту с учетом максимальной потери давления в устройстве, составляющей 4 бар.
9. Способ охлаждения с использованием устройства по одному из пп. 1-8, в котором охлаждающий блок (102) предоставляет охлаждающую среду, отличающийся тем, что охлаждающий блок (102) охлаждает охлаждающей средой по меньшей мере два электрических зарядных устройства (104A, 104B) и по меньшей мере два силовых электронных устройства (106A, 106B), которые выполнены с возможностью электрической зарядки электромобилей.
