CN108448208A - 充电能量回收总成和方法 - Google Patents

Abstract

一种示例性充电能量回收总成包括电动车辆的牵引电池外部的流体回路。流体回路将充电器流体通过充电器传送到电动车辆，并使充电器流体返回到充电站，而不使充电器流体与车辆流体结合。一种示例性充电能量回收方法包括使充电器流体通过充电器在充电站和电动车辆之间循环，而不使充电器流体与车辆流体混合或传送通过电动车辆的牵引电池。

Description

充电能量回收总成和方法

技术领域

本公开大体上涉及对电动车辆的牵引电池进行充电，并且更具体地涉及利用充电——特别是直流充电——期间产生的热能。

背景技术

电动车辆不同于传统的机动车辆，因为电动车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以代替或附加于内燃发动机驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

牵引电池是相对高电压的牵引电池，其选择性地为电动车辆的电机和其他电负载供电。一些电动车辆可以通过充电器周期性地连接到充电站。充电站通过充电器为牵引电池再充电。在充电——特别是直流(DC)充电——期间电动车辆内产生热能。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种充电能量回收总成除了别的之外还包括电动车辆的牵引电池外部的流体回路。流体回路将充电器流体通过充电器连通到电动车辆，并且使充电器流体返回到充电站，而不使充电器流体与车辆流体结合。

在前述总成的另一个非限制性实施例中，流体回路是第一流体回路。该总成还包括第二流体回路，该第二流体回路完全包括在电动车辆内，并且被配置为将车辆流体连通到牵引电池。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，第一和第二流体回路延伸穿过电动车辆的热交换装置，并且车辆流体从牵引电池接收热能，热能然后在热交换装置内从车辆流体传递到充电器流体。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，充电器是DC充电器，其利用由充电站提供的直流电给牵引电池充电。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，当充电器与电动车辆分离时，充电器流体在电动车辆外部并且车辆流体在车辆内部。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，该总成包括在电动车辆外部的热交换装置，该热交换装置从由电动车辆返回到充电站的充电器流体接收热能。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，从热交换装置处的充电器流体提取的热能被传递到环境空气。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，该总成包括与充电器流体分离并且在电动车辆外部的水源。来自充电器流体的热能被用于加热水源。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，该总成包括建筑物的内部区域。返回到充电站的充电器流体中的热能用于加热该内部区域。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，该内部区域邻近建筑物的地板，并且返回到充电站的充电器流体通过地板下方的管道系统以允许充电器流体中的热能加热地板。

在任何前述总成的另一个非限制性实施例中，该总成包括散热片和热电模块。返回到充电站的充电器流体中的热能被用于加热散热片以促进热电模块两端的温差。热电模块响应于温差而产生电能，所述电能用于给电动车辆外部的负载供电。

根据本公开的示例性方面的一种充电能量回收方法除了别的之外还包括使充电器流体通过充电器在充电站和电动车辆之间循环。在不使充电器流体与车辆流体混合或者传递通过电动车辆的牵引电池的情况下进行循环。

在前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括使车辆流体通过牵引电池循环，并且在牵引电池的外部位置处将热能从车辆流体传递到充电器流体。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括使用电动车辆内的热交换装置将热能从车辆流体传递到充电器流体。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括在电动车辆的外部位置处将来自充电器流体的热能传递到环境空气。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括使用来自充电器流体的热能来加热水源。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括使用来自充电器流体的热能加热建筑物的内部区域。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括通过将从电动车辆接收到的充电器流体传递通过建筑物地板下方的管道系统来加热内部区域。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括使用来自电动车辆的充电器流体促进热电模块两端的温差，并且利用热电模块产生电能以用于给电动车辆外部的负载供电。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括利用移动通过充电器的直流电给牵引电池充电。

附图说明

从具体实施方式中，所公开示例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可简要描述如下：

图1示出了在充电站处电动车辆充电的高度示意图；

图2示出了图1的充电站的一部分和电动车辆的侧视图；

图3示出了当在图1和图2的充电站处充电电动车辆时产生的热能的示例性用途。

具体实施方式

本公开涉及利用电动车辆充电时产生的热能。热能从电动车辆通过充电器移动。热能可以以各种方式使用。

图1示意性地示出了电动车辆10和充电站14。电动车辆10是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。充电器18将电动车辆10连接到充电站。

虽然被描述为PHEV，但应理解，本文描述的构思不限于PHEV并且可以延伸到从电动车辆外部的电源充电的任何其他类型的电动车辆，包括但不限于电池电动车(BEV)。

在该示例性实施例中，电能从电网电源22流到充电站14。电能然后通过充电器18流到电动车辆10。在电动车辆10内，电能沿着路径24流到牵引电池26并对牵引电池26再充电。

充电器18被示出处于与电动车辆10的连接位置。充电器18在利用来自电网电源22的电能对牵引电池26充电时连接到电动车辆10。当驾驶员例如驾驶电动车辆10时，充电器18与电动车辆10分离。

给牵引电池26充电产生热能。电动车辆10包括用于将产生的热能从牵引电池移开的车辆流体。

车辆流体沿着延伸穿过牵引电池26和热交换装置34的一部分的流体回路30流动。泵36例如可以使车辆流体沿着流体回路30在牵引电池26和热交换装置34之间循环。

牵引电池26的充电加热了在牵引电池26内的流体回路30的车辆流体。被加热的车辆流体然后被移动到热交换装置34，在热交换装置34处，热能从加热的车辆流体被传递，其冷却车辆流体。

在该示例中，来自流体回路30中的车辆流体的热能在热交换装置34处被传递到流体回路38内的充电器流体。具有充电器流体的流体回路38从充电站14延伸通过充电器18进入电动车辆10并且延伸通过热交换装置34。

充电器流体通过流体回路38在充电站14和电动车辆10之间循环。例如，可以使用泵40使充电器流体沿着流体回路38循环。

流体回路38中的充电器流体在热交换装置34内被来自流体回路30内的车辆流体的热能加热。在热交换装置34处被加热的充电器流体通过充电器18循环到充电站14。然后在区域42处从流体回路38内的充电器流体中提取热能。从流体回路38内的充电器流体提取的热能可用于各种目的，或者简单地传输到环境空气。

为了本公开的目的，车辆流体是指当在充电过程完成充电器18与电动车辆10分离时预期停留在电动车辆10内的电动车辆10内的流体。示例性车辆流体包括冷却剂。冷却剂可以是液体或气体。车辆流体可以是例如乙二醇/水混合物。

为了本公开的目的，充电器流体是指当充电器18与电动车辆10分离时在电动车辆10外部的流体。当充电器18在充电期间连接到电动车辆10时，充电器流体可以进入电动车辆10。示例性充电器流体包括冷却剂。冷却剂可以是液体或气体。充电器流体可以是例如乙二醇/水混合物。

在该示例性实施例中，在将充电器18从电动车辆10分离之前，在电动车辆10内的流体回路38的部分内的充电器流体大体上从电动车辆10移除。例如，泵40可用于在将充电器18与电动车辆10分离之前清除电动车辆10内的充电器流体，并且然后在随后的充电过程中将充电器流体再次引入电动车辆10。

在其它示例中，充电器流体的一些部分可在充电器18与电动车辆10分离之后保留在电动车辆10内的流体回路38内。然而，由于当充电器18与电动车辆10分离时，在充电器18从充电车辆10分离之后留在流体回路38中的充电器流体不被电动车辆10利用，所以这样的充电器流体仍然不被认为是车辆流体。

值得注意，流体回路30完全包含在电动车辆10内，并且与从充电站14延伸穿过充电器18到电动车辆10的流体回路38完全分离。这确保了流体回路38内的充电器流体不与流体回路30内的车辆流体混合。除了别的以外，避免充电器流体与车辆流体的这种混合可以防止充电器流体内的污染物干扰电动车辆的操作，电动车辆依赖于相对清洁和未受污染的车辆流体。

在该示例中，由于流体回路30内的示例性车辆流体和流体回路38内的示例性充电器流体都是液体，因此热交换装置34可以被认为是对流液体到液体热交换器。在其他示例中，车辆流体和充电器流体中的一个或两个可以是气体。在这样的示例中，热交换装置34可以是气体到液体、液体到气体或气体到气体热交换器。

现在参考图2，在充电期间，充电器18连接到电动车辆10的充电端口50。当充电器18连接到充电端口50时，充电器18从充电站14延伸到充电端口50。

在电动车辆10内，路径24从充电端口50延伸到牵引电池26。路径24例如是高功率电缆。

在图2中，在电动车辆10内的流体回路38的部分从充电端口50处的充电器流体车辆入口延伸到热交换装置34并且返回到充电端口50处的充电器流体车辆出口。

值得注意，在该示例性实施例中，充电器18包括到牵引电池26的电连接和包括与位于电动车辆10内的流体回路38的部分的流体连接两者。因此，操作员只需要将充电器18连接到充电端口50以完成到牵引电池26的电路径并且完成在充电站14和充电车辆10之间循环充电器流体的流体回路38。在另一个实施例中，充电器18可以包括具有到牵引电池26的电连接的第一部分以及具有与位于电动车辆10内的流体回路38的部分的流体连接的单独的第二部分。

具有车辆流体的流体回路30从牵引电池26延伸到热交换装置34。在该示例中，在被引入到牵引电池26之前，流体回路30另外延伸穿过电动车辆10的热系统24。热系统24可以包括用于电动车辆10的HVAC(暖通空调)系统的一部分。

现在参考图3，来自流体回路38内的充电器流体的热能在充电站14处可以用于各种目的。在第一示例中，充电器流体从充电器18移动至水箱60，来自充电器流体的热能被引导通过保持在水箱60内的一个或多个管道64。水箱60接收来自水源62的相对冷的水。相对冷的水被来自管道64内的充电器流体的热能加热。在移动通过带有水箱60的管道64之后，充电器流体沿着返回路径R返回到充电器18。

水箱60实际上是热交换器，来自充电器流体的热能移动到保持在水箱60内的水中。水箱60内被充电器流体加热的水可以被引导远离水箱60并且然后用作例如住宅或商业建筑物的热水源66。用来自充电器流体的热能加热水减少了来自其他水加热源68(例如电或丙烷源)的所需的加热量。来自充电器流体的热能在使用水之前基本上预热水箱60内的水。

在另一个非限制性实施例中，来自充电器18的充电器流体抵靠第一散热片70、通过第一散热片70中的钻孔通道或两者移动。例如，第一散热片70可以是铝。来自充电器18的充电器流体加热第一散热片70。在加热第一散热片70之后，充电器流体沿着返回路径R返回到充电器18。

热电模块74的第一侧连接到第一散热片70，并且热电模块74的第二侧连接到未被充电器流体加热的第二散热片76。加热第一散热片70在第一散热片70和第二散热片76之间产生温差。热电模块74使用温差通过热电模块74产生电能。来自热电模块74的电能可以存储在电池中并用作住宅或商业建筑物的电源78，或用于其他用途。来自热电模块74的电能可以替代地通过例如电压转换器和调节器直接供应到电气系统。电能可以用于为住宅或商业建筑物的制冷系统的制冷循环供电。

在另一个非限制性实施例中，来自充电器18的充电器流体移动通过建筑物的地板或其他区域下面的管道80。移动通过管道80的加热的充电器流体加热地板或其他区域，这减少了从其他源需要的热能。在移动通过管道80之后，充电器流体沿着返回路径R返回到充电器18。

例如，充电器流体可以用于加热住宅内的瓷砖地板和周围区域。如果电动车辆10的充电整夜发生，则住宅的居民可以醒来发现温暖的瓷砖地板和被充电并准备好驾驶循环的电动车辆10。

在另一个示例性非限制性实施例中，来自充电器18的充电器流体移动通过散热器90。来自充电器流体的热能从散热器90辐射以加热诸如住宅或商业建筑物的内部区域的区域。来自充电器流体的热能减少了从其他源需要的热能。在移动通过散热器90之后，充电器流体沿着返回路径R返回到充电器18。

散热器90可以是散热片，诸如具有冷却片和集成流动通道的铝块。充电器流体移动通过或抵靠散热片以加热散热片。来自散热片的热能然后通过冷却片传递到周围环境。鼓风扇94可用于移动空气流动通过冷却片、集成流动通道或两者。空气流动可以促进热能向周围环境的传递。

在另一个非限制性实施例中，例如，来自充电器18的充电器流体移动通过热交换装置100，并且热能从加热的充电器流体抽离并且用于加热建筑物的HVAC系统。来自充电器流体的热能减少了从其他源需要的热能。在移动通过热交换装置100之后，充电器流体沿着返回路径R返回到充电器18。

水箱60、热电模块74、管道80、散热器90和热交换装置100在图3中一起示出为简单视图。可以理解，来自充电器的充电器流体可以替代地仅用于水箱60、仅用于热电模块74、仅用于管道80、仅用于散热器90或者仅用于热交换装置100。此外，来自充电器的充电器流体可用于多于一个但不是全部的这些用途，例如用于水箱60和热交换装置100。

再次参考图2，如果例如在DC(直流)快速充电过程期间以直流电从充电站14充电电动车辆10，则本公开的示例是特别适当的。众所周知，与相对较慢的交流(AC)充电相比，DC快速充电可以在牵引电池26内产生更高水平的热能。

在一个非限制性实施例中，充电站14是合并多个充电器18的商用充电站，每个充电站可单独连接到不同的电动车辆以对不同的电动车辆充电。商业充电站可以从本公开的教导中特别受益，因为在这样的充电站处相对于住宅的充电频率较高。也就是说，增加充电数量可以增加从充电产生的热能总量。商业充电站因此可以比例如与住宅相关联的充电站获得更多的由充电产生的热能。

例如，在寒冷的气候中的商业充电站可以利用从几个不同的车辆充电产生的热能来加热商业充电站的内部区域或为在商业充电站内使用的制冷循环供电。这降低了加热商业充电站的整体能源成本。

前述说明书本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，其不一定偏离本公开的本质。因此，给予本公开的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种充电能量回收总成，包括：

在电动车辆的牵引电池外部的流体回路，所述流体回路配置为通过充电器将充电器流体传送到所述电动车辆并且使所述充电器流体返回到充电站而不使所述充电器流体与车辆流体结合。

2.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，其中所述流体回路是第一流体回路，并且所述充电能量回收总成进一步包括第二流体回路，所述第二流体回路完全包括在所述电动车辆内并且配置为通过所述牵引电池传送所述车辆流体，可选地，其中所述第一和第二流体回路延伸穿过所述电动车辆的热交换装置，并且所述车辆流体从所述牵引电池接收热能，所述热能然后在所述热交换装置内从所述车辆流体传递到所述充电器流体。

3.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，其中所述充电器是DC充电器，所述DC充电器利用由所述充电站提供的直流电给所述牵引电池充电。

4.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，其中当所述充电器与所述电动车辆分离时，所述充电器流体在所述电动车辆的外部并且所述车辆流体在所述车辆内部。

5.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，进一步包括在所述电动车辆外部的热交换装置，所述热交换装置从由所述电动车辆返回到所述充电站的所述充电器流体接收热能，可选地，其中从所述热交换装置处的所述充电器流体提取的热能被传递到环境空气。

6.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，还包括与所述充电器流体分开且在所述电动车辆外部的水源，其中来自所述充电器流体的热能用于加热所述水源。

7.根据权利要求5所述的充电能量回收总成，进一步包括建筑物的内部区域，其中返回到所述充电站的所述充电器流体中的热能被用于加热所述内部区域，可选地，其中所述内部区域邻近所述建筑物的地板，并且返回到所述充电站的所述充电器流体通过所述地板下方的管道系统，以允许所述充电器流体中的所述热能加热所述地板。

8.根据权利要求1所述的充电能量回收总成，进一步包括散热片和热电模块，其中返回到所述充电站的所述充电器流体中的热能被用于加热所述散热片以促进所述热电模块两端的温差，所述热电模块响应于所述温差而产生电能，所述电能用于给所述电动车辆的外部负载供电。

9.一种充电能量回收方法，包括：

使充电器流体通过充电器在充电站和电动车辆之间循环，而不使所述充电器流体与车辆流体混合或传递通过所述电动车辆的牵引电池。

10.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括使所述车辆流体通过所述牵引电池循环，并且在所述牵引电池的外部位置处将热能从所述车辆流体传递到所述充电器流体，并且可选地，进一步包括使用所述电动车辆内的热交换装置将热能从所述车辆流体传递到所述充电器流体。

11.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括在所述电动车辆的外部位置处将来自所述充电器流体的热能传递到环境空气。

12.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括使用来自所述充电器流体的热能来加热水源。

13.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括使用来自所述充电器流体的热能来加热建筑物的内部区域，并且可选地，通过将从所述电动车辆接收到的所述充电器流体传递通过所述建筑物的地板下方的管道系统来加热所述内部区域。

14.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括使用来自所述电动车辆的所述充电器流体来促进热电模块两端的温差，并且利用所述热电模块产生电能，所述电能用于向所述电动车辆外部负载供电。

15.根据权利要求9所述的充电能量回收方法，进一步包括利用移动通过所述充电器的直流电给所述牵引电池充电。