CN108688494A - 用于对电动车辆进行充电的电动车辆充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于以DC电流对电动车辆（1）进行充电的电动车辆充电系统，电动车辆充电系统包含充电器（2）、空调装置（9）以及控制装置（11），由此，充电器（2）配置用于将DC电流输送至电动车辆（1），空调装置（9）配置用于对充电系统加热和/或使充电系统冷却，空调装置（9）和/或充电器（11）发出噪声，并且，控制装置（11）配置用于根据噪声而控制DC电流的输送。

Description

用于对电动车辆进行充电的电动车辆充电系统
技术领域
本发明涉及一种用于以DC电流对电动车辆进行充电的电动车辆充电系统，包含充电器、空调装置以及控制装置，由此，充电器配置用于将DC电流输送至电动车辆，并且，空调装置配置用于对充电系统加热和/或使充电系统冷却。
背景技术
从现有技术得知一种电气充电系统，该电气充电系统用于提供DC能量，以对电动车辆的电池进行充电。这样的充电系统通常包含在AC侧上连接至功率源（诸如，AC电网）并且具有DC侧以用于将DC电流输送至电动车辆的充电器。充电系统通常包括功率变压器和/或转换器，其用于将从AC电网接收的AC能量向所要求的DC电流转换。
DC侧可以包含一个或更多个充电端口，其各自包含接口，该接口用于经由DC充电电缆的在充电器与电动车辆之间的能量交换。充电端口通常作为规范的插座来提供，或包含相应的DC充电电缆，其带有适配于连接电动车辆的连接器。充电器通常根据规范IEC62196而配置。
电动车辆充电系统通常通过发出噪声来表征，例如，该噪声起因于安装于充电系统中的用于使电动车辆充电系统的电气组件（诸如，之前提到的充电器、转换器、变压器、用于控制上述的电气组件的计算机化部件等）冷却和/或对这些电气组件加热的空调装置的风扇。除此之外，电气组件本身通常发出噪声，例如，该噪声起因于变压器的磁致伸缩，或起因于转换器。
随着电动车辆的数量稳步增长，越来越多的电动车辆充电系统不仅安装于加油站或公共停车场处，而且还安装于家庭环境中。然而，特别地，在家庭环境下，这样的噪声可能是非常烦恼的且令人不安的，且因而可能禁止电动车辆充电系统的更多的安装。
例如，从WO 2011/145939 A2得知用于电动车辆的充电系统。
发明内容
因此，本发明的目标是要提供通过安静的噪声发出来表征的电动车辆充电系统。
通过独立权利要求的特征来解决本发明的目标。在从属权利要求中，详述优选的实施例。
因而，通过用于以DC电流对电动车辆进行充电的电动车辆充电系统来解决该目标，该电动车辆充电系统包含充电器、空调装置以及控制装置，由此，充电器配置用于将DC电流输送至电动车辆，空调装置配置用于对充电系统加热和/或使充电系统冷却，空调装置和/或充电器发出噪声，并且，控制装置配置用于根据噪声而控制DC电流的输送。
因此，本发明的关键点是，基于由充电系统，例如由空调装置由于使充电系统冷却和/或对充电系统加热而发出的噪声，或来自发出噪声的充电系统的其它电气组件，例如起因于转换器或变压器的磁致伸缩的噪声来控制充电。因而，在反对噪声的家庭环境中安装充电系统变成可能。
控制DC电流的输送意味着，取决于所发出的噪声，对提供给电动车辆的DC电流的等级进行控制。因而，电动车辆的充电和/或充电等级取决于所发出的噪声。例如，如果在家庭环境中，仅某一噪声等级是可接受的，则充电持续时间取决于上述的噪声等级，影响提供给电动车辆的DC电流的等级。在充电期间，噪声等级可以与所提供的DC电流的等级成比例或与其有关。优选地进行控制DC电流的输送，使得维持充电系统的稳定操作，即，使得充电系统的电气组件（诸如，充电器、转换器和/或变压器）不会过热。
优选地根据IEC 62196规范（例如，结合将DC电流输送至电动车辆的规范SAEJ1772、VDE-AR-E2623-2-2、电动汽车插头联盟建议和/或JEVS G105-1993）而提供充电器。空调装置能够作为从现有技术得知的任何空调部件来提供，并且，优选地配置用于维持充电系统的稳定的操作温度。因而，在冬季期间，空调装置可以对充电系统加热，而在夏季期间，空调装置可以使充电系统冷却。电动车辆能够作为从现有技术得知的任何电动车辆，例如，作为电动公交车、电子快车来提供，和/或包含在连接至充电器时要充电的电池。控制装置优选地作为可编程逻辑阵列、作为可编程逻辑控制器和/或作为计算机化部件来提供，并且，可以包含网络连接，其用于允许控制装置的远程编程。
进一步优选的是，控制装置配置用于限制DC电流的输送，使得噪声不超过预定义极限。特别地，在使充电系统冷却和/或对充电系统加热期间，空调装置发出噪声，和/或在对电动车辆进行充电期间，充电器发出噪声。所发出的噪声能够确定为例如在与充电系统相距一米的距离测量的以dB为单位的声强。预定义极限可以由操作人员在充电系统处本地配置充电系统或经由网络而远程地配置充电系统来定义。预定义极限可以进一步取决于安装充电系统的地理位置，且因而，与非家庭环境相比，在家庭环境中，预定义极限可以是更低的。
在进一步优选的实现中，空调装置和/或充电器包含发出噪声的风扇，并且，控制装置配置用于基于风扇的转数来控制DC电流的输送。通常，基于电气组件的温度来控制空调装置的风扇的速度。根据该实现，基于所发出的噪声来控制风扇的速度。因而，如果空调装置使充电系统的电气组件冷却，以便避免充电系统的过热，如果由控制装置降低通风速度，以便不超过预定义的声音等级，则结果，由控制装置优选地以类似的方式降低DC电流的等级。
通常，充电器的设计始终是生产成本、大小、噪声等级以及电气性能之间的折衷。生产成本和大小显然是固定值，但在使用期间，能够修改噪声等级和电气性能。通过降低最大DC输出电流，从而降低充电系统的热损失。在那种情况下，风扇和/或鼓风机或排气机能够以较低的速度操作，而不使充电系统的电气组件过热。由于风扇通常是充电系统中的最大的噪声源，所以噪声等级被成比例地降低。
进一步优选的是，控制装置配置用于根据预定义时间或根据直到必须以预定义等级对电动车辆进行充电的预定义时间来控制DC电流的输送。例如，充电系统的用户能够指示，在08:00 pm与8:00 am之间，除非电动车辆在7:30 am之前未被充分地充电，否则空调装置的风扇应当以不超过最大速度的30%自旋。在电气组件达到最大可接受温度时，充电器以降低的DC电流开始充电。如果充电器预测到，除非增加通风，否则在7:30 am之前，电动车辆将未被充分地充电，则它将以在7:30 am它用来完成充电将耗费的最小要求量来提高通风等级。
在进一步优选的实现中，控制装置配置用于限制DC电流的输送，使得在第一时间跨度期间，噪声不超过第一预定义极限，并且，在第二时间跨度期间，噪声不超过第二预定义极限。第一时间跨度能够是要求较低的噪声等级的夜晚，而第二时间跨度能够是白天，在白天期间，邻居可以接受较高的噪声等级。例如，网络运营商可以允许将充电系统放置于住宅区中，但在07:00 pm与8:00 am之间，仅许可某一噪声等级。能够根据某一噪声等级而计算那个时间跨度等级期间的空调装置的最大通风等级，并且，在那个时间跨度期间，风扇功率从未设定为高于该环境的一切。如果电气组件达到最大可接受温度，则充电器的输出DC电流被降低。在这种情况下，用户可能不能够无视（override）环境。
进一步优选的是，控制装置配置用于将噪声限制于≤ 40 dB。优选地，控制装置配置用于将噪声限制于≤ 30、≤ 20或≤ 10 dB。进一步优选地，控制装置配置用于：在第一时间跨度期间，将噪声限制于第一噪声等级，例如，在08:00 pm和8:00 am期间（即，在夜晚），将噪声限制于不超过40 dB；以及在第二时间跨度期间，将噪声限制于第二噪声等级，例如，在08:00 am和08:00 pm期间，将噪声限制于不超过60 dB。通常，在夜晚的绝大部分时间的期间，充电时间并非非常关键。对于公共充电器，可能由于规则而在某些小时的期间限制噪声等级。在这种情况下，充电系统能够安装于在这些更安静的小时的期间必须保证较低的噪声等级的这样的位置处。
在另一优选的实现中，控制DC电流的输送包含降低DC电流，直到噪声不超过预定义极限。这样，DC电流的输出可以与噪声等级成比例或近似地成比例。也许有可能的是，例如，如果电动车辆的用户具有以更高的噪声等级对电动车辆进行充电的例外，则用户能够无视预定义极限。
进一步优选的是，电动车辆充电系统包含DC充电电缆，DC充电电缆具有第一端和第二端，由此，第一端连接至充电器，以用于接收DC电压，并且，第二端配置用于连接电动车辆。第二端优选地装备有连接器，以用于连接至电动车辆的相应的插座。连接器和/或插座优选地按照JARI 3级DC规范或根据前述的其它规范中的任何而提供。
在进一步优选的实现中，充电器包含功率变压器和功率转换器，功率变压器具有第一侧和第二侧，并且，功率转换器具有AC侧和DC侧，功率变压器的一次侧配置用于连接至AC电网，功率变压器的二次侧连接至功率转换器的AC侧，并且，功率转换器的DC侧配置用于提供电能，以对电动车辆进行充电。功率转换器优选地包含从现有技术得知的三相晶闸管桥式整流器或类似的部件。优选地，充电器将DC功率提供给布置成远离充电器的多个出口端口。多个功率转换器能够并联连接，以用于增大电气充电功率。功率转换器可以转换成高达150kW、300 kW或500 kW。充电器和/或每个出口端口可以配置用于传导400伏的DC电压和32 A、63 A或150 A的DC电流。除此之外，充电器或出口端口能够配置成传导用于允许快速充电的更高的电压和电流（ampere），例如，400 A下的1000 V DC、或150 kW、300 kW或更高。
进一步优选的是，充电器包含可切换的连接矩阵装置，可切换的连接矩阵装置包含多个出口端口，其各自配置用于电连接电动车辆，并且，可切换的连接矩阵装置配置用于将一个或多个功率转换器连接至出口端口。矩阵优选地包含多个电子开关，其配置用于建立出口端口与相应的功率转换器（例如，IGBT）之间的电连接。
通过用于控制用于电动车辆的充电器的噪声发出的方法而进一步解决本发明的目标，该方法包含以下的步骤：由充电器输送DC电流，以对电动车辆进行充电，并且，对充电器进行空气调节，由此，进行空气调节和/或输送DC电流发出噪声，并且，根据噪声而控制DC电流的输送。
在进一步优选的实现中，该方法包含以下的步骤：控制DC电流的输送，使得噪声不超过预定义极限。
进一步优选的是，对充电器进行空气调节包含使提供空气调节的空调装置和/或充电器通风，并且，包含以下的步骤：基于空调装置的风扇的转数来控制DC电流的输送。
在另一优选的实现中，该方法包含以下的步骤：根据预定义时间，或根据直到必须以预定义等级对电动车辆进行充电的预定义时间来控制DC电流的输送。
进一步优选的是，控制DC电流的输送包含限制DC电流的输送，使得在第一时间跨度期间，噪声不超过第一预定义极限，并且，在第二时间跨度期间，不超过第二预定义极限。
在进一步优选的实现中，控制DC电流的输送包含将噪声限制于≤ 40 dB和/或降低DC电流，直到噪声不超过预定义极限。
由本领域技术人员从如前所述的系统直接地且不含糊地推导该方法的进一步的实施例和优点。
附图说明
从在下文中描述的实施例，本发明的这些及其它方面将是显而易见的且参考在下文中描述的实施例，本发明的这些及其它方面将被阐明。
在附图中：
图1以示意图示出根据本发明的优选实施例的用于对电动车辆1进行充电的电动车辆充电系统。
具体实施方式
图1以示意图示出根据本发明的优选实施例的用于对电动车辆1进行充电的电动车辆充电系统。充电系统包含充电器2，充电器2配置用于经由DC充电电缆3而将DC电流输送至电动车辆1。由此，DC充电电缆3以其第一端4牢固地连接至充电器2，并且，以其第二端5经由连接器而牢固地连接至电动车辆1。根据规范IEC 62196而提供连接器。
充电系统包含功率变压器6和功率转换器7。功率变压器6以其一次侧连接至AC电网8，并且，以其二次侧连接至功率转换器7，功率转换器7将所接收的AC功率转换成DC功率，以用于输送DC电流来对电动车辆1的电池进行充电。充电器进一步包含可切换的连接矩阵装置12，可切换的连接矩阵装置12包含多个出口端口13，其各自配置用于电连接电动车辆1。可切换的连接矩阵装置12允许将一个或多个功率转换器7连接至相应的出口端口13。
充电系统还包含空调装置9，空调装置9用于对充电系统加热和/或使充电系统冷却。特别地，在加热、冷却和/或充电期间，空调装置9、充电器2、功率变压器6以及功率转换器7发出通过噪声等级来表征的噪声。除了别的之外，噪声由为了对充电系统加热和/或冷却而吹送热和/或冷空气所要求的空调装置9的风扇10引起，或起因于转换器或变压器的磁致伸缩。
由计算机化控制装置11控制空调装置9的操作，使得根据噪声而进行DC电流的输送。特别地，由控制装置11限制DC电流的输送，使得所发出的噪声不超过在与充电系统相距一米的距离处测量的不超过40 dB的预定义极限。因而，为了不超过上述的极限，由控制装置11控制通风速度，并且，取决于通风速度而控制（即，增加或减少）DC电流的输送。例如，如果控制装置11检测到噪声等级多于40 dB，则控制装置11降低通风速度，并且，还降低输送至电动车辆1的DC电流的等级，使得降低的通风速度满足使充电系统冷却的需要，以便确保充电期间的操作稳定性。
有可能的是，控制装置11根据预定义时间而控制DC电流的输送。例如，与在夜晚时相比，在白天期间，DC电流的等级能够是更高的。此外，控制DC电流能够取决于达到预定义的充电等级。例如，如果在08:00 am之前，电动车辆1必须被充分地充电，而在08:00 pm和08:00 am期间的充电仅能够以50%的降低的速率来进行，则可以例如在06:00 pm以100%的DC电流开始充电，并且，可以在08:00 pm与08:00 am之间以50%的DC电流继续充电。
这就是说，控制装置11可以控制DC电流的输送，使得在第一时间跨度期间（例如，在夜晚期间），噪声不超过第一预定义极限，并且，在第二时间跨度期间（例如，在白天期间），噪声不超过第二预定义极限。因而，控制装置11相应地控制空调装置9的风扇10的速度。实际上，控制DC电流的输送意味着降低DC电流，直到噪声不超过预定义极限。
总之，充电系统允许各种实现。例如，被实现为家用充电器，充电系统的用户能够指示，除非在7:30 am之前，电动车辆1未被充分地充电，否则在08:00 pm与8:00 am之间，风扇10应当以不超过最大通风速度的30%自旋。充电器2开始以降低的功率充电，直到充电系统的电气组件（即，充电器2、功率转换器7或功率变压器6）达到最大可接受温度。如果控制装置11预测到，除非增加通风，否则在7:30 am之前，电动车辆1将未被充分地充电，则控制装置11将以在7:30 am充电用来完成充电将耗费的最小要求量来提高通风等级。
在进一步的示例中，允许网络运营商将充电系统放置于住宅区中，但在07:00 pm与8:00 am之间，充电系统限制于40 dB的噪声。能够根据该噪声等级而计算最大风扇10的功率等级，并且，风扇10的功率由控制装置11控制成决不高于该环境。如果电子组件达到最大可接受温度，则降低充电器2的输出功率。在这种情况下，用户不能够无视环境，因为，许可不允许这样。然而，即使在噪声敏感的环境中，充电仍是有可能的。
虽然在附图和前文的描述中，详细地图示且描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性的或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。根据研究附图、公开和所附权利要求，实施所要求保护的发明和本领域中熟练的技术人员能够理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，单词“包含”不排除其它元素或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。
参考符号列表
1　　电动车辆
2　　充电器
3　　充电电缆
4　　第一端
5　　第二端
6　　功率变压器
7　　功率转换器
8　　AC电网
9　　空调装置
10 　风扇
11 　控制装置
12 　可切换的连接矩阵装置
13 　出口端口。

Claims (16)

1.一种用于以DC电流对电动车辆（1）进行充电的电动车辆充电系统，包含充电器（2）、空调装置（9）以及控制装置（11），由此
所述充电器（2）配置用于将所述DC电流输送至所述电动车辆（1），
所述空调装置（9）配置用于对所述充电系统加热和/或使所述充电系统冷却，
所述空调装置（9）和/或所述充电器（2）发出噪声，以及
所述控制装置（11）配置用于根据所述噪声而控制所述DC电流的输送。
2.根据前述权利要求所述的电动车辆充电系统，由此，所述控制装置（11）配置用于限制所述DC电流的输送，使得所述噪声不超过预定义极限。
3.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述空调装置（9）和/或所述充电器（2）包含发出所述噪声的风扇（10），并且所述控制装置（11）配置用于基于所述风扇（10）的转数来控制所述DC电流的输送。
4.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述控制装置（11）配置用于根据预定义时间，或根据直到必须以预定义等级对所述电动车辆（1）进行充电的预定义时间，控制所述DC电流的输送。
5.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述控制装置（11）配置用于限制所述DC电流的输送，使得在第一时间跨度期间，所述噪声不超过第一预定义极限，并且，在第二时间跨度期间，所述噪声不超过第二预定义极限。
6. 根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述控制装置（11）配置用于将所述噪声限制于≤ 40 dB。
7.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，控制所述DC电流的输送包含降低所述DC电流，直到所述噪声不超过所述预定义极限。
8.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，包含DC充电电缆（3），所述DC充电电缆（3）具有第一端（4）和第二端（5），由此，所述第一端（4）连接至所述充电器（2），以用于接收所述DC电压，并且，所述第二端（5）配置用于连接所述电动车辆（1）。
9.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述充电器（2）包含功率变压器（6）和功率转换器（7），所述功率变压器（6）具有第一侧和第二侧，所述功率转换器（7）具有AC侧和DC侧，所述功率变压器（6）的一次侧配置用于连接至AC电网（8），所述功率变压器（6）的二次侧连接至所述功率转换器（7）的所述AC侧，并且，所述功率转换器（7）的所述DC侧配置用于提供电能，以对所述电动车辆（1）进行充电。
10.根据前述权利要求中的任何所述的电动车辆充电系统，由此，所述充电器（2）包含可切换的连接矩阵装置（12），所述可切换的连接矩阵装置（12）包含多个出口端口（13），所述多个出口端口（13）各自配置用于电连接所述电动车辆（1），并且，所述可切换的连接矩阵装置（12）配置用于将一个或多个功率转换器（7）连接至所述出口端口。
11. 一种用于控制用于电动车辆（1）的充电器的噪声发出的方法，包含以下的步骤：
由所述充电器（2）输送DC电流，以对所述电动车辆（1）进行充电，以及
对所述充电器（2）进行空气调节，由此
进行空气调节和/或输送所述DC电流发出所述噪声，以及
根据所述噪声而控制所述DC电流的输送。
12.根据前述方法权利要求所述的方法，包含以下的步骤：控制所述DC电流的输送，使得所述噪声不超过预定义极限。
13.根据前述方法权利要求中的任何所述的方法，由此，对所述充电器进行空气调节包含使所述充电器（2）通风和/或包含提供空气调节的空调装置（9），并且，包含以下的步骤：基于所述空调装置（9）的风扇的转数来控制所述DC电流的输送。
14.根据前述方法权利要求中的任何所述的方法，包含以下的步骤：根据预定义时间，或根据直到必须以预定义等级对所述电动车辆（1）进行充电的预定义时间，控制所述DC电流的输送。
15.根据前述方法权利要求中的任何所述的方法，由此，控制所述DC电流的输送包含限制所述DC电流的输送，使得在第一时间跨度期间，所述噪声不超过第一预定义极限，并且，在第二时间跨度期间，所述噪声不超过第二预定义极限。
16. 根据前述方法权利要求中的任何所述的方法，由此，控制所述DC电流的输送包含将所述噪声限制于≤ 40 dB和/或降低所述DC电流，直到所述噪声不超过所述预定义极限。
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