CN108966590B - 冷却设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却设备(1，100，200)，该冷却设备用于冷却充电驻车场(3)的一个充电站点(2)或多个充电站点(2)，其中，各充电站点(2)具有：用于使冷却剂流过该充电站点(2)的内部冷却剂通道(4)、入口侧的冷却剂接口(5)和出口侧的冷却剂接口(6)，该冷却设备具有冷却剂回路(7)，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组(8)以及用于泵送该冷却剂回路(7)中的冷却剂的泵(9)，其中，各充电站点(2)的该冷却剂通道(4)被整合至该冷却剂回路(7)中，其中，在该冷却剂回路(7)中整合有一个蓄热器(10)或多个蓄热器(10)。

Description

冷却设备
技术领域
本发明涉及一种冷却设备，特别是用于给尤其机动车辆充电的充电站点或充电驻车场。本发明也涉及一种用于运行这种冷却设备的方法。
背景技术
充电站点被用来给尤其是机动车辆的电能储存器充电。充电驻车场是多个充电站点的集中场地，该集中场地例如是在停车场或停车楼中提供的，以便也能同时对多个机动车辆进行充电。
当今的电动车辆一般允许用于给电能储存器充电的两种充电模式。第一充电模式被称为交流充电模式。
为了在常见的交流电压插座或三相电流插座上充电，机动车辆一般具备整合式充电器(所谓的车载充电器)，该整合式充电器将交流电转换为直流电并且控制充电操作。但这种交流充电模式由于可供使用的接线功率一般在约230V或约400V时不超过16A或32A并且由于所安装的具有足够功率的充电器而使充电速度受到严重限制。由此，在当今的电动车辆中出现每100km行驶路程最长达数小时的充电时间。
为了改善缓慢的充电速度，通常也可以利用直流电压进行所谓的直流充电。不同于交流充电，对于直流充电，车辆一般为此不具备自身的充电器。替代于此，车辆外部的充电柱执行充电过程，并且因此同样像电池充电所需要的那样形成电压和电流。直流充电线路在充电过程中直接与车辆的高压电池的极相连。在直流充电线路与高压电池之间不发生电流隔离。直流充电站点的功率目前最高达50kW，但这也还是可提升的，以便进一步缩短充电时间。
在最高达约1000V的充电电压下，可以达到20km/min或更高的充电速度。由此，可能使旅途中的再次充电达到内燃机车辆油箱的顾客所习惯的数量级。与此相关的数百千瓦的高功率在功率电子装置、缆线和其他部件中以热量形式产生高损耗。为此需要冷却，以保护这些部件免于过热。
但这样的充电站点一般不是在时间上可连续使用的。充电站点的下一次使用也只可以非常有限地进行预测，从而在一次使用之后接着可以是紧随其后的使用或者也可以是较长的不使用时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种冷却设备，该冷却设备满足冷却需求的需要并且还高能效地工作。本发明的目的还在于提供一种用于运行这种冷却设备的方法。
就冷却设备而言的目的通过下述1的特征来实现。下述2-7为本发明关于此冷却设备而言的优选技术方案：
1.一种冷却设备(1，100，200)，该冷却设备用于冷却充电驻车场(3)的一个充电站点(2)或多个充电站点(2)，其中各充电站点(2)具有：用于使冷却剂流过该充电站点(2)的内部冷却剂通道(4)、入口侧的冷却剂接口(5)和出口侧的冷却剂接口(6)，该冷却设备具有冷却剂回路(7)，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组(8)以及用于泵送该冷却剂回路(7)中的冷却剂的泵(9)，其中各充电站点(2)的该冷却剂通道被整合至该冷却剂回路(7)中，其特征在于，在该冷却剂回路(7)中整合有一个蓄热器(10)或多个蓄热器(10)。
2.根据上述1所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或这些蓄热器(10)是相变蓄热器或基于焓的热储存器。
3.根据上述2所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该相变蓄热器或该基于焓的热储存器具有利用相变、溶解焓、溶解焓类似物的材料。
4.根据上述3所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该材料是或者具有盐、水合盐、有机化合物且尤其是长链有机化合物、和/或石蜡。
5.根据前述1-4之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器或至少一个蓄热器在该冷却剂回路中安排在该充电站点的上游或在这些充电站点的上游。
6.根据前述1-5之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或至少一个蓄热器(10)在该冷却剂回路(7)中安排在该充电站点(2)的下游或在这些充电站点(2)之一的下游或在所有充电站点(2)的下游。
7.根据前述1-6之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或至少一个蓄热器(10)在该冷却剂回路(7)中安排在两个充电站点(2)之间。
8.一种用于运行冷却设备(1，100，200)的方法，该冷却设备用于冷却充电驻车场(3)的一个充电站点(2)或多个充电站点(2)，其中，各充电站点(2)具有：用于使冷却剂流过该充电站点(2)的内部冷却剂通道(4)、入口侧的冷却剂接口(5)和出口侧的冷却剂接口(6)、冷却剂回路(7)，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组(8)以及用于泵送该冷却剂回路(7)中的冷却剂的泵(9)，其中，各充电站点(2)的该冷却剂通道(4)被整合至该冷却剂回路(7)中，其中在该冷却剂回路(7)中整合有一个蓄热器(10)或多个蓄热器(10)，并且该冷却设备(1，100，200)如此运行：使得在一个充电站点运行之前和/或之时，在该至少一个蓄热器(10)中储存热。
9.根据上述8所述的方法，其特征在于，当该充电站点(2)或至少一个充电站点(2)未投入充电工作时，再次通过该冷却剂从该蓄热器(10)中提取所储存的热。
10.根据上述8或9所述的方法，其特征在于，当在一个充电站点(2)中或在这些充电站点(2)中产生的热少于该冷却剂能够散发的热时，再次通过该冷却剂从该蓄热器(10)提取所储存的热。
本发明的一个实施例涉及一种冷却设备，该冷却设备用于冷却充电驻车场的一个充电站点或多个充电站点，其中，各充电站点具有：用于使冷却剂流过该充电站点的内部冷却剂通道、入口侧的冷却剂接口和出口侧的冷却剂接口，该冷却设备具有冷却剂回路，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组以及用于泵送该冷却剂回路中的冷却剂的泵，其中各充电站点的该冷却剂通道被整合至该冷却剂回路中，其中在该冷却剂回路中整合有一个蓄热器或多个蓄热器。由此实现了可以非常快速地散发热以实现快速冷却，即便冷却剂回路具有一定的冷却惰性并且无法处理由于突然使用一个充电站点或多个充电站点而产生的快速的热学负荷。通过使用该蓄热器，该冷却剂回路可较小地设定尺寸，这是因为热可以借助蓄热器被足够快速地散发。由此可以在冷却设备中实现节约。
在一个实施例中有利的是，该蓄热器或这些蓄热器是相变蓄热器或基于焓的热储存器。由此可以相对快速地储存相对多的热，这是因为可以通过相变短暂地利用高的焓量。
还有利的是，该相变蓄热器或该基于焓的热储存器具有利用相变、溶解焓等的材料。通过所述焓或相变的各种利用形式，可以限定速度和能够散发的热量。因此，也可以使用多个蓄热器，该多个蓄热器可以具有不同的速度并且可以接收不同的热量。
还有利的是，该材料是或者具有盐、盐合水、有机化合物且尤其是长链有机化合物、和/或石蜡。由此可以就可接收的热量和相变速度而言有针对性地选择所期望的相变。
还特别有利的是，该蓄热器或至少一个蓄热器在该冷却剂回路中安排在该充电站点的上游或安排在这些充电站点的上游。由此也可以实现紧接在充电站点的待冷却热源前方的冷却剂的过冷。还可以提出，在充电过程开始时立即调节热源，以充分利用“冷却剂、在充电站点中提供的冷却板、和/或冷却链中的其他部分”的局部存在的热容，而不必等待冷却剂回路经过整个冷却剂回路的漫长延时。在此还可能的是，该蓄热器可以被用于冷却，即便存在冷却剂回路失效且例如肯定不再发生其他循环冷却，以便例如继续进行充电过程或保护热源、如尤其是功率电子装置。在此特别有利的是，该蓄热器作为冷却器可以有针对性地被激活，例如通过使溶剂中的物质开始溶解、通过激活相变(例如通过提供激活能量而激活熔化过程)等。
在另一个实施例中便利的是，该蓄热器或至少一个蓄热器在该冷却剂回路中安排在该充电站点的下游或在这些充电站点之一的下游或在所有充电站点的下游。由此实现了可以在下个热源前方执行冷却剂温度的降低。这样也实现了防止冷却剂暂时过热的保护，因为冷却剂在这些充电站点之间或在这些热源之间可以再次被冷却。为此不需要可控地激活该冷却过程。因此也可以将以下材料用于该蓄热器，该材料在极限温度下自动地接收热(例如由于达到熔点)，并且在这个阈值处使其自身的后续温度变得稳定。但替代性地，也可以采用可被有针对性地控制的材料。
由于在必要时也只是暂时地使用充电驻车场，因而可以略小地设定自身的冷却系统的尺寸。代替在任何时刻针对冷却设备的峰值损耗功率来设计冷却功率，冷却剂回路、以及该蓄热器或这些蓄热器的热容可以被一并包括在内。在此，该冷却设备有利地与该蓄热器或这些蓄热器一起能够使该冷却设备或冷却剂保持为低于最高温度直至充电过程结束。在该蓄热器或这些蓄热器中被接收的热能可以随后在下一个充电间歇期中经由冷却机组再次被缓慢散发。
也可以在该冷却设备或该冷却机组失效时使用该蓄热器，以便例如继续进行充电过程或保护热源、如功率电子装置。
因此还可能的是，该蓄热器或至少一个蓄热器在冷却剂回路中安排在两个充电站点之间。
就用于运行冷却设备的方法而言的目的是通过上述8记载的特征来实现的。上述9-10为本发明关于此方法而言的优选技术方案。
本发明的一个实施例涉及一种用于运行冷却设备的方法，该冷却设备用于冷却充电驻车场的一个充电站点或多个充电站点，其中，各充电站点具有：用于使冷却剂流过该充电站点的内部冷却剂通道、入口侧的冷却剂接口和出口侧的冷却剂接口，该冷却设备具有冷却剂回路，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组以及用于泵送该冷却剂回路中的冷却剂的泵，其中各充电站点的该冷却剂通道被整合至该冷却剂回路中，其中在该冷却剂回路中整合有一个蓄热器或多个蓄热器并且该冷却设备如此运行：使得在一个充电站点运行之前和/或之时，在该至少一个蓄热器中储存热。由此实现了，即便当冷却剂回路相对迟缓时也能快速冷却。
还特别有利的是，当该充电站点或至少一个充电站点未投入充电工作时，再次通过该冷却剂从该蓄热器中提取所储存的热。
还有利的是，当在一个充电站点中或在这些充电站点中产生的热少于该冷却剂能够散发的热时，再次通过该冷却剂从该蓄热器提取所储存的热。
附图说明
下面借助实施例并参照附图详细地阐述本发明。附图示出了：
图1 具有冷却剂回路的冷却设备的示意图，
图2 具有冷却剂回路的替代性冷却设备的示意图，以及
图3 用于一个充电站点或用于具有多个充电站点的充电驻车场的冷却设备的示意性透视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于冷却充电驻车场3的一个充电站点2或多个充电站点2的冷却设备1。
在此，各充电站点2具有用于使冷却剂流过充电站点2的内部冷却剂通道4，其中，该充电站点设置有入口侧的冷却剂接口5和出口侧的冷却剂接口6，以便将充电站点2的内部冷却剂通道4连接至冷却剂回路7，从而在冷却剂回路7中流动的冷却剂也可以流过内部冷却剂通道4并且可以在那里接收热，以便能冷却充电站点或其部件，如尤其是电子装置和/或功率电子装置、缆线、充电缆线等。在此，充电站点2优选具有冷却板，该冷却板与内部冷却剂通道4处于热接触，其中，待冷却的部件与冷却板处于热接触。
冷却剂回路7设置有用于冷却该冷却剂的冷却机组8和用于泵送冷却剂回路7中的冷却剂的泵9，其中，各充电站点2的内部冷却剂通道4被整合到冷却剂回路7中，使得冷却剂可以串行和/或并行地流过这些充电站点。在图1的实施例中，这些充电站点2就冷却剂流过而言是串行安排的，但是这些充电站点也能以其他方式并行和/或串行连接。在此，多组充电站点2也可以并行连接，其中，在一组中充电站点2是串行连接的。
还可以在图1中看到，在该充电站点2的上游或在这些充电站点2的上游，在冷却剂回路7中整合了一个蓄热器10或多个蓄热器10。蓄热器10在此优选连接在充电站点2的冷却板的上游。蓄热器10在此在必要时与该充电站点2或这些充电站点2分开安排。该蓄热器10或一个蓄热器10也可以被整合到充电站点2中。
蓄热器10优选是相变蓄热器或基于焓的热储存器、如蓄热器。在此，该相变蓄热器或该基于焓的热储存器具有利用相变、溶解焓、反应焓等的材料，以便能够储存热。在此，可储存的热量和储存速度取决于蓄热器的材料的选择和/或也取决于材料的量或其安排或联接。
蓄热器10的材料可以是或者具有盐、水合盐、有机化合物且尤其是长链有机化合物、和/或石蜡。
图2示出了用于冷却充电驻车场3的一个充电站点2或多个充电站点2的冷却设备100的另一个实施例。
各充电站点2(也如图1的实施例那样)具有用于使冷却剂流过充电站点2的内部冷却剂通道4，其中，该充电站点设置有入口侧的冷却剂接口5和出口侧的冷却剂接口6，以便将充电站点2的内部冷却剂通道4连接至冷却剂回路7，从而在冷却剂回路7中流动的冷却剂也可以流过内部冷却剂通道4并且可以在那里接收热，以便能冷却充电站点或其部件，如尤其是电子装置和/或功率电子装置、缆线、充电缆线等。在此，该充电站点优选具有冷却板，该冷却板与内部冷却剂通道4处于热接触，其中，待冷却的部件与该冷却板处于热接触。
冷却剂回路7设置有用于冷却该冷却剂的冷却机组8和用于泵送冷却剂回路7中的冷却剂的泵9，其中，各充电站点2的内部冷却剂通道4被整合到冷却剂回路7中，使得冷却剂可以串行和/或并行地流过这些充电站点。在图2的实施例中，这些充电站点2就冷却剂流过而言也是串行安排的，但是这些充电站点也可以对应地以其他方式并行和/或串行连接。在此，多组充电站点2也可以并行连接，其中，在一组中充电站点2是串行连接的。
还可以在图2中看到，在其中一个所述充电站点2的下游或者在两个充电站点2之间，在冷却剂回路7中整合了一个蓄热器10或多个蓄热器10。蓄热器10在此优选连接在充电站点2的冷却板的下游。蓄热器10在此在必要时与该充电站点2或这些充电站点2分开安排。该蓄热器10或一个蓄热器10也可以被整合到充电站点2中。
蓄热器10对应地再次优选是相变蓄热器或基于焓的热储存器、如蓄热器。在此，该相变蓄热器或该基于焓的热储存器具有利用相变、溶解焓、反应焓等的材料，以便能够储存热。在此，可储存的热量和储存速度取决于蓄热器的材料的选择和/或也取决于材料的量或其安排或联接。
蓄热器10的材料可以是或者具有盐、水合盐、有机化合物且尤其是长链有机化合物、和/或石蜡。
在图1和图2中，各充电站点2指派有温度传感器11，该温度传感器检测该充电站点或其部件、如尤其是其冷却板的温度。当蓄热器被设计成可以有针对性地启用的蓄热器时，该温度传感器的传感器信号用于控制该蓄热器的启用或停用。由此可以在时间上控制相变等或诸如此类，以便能有针对性地接收热。
图3示出了冷却设备200的一个实施例，该实施例具有包括多个充电站点2的充电驻车场3。在此，冷却机组8连同泵9优选与充电站点2在空间上分离地安排。冷却机组8和泵9在冷却剂回路7中与冷却剂管路12相连，该冷却剂管路也将充电站点2整合在冷却剂回路7中。还能看到一个蓄热器10，该蓄热器被实施为上述相变蓄热器或基于焓的热储存器。该蓄热器优选安排在功率电子装置壳体中，该功率电子装置壳体被指派给至少一个充电站点或其功率电子装置。在此，充电站点的功率电子装置适当地未被整合到充电站点中，而是与之分离地被整合在对应的功率电子装置壳体中。所有的或仅一些充电站点的功率电子装置也可以被整合在这样的功率电子装置壳体中。可以提供多个这样的功率电子装置壳体。这些功率电子装置壳体典型地在热学上被整合至冷却剂回路中。在此可以只有其中一个功率电子装置壳体或所有功率电子装置壳体指派有蓄热器10。
本发明还涉及一种用于运行冷却设备1、100、200的方法，该冷却设备用于冷却充电驻车场3的一个充电站点2或多个充电站点2，其中，各充电站点2具有用于使冷却剂流过充电站点2的内部冷却剂通道4、入口侧的冷却剂接口5和出口侧的冷却剂接口6。为此，冷却剂回路7设置有用于冷却该冷却剂的冷却机组8和用于泵送冷却剂回路中的冷却剂的泵9。在此，各充电站点2的冷却剂通道4被整合到冷却剂回路7中。也将至少一个蓄热器或多个蓄热器整合到该冷却剂回路中。冷却设备1、100、200在此如此运行：使得在一个充电站点运行之前和/或之时，热量被储存在该至少一个蓄热器中。由此实现冷却剂的预冷却和/或在蓄热器中储存当前产生的热量，以便不给冷却剂施加如此高的热负荷。冷却设备优选如此运行：使得当该充电站点或至少一个充电站点未投入充电工作时(即，不存在冷却剂或冷却组件的附加热负荷或当前的高热负荷)，再次通过冷却剂从蓄热器中提取所储存的热量。
因此对运行也有利的是，当在一个充电站点中或在这些充电站点中产生的热少于该冷却剂能够散发的热时，再次通过该冷却剂从该蓄热器提取所储存的热量。
在相变材料中所储存的热能或热量的释放优选在下述时刻进行：即，此时在充电驻车场内没有检测到或检测到明显很弱的行动，并且因此也预期相对于装机功率明显减小的充电功率。“行为检测”例如可以通过下文描述的事件来进行。此外也可以实现行为的量化：在此，可以对监测充电驻车场的多个运动传感器进行分析。也可以分析在用户单元处的用户输入。也可以分析充电插头从其在充电站点上的接收座中的移除。此外可以考虑时间。同样可以分析过去若干天的历史数据。也可以分析外界温度，因为低温由于由驾驶员接通加热器而缩短车辆的电动可达里程，同样地极热的外界温度由于使用空调而缩短了可达里程，这需要比较频繁的充电。
本发明的一个实施例可以被设置成用于回送储存在相变材料中的热能或热量，从而该冷却剂回路或冷却剂通过可切换的阀从几个、例如热敏的部件旁流过，以避免这些部件被所述热能加热。
由此，这些部件被跨过(überbrückt)并且变热的冷却介质尤其尽可能直接或快速地被引导回冷却系统，该冷却系统吸收由相变材料所释放的能量。

Claims (11)

1.一种冷却设备(1，100，200)，该冷却设备用于冷却充电驻车场(3)的多个充电站点(2)，其中各充电站点(2)具有：用于使冷却剂流过该充电站点(2)的内部冷却剂通道(4)、入口侧的冷却剂接口(5)和出口侧的冷却剂接口(6)，该冷却设备具有冷却剂回路(7)，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组(8)以及用于泵送该冷却剂回路(7)中的冷却剂的泵(9)，其中各充电站点(2)的该内部冷却剂通道(4)被整合至该冷却剂回路(7)中，其特征在于，在该冷却剂回路(7)中整合有一个蓄热器(10)或多个蓄热器(10)。
2.根据权利要求1所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或多个蓄热器(10)是相变蓄热器或基于焓的热储存器。
3.根据权利要求2所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该相变蓄热器或该基于焓的热储存器具有利用相变或溶解焓的材料。
4.根据权利要求3所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该材料是或者具有盐、水合盐、有机化合物、和/或石蜡。
5.根据前述权利要求1-4之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器或至少一个蓄热器在该冷却剂回路中安排在所述多个充电站点的上游。
6.根据权利要求1至4之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或至少一个蓄热器(10)在该冷却剂回路(7)中安排在所述多个充电站点(2)之一的下游或在所有充电站点(2)的下游。
7.根据权利要求1至4之一所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该蓄热器(10)或至少一个蓄热器(10)在该冷却剂回路(7)中安排在两个充电站点(2)之间。
8.根据权利要求3所述的冷却设备(1，100，200)，其特征在于，该材料是或者具有长链有机化合物。
9.一种用于运行冷却设备(1，100，200)的方法，该冷却设备用于冷却充电驻车场(3)的多个充电站点(2)，其中，各充电站点(2)具有：用于使冷却剂流过该充电站点(2)的内部冷却剂通道(4)、入口侧的冷却剂接口(5)和出口侧的冷却剂接口(6)、冷却剂回路(7)，该冷却剂回路具有用于冷却该冷却剂的冷却机组(8)以及用于泵送该冷却剂回路(7)中的冷却剂的泵(9)，其中，各充电站点(2)的该内部冷却剂通道(4)被整合至该冷却剂回路(7)中，其中在该冷却剂回路(7)中整合有一个蓄热器(10)或多个蓄热器(10)，并且该冷却设备(1，100，200)如此运行：使得在一个充电站点运行之前和/或之时，在至少一个蓄热器(10)中储存热。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当该充电站点(2)或至少一个充电站点(2)未投入充电工作时，再次通过该冷却剂从该蓄热器(10)中提取所储存的热。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，当在一个充电站点(2)中或在多个充电站点(2)中产生的热少于该冷却剂能够散发的热时，再次通过该冷却剂从该蓄热器(10)提取所储存的热。
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