CN111483337A - 冷却给电驱动机动车充电的充电桩系统的冷却系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于充电桩系统(10)的冷却系统(20)，该充电桩系统用于给电驱动的机动车辆(14)充电，该冷却系统具有：输入总管(22)，用于送入冷却介质；输出总管(30)，用于送出经加热的冷却介质；以及多条冷却管线(24)，能够分别与相关联的、待冷却的、用于给该电驱动的机动车辆(14)充电的充电桩(12)热联接以便冷却该充电桩(12)、尤其冷却该充电桩(12)的充电线缆(26)和/或功率电子器件(28)，其中这些冷却管线(24)以彼此并联连接的方式与输入总管(22)且与输出总管(30)处于流体连接。由于在冷却时充电桩(12)的并联连接，可以为每个待冷却的充电桩(12)设定相同的冷却功率，从而实现充电桩系统的良好的使用寿命。

Description

冷却给电驱动机动车充电的充电桩系统的冷却系统和方法
技术领域
本发明涉及一种冷却系统和一种方法，借助于该冷却系统和方法可以对被设置为用于给可电驱动的机动车辆充电的充电桩系统进行冷却。
背景技术
从DE 2 224 740 A1中已知，藉由冷却回路的并联连接的冷却管线来冷却大型变压器的不同的绕组空间，其中在输入总管与输出总管之间连接的每条冷却管线具有可设定的节流器。
一直存在提高充电桩系统的使用寿命的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够实现充电桩系统的良好的使用寿命的方案。
根据本发明，该目的通过一种下文所述的冷却系统和一种下文所述的方法来实现。本发明的优选的构型在下面的说明中提出，这些构型无论单独还是组合都可以构成本发明的一个方面。
根据本发明提出了一种用于充电桩系统的冷却系统，该充电桩系统用于给能够电驱动的机动车辆充电，该冷却系统具有：输入总管，该输入总管用于送入冷却介质；输出总管，该输出总管用于送出经加热的冷却介质；以及多条冷却管线，这些冷却管线能够分别与相关联的、待冷却的、用于给该能够电驱动的机动车辆充电的充电桩热学联接，以便冷却该充电桩、尤其冷却该充电桩的充电点的充电线缆和/或功率电子器件，其中这些冷却管线以彼此并联连接的方式与该输入总管并且与该输出总管处于流体连接。
代替于将待冷却的充电桩串联连接在该冷却系统的冷却回路中，使这些待冷却的充电桩并联连接。由此避免：以已经提高的输入温度来冷却冷却回路中相对于其他的充电桩而言设置于下游的充电桩，从而造成这些充电桩的较低的冷却功率。替代于此，可以以相同的输入温度和(除管线长度上的压力损失外)大体上相同的输入压力来冷却所有充电桩，从而在待冷却的充电桩上设定相同的冷却功率。由此，确保了充电桩的均匀冷却，在该冷却中避免了由于冷却功率不足引起的单个充电桩的过早故障。通过均匀的冷却可以优化维护间隔，从而可以实现以更低的维护耗费来维持充电桩的功能性。因为可以使在充电桩的使用寿命中离群个体的风险最小化，所以无需考虑该冷却系统和/或针对最坏情况的情景下的维护。
此外，由于充电桩的并联连接可以容易地实现将充电桩(这些充电桩自一段时间以来没有被使用并且因此当前不必进行冷却)声明为非待冷却的充电桩并且禁用通向非待冷却的充电桩的冷却管线。由此，可以将由该冷却系统所提供的冷却介质的质量流集中到当前被视为需要进行冷却并且被声明为待冷却的那些充电桩上。通过避免对非待冷却充电桩进行不必要的冷却，可以避免不必要的压力损失，并且替代于此可以提高其余待冷却的充电桩中的冷却功率，由此不仅可以使充电桩的使用寿命均匀化，还可以延长充电桩的使用寿命。由于在冷却时这些充电桩的并联连接，可以为每个待冷却的充电桩设定相同的冷却功率，从而能够实现充电桩系统的良好的使用寿命。
在此，还可以充分利用如下认识：例如为了避免干扰性的噪音发射，可以对充电桩的使用者有利的是，将用于运行充电桩所设置的机组与充电桩间隔开地设置。因此，例如可以将变压器、整流器、用于输送冷却系统的冷却介质的冷却泵和其他的机组集中在远离充电桩定位的电源箱中。这能够尤其实现为多个充电桩设置仅具有一个冷却泵的共用的冷却系统，由此可以减少整个系统的设备耗费。由此，可以通过一种分布式系统实现该充电桩系统的充电桩的冷却，该分布式系统尽管在某些情况下提高了功率耗费，但通过节省在其他情况下要多次设置的机组，可以实现明显的成本降低，该成本降低在充电桩的数量增加的情况下下降得更大。这在很大程度上使得为个人短途交通的逐步电气化提供成本有效且充足的基础设施变得更加容易。
在可能的实施方式中可以提出，将被引导经过充电桩的短接管线在引入位置处与该输入总管连接并且在引出位置处与该输出总管连接，该引入位置在流动方向上位于冷却管线与输入总管的连接位置的后方，该引出位置在流动方向上位于冷却管线与输出总管的连接位置的前方。该短接管线可以具有调节阀。即使有意地或无意地(例如由于故障)所有或多个冷却管线被禁用，该短接管线仍然能够循环冷却介质。由此，可以可靠地避免该输入总管中形成高压力。此外，可以利用该短接管线来检测运行故障。当在该短接管线中测量到高于或低于当前运行状况下所预期的压力和/或流量时，这可能指示出现故障，由此尤其可以促使进行自动检测。
尤其提出，被引导经过这些充电桩的短接管线形成该输入总管与该输出总管之间的连接件，该连接件能够任选地设计有调节阀。
优选每条冷却管线与一个调节阀、尤其平衡阀相连，以便设定这些冷却管线中的相同的质量流量。借助于该调节阀可以针对每条冷却管线单独调节流量。这能够实现，即使在考虑直到单独冷却管线的管线路径上的不同压力损失的情况下，在通向待冷却的充电桩的每条冷却管线中也设定相同的流量。此外，在这不必对与相应的冷却管线相关联的充电桩进行冷却的情况下可以禁用该冷却管线并且将为此后所禁用的冷却管线而设置的流量用于提高其他冷却管线的流量。
特别优选地提出，将用于液压平衡的调节阀(尤其藉由控制装置)互相连通。这些调节阀例如可以根据连通管的原理互相液压联接。然而也可以用测量装置来测量冷却管线中的流量和/或压力并且借助于由此获得的测量数据通过电子通信来实现液压平衡。由此，可以容易地补偿不同冷却管线的不同流动阻力，并且可以使不同的流动阻力适配于相应调节阀的调节位置，以便在不同的冷却管线中实现相同的冷却功率。
尤其对于每条冷却管线，在该相关联的充电桩之前设置流量测量器，以便测量相应的冷却管线的流量。由此，可以在充电桩上游在冷却流体进入充电桩之前测量流量。尤其可以在适当时设置用于测量该短接管线的流量的流量测量器。这使得能够精确地(尤其基于流量地)调节在不同的冷却管线中所实现的冷却功率。此外，可以容易地检测故障。
特别优选地，对于每条冷却管线，在相关联的充电桩之前设置压力测量器，以便测量相应的冷却管线的背压。由此，可以在充电桩上游在冷却流体进入充电桩之前测量背压。尤其可以在适当时设置用于测量该短接管线的流量的压力测量器。这使得能够精确地(尤其基于压力地)调节在不同的冷却管线中所实现的冷却功率。此外，可以容易地检测故障。
该充电桩优选具有用于检测该充电桩的冷却需求的(尤其具有至少一个温度传感器的)监测装置，其中该监测装置被设计成在没有检测到冷却需求的情况下将该相关联的冷却管线封闭。该监测装置可以决定由其监测的充电桩为待冷却的充电桩还是非待冷却的充电桩。当不需要或不再需要冷却该充电桩时，可以封闭相关联的冷却管线，使得不再有新的冷却介质被输送到非待冷却的充电桩。由此，可以将原本为这条冷却管线所提供的流量分配给其他热联接到待冷却的充电桩的冷却管线，以便在那里提高冷却功率。
本发明还涉及一种用于给可电驱动的机动车辆充电的充电系统，该充电系统具有：用于给可电驱动的机动车辆充电的多个充电桩；用于冷却这些充电桩的冷却系统，该冷却系统可以以如上所述的方式设计和改进；与这些充电桩间隔开地定位的电源箱，其中该电源箱具有：用于输送该冷却系统的冷却介质的冷却泵和/或用于冷却该输出总管的冷却介质的热交换器，以及用于设定冷却管线的流量的控制单元。这能够尤其实现为多个充电桩设置仅具有一个冷却泵的共用的冷却系统，由此可以减少整个系统的设备耗费。由此，可以通过一种分布式系统展现该充电桩系统的充电桩的冷却，该分布式系统尽管在某些情况下提高了功率耗费，但通过节省在其他情况下要多次设置的机组，可以实现明显的成本降低。由于在冷却时这些充电桩的并联连接，可以为每个待冷却的充电桩设定相同的冷却功率，从而能够实现充电桩系统的良好的使用寿命。
本发明还涉及一种用于冷却充电桩系统的方法，该充电桩系统用于给可电驱动的机动车辆充电，在该方法中多个待冷却的充电桩借助于冷却系统(该冷却系统可以如上所述地设计和改进)以并联连接的方式得以冷却。由于在冷却时这些充电桩的并联连接，可以为每个待冷却的充电桩设定相同的冷却功率，从而能够实现充电桩系统的良好的使用寿命。
特别优选地，为每个待冷却的充电桩设定大体上相同的流量流。由此，可以使用于充电桩的冷却功率均匀化，由此确保了均匀地冷却充电桩，其中避免了由于冷却功率不足引起的单个充电桩的过早故障。
尤其提出，在距离压力源最远的管线中产生的实际流量低于其余冷却管线中的实际流量的情况下，为这些冷却管线设定更高的额定流量；和/或在该距离压力源最远的管线中产生的实际流量高于其余冷却管线中的流量的情况下，为这些冷却管线设定更低的额定流量；和/或在该输入总管中的实际压力高于额定压力的情况下，为这些冷却管线设定更低的额定流量。该距离最远的管线可以由在适当时所设置的短接管线来形成，其中然而替代性地，该距离最远的管线可以由在该输入总管的流动方向上最远设置的冷却管线给出。由此，可以使各条冷却管线中的流量和冷却功率容易地适配于可供使用的冷却介质的下降和/或提高。当打开或关闭单独的冷却管线时，为相应的冷却管线所设定的流量尤其可以自动进行适配。即使在出现故障或未预先规定流动阻力时，可以将为冷却管线所提供的流量设定成等大。
总体上，本发明在此提供下述1、8、9的技术方案，下述2-7和10-11为本发明的优选技术方案：
1.一种用于充电桩系统(10)的冷却系统，该充电桩系统用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电，该冷却系统具有：
输入总管(22)，该输入总管用于送入冷却介质；
输出总管(30)，该输出总管用于送出经加热的冷却介质；以及
多条冷却管线(24)，这些冷却管线能够分别与相关联的、待冷却的、用于给该能够电驱动的机动车辆(14)充电的充电桩(12)热学联接，以便冷却该充电桩(12)、尤其冷却该充电桩(12)的充电点的充电线缆(26)和/或功率电子器件(28)，其中这些冷却管线(24)以彼此并联连接的方式与该输入总管(22)并且与该输出总管(30)处于流体连接。
2.根据上述1所述的冷却系统，其特征在于，每条冷却管线(24)与一个调节阀(34)、尤其平衡阀相连，以便设定这些冷却管线(24)中的相同的质量流量。
3.根据上述2所述的冷却系统，其特征在于，所述调节阀(34)尤其藉由控制装置(36)互相连通以便进行液压平衡。
4.根据上述2或3所述的冷却系统，其特征在于，对于每条冷却管线(24)，在相关联的充电桩(12)之前设置流量测量器，以便测量相应的冷却管线(24)的流量。
5.根据上述2至4之一所述的冷却系统，其特征在于，对于每条冷却管线(24)，在相关联的充电桩(12)之前设置压力测量器，以便测量相应的冷却管线(24)的背压。
6.根据上述1至5之一所述的冷却系统，其特征在于，该充电桩(12)具有用于检测该充电桩(12)的冷却需求的监测装置，该监测装置尤其具有至少一个温度传感器，其中该监测装置被设计成在没有检测到冷却需求的情况下将相关联的冷却管线(24)封闭。
7.根据上述1至6之一所述的冷却系统，其特征在于，被引导经过所述充电桩的短接管线(38)形成该输入总管(22)与该输出总管(30)之间的连接件，该连接件能够可选地设计有调节阀(34)。
8.一种用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电的充电桩系统，该充电桩系统具有：多个充电桩(12)，这些充电桩用于给该能够电驱动的机动车辆(14)充电；根据上述1至7之一所述的用于冷却这些充电桩(12)的冷却系统(20)；与这些充电桩(12)间隔开地定位的电源箱(16)，其中该电源箱(16)具有：用于输送该冷却系统(20)的冷却介质的冷却泵(18)和/或用于冷却该输出总管(30)的冷却介质的热交换器(32)，以及用于设定冷却管线(24)的流量的控制单元(36)。
9.一种用于冷却充电桩系统(10)的方法，该充电桩系统用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电，其中多个待冷却的充电桩(12)借助于根据上述1至7之一所述的冷却系统(20)以并联连接的方式被冷却。
10.根据上述9所述的方法，其中对于每个待冷却的充电桩(12)设定大体上相同的流量流。
11.根据上述9或10所述的方法，其中在距离压力源最远的管线中产生的实际流量低于其余冷却管线(24)中的实际流量的情况下，为这些冷却管线(24)设定更高的额定流量；和/或在该距离压力源最远的管线中产生的实际流量高于其余冷却管线(24)中的流量的情况下，为这些冷却管线(24)设定更低的额定流量；和/或在该输入总管(22)中的实际压力高于额定压力的情况下，为这些冷却管线(24)设定更低的额定流量。
附图说明
下文参照附图根据优选的实施例示例性阐释本发明，其中下文展示的特征不仅可以分别单独地而且可以组合地形成本发明的一个方面。在附图中：
图1：示出充电桩系统的示意性透视图，并且
图2：示出用于图1中的充电桩系统的冷却系统的示意性原理图。
具体实施方式
在图1中所示的充电桩系统10具有多个充电桩12，通过这些充电桩可以分别给可电驱动的车辆14充电。至少一个、优选正好一个电源箱16可以连接到充电桩12处，该电源箱例如具有用于充电桩12的功率电子器件和在适当时带有整流器的变压器，该整流器用于将来自能源网中的交流电转换为所期望的电流强度下的用于充电桩12的直流电。然而，将该变压器设置在分开的变压器站19中也是可能的。电源箱16和/或冷却箱17具有用于冷却充电桩12的冷却泵18。电源箱16和/或冷却箱17可以与充电桩12有意间隔开地定位，由此例如在电源箱16和/或冷却箱17中产生的噪音不干扰相应的充电桩12的使用者。
在图2中所示的冷却系统20具有输入总管22，冷却箱17中的冷却泵18将冷却介质泵送入该输入总管中。多个并联连接的冷却管线24从输入总管22中分出，以便能够冷却分别相关联的充电桩12。充电桩12例如具有带有待冷却的充电线缆和/或待冷却的功率电子器件28的充电点26，该功率电子器件热学联接到相关联的冷却管线。冷却管线24共同引导到输出总管30中，并且例如藉由设计为空气冷却器的、用于冷却经加热的冷却介质的热交换器32而再次被送入冷却箱17中的冷却泵18。
每条冷却管线24具有设计为平衡阀的调节阀34，该调节阀例如可以基于冷却管线24中所测量的流量和/或所测量的压力由控制装置36来进行调节，以便在具有待冷却的充电桩12的冷却管线24中设定相同的流量和/或相同的冷却功率。如果不需要对某个充电桩12进行冷却，那么也可以将对应的冷却管线24借助于其调节阀34封闭。附加地，设置与输入总管22并且与输出总管30连接的、并且被引导经过充电桩12的短接管线38，在出现故障时和/或当禁用所有的冷却管线24时，该短接管线仍能够实现该冷却介质的循环。此外，可以通过测量短接管线38中的流量和/或压力来检测冷却系统20中的故障。短接管线38同样可以具有调节阀34或不含调节阀34。

Claims (11)

1.一种用于充电桩系统(10)的冷却系统，该充电桩系统用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电，该冷却系统具有：
输入总管(22)，该输入总管用于送入冷却介质；
输出总管(30)，该输出总管用于送出经加热的冷却介质；以及
多条冷却管线(24)，这些冷却管线能够分别与相关联的、待冷却的、用于给该能够电驱动的机动车辆(14)充电的充电桩(12)热学联接，以便冷却该充电桩(12)、尤其冷却该充电桩(12)的充电点的充电线缆(26)和/或功率电子器件(28)，其中这些冷却管线(24)以彼此并联连接的方式与该输入总管(22)并且与该输出总管(30)处于流体连接。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，每条冷却管线(24)与一个调节阀(34)、尤其平衡阀相连，以便设定这些冷却管线(24)中的相同的质量流量。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述调节阀(34)尤其藉由控制装置(36)互相连通以便进行液压平衡。
4.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，对于每条冷却管线(24)，在相关联的充电桩(12)之前设置流量测量器，以便测量相应的冷却管线(24)的流量。
5.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，对于每条冷却管线(24)，在相关联的充电桩(12)之前设置压力测量器，以便测量相应的冷却管线(24)的背压。
6.根据权利要求1至3之一所述的冷却系统，其特征在于，该充电桩(12)具有用于检测该充电桩(12)的冷却需求的监测装置，该监测装置尤其具有至少一个温度传感器，其中该监测装置被设计成在没有检测到冷却需求的情况下将相关联的冷却管线(24)封闭。
7.根据权利要求1至3之一所述的冷却系统，其特征在于，被引导经过所述充电桩的短接管线(38)形成该输入总管(22)与该输出总管(30)之间的连接件，该连接件能够可选地设计有调节阀(34)。
8.一种用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电的充电桩系统，该充电桩系统具有：多个充电桩(12)，这些充电桩用于给该能够电驱动的机动车辆(14)充电；根据权利要求1至7之一所述的用于冷却这些充电桩(12)的冷却系统(20)；与这些充电桩(12)间隔开地定位的电源箱(16)，其中该电源箱(16)具有：用于输送该冷却系统(20)的冷却介质的冷却泵(18)和/或用于冷却该输出总管(30)的冷却介质的热交换器(32)，以及用于设定冷却管线(24)的流量的控制单元(36)。
9.一种用于冷却充电桩系统(10)的方法，该充电桩系统用于给能够电驱动的机动车辆(14)充电，其中多个待冷却的充电桩(12)借助于根据权利要求1至7之一所述的冷却系统(20)以并联连接的方式被冷却。
10.根据权利要求9所述的方法，其中对于每个待冷却的充电桩(12)设定大体上相同的流量流。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中在距离压力源最远的管线中产生的实际流量低于其余冷却管线(24)中的实际流量的情况下，为这些冷却管线(24)设定更高的额定流量；和/或在该距离压力源最远的管线中产生的实际流量高于其余冷却管线(24)中的流量的情况下，为这些冷却管线(24)设定更低的额定流量；和/或在该输入总管(22)中的实际压力高于额定压力的情况下，为这些冷却管线(24)设定更低的额定流量。
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