ES1077439U - Refrigeration device for quick charging stations of electric vehicles (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos. Cooling device for fast charging stations of electric vehicles.
Objeto de la invención Object of the invention
El objeto de la presente invención se refiere a un nuevo dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos, aplicable en la industria automovilística. El dispositivo incluye un novedoso sistema de refrigeración, el cual no necesita introducir aire en el interior de la estación de carga, no afectando por lo tanto a la estanqueidad del equipo, y evitando mantenimientos de equipos auxiliares tales como filtros, limpieza, etc. The object of the present invention relates to a new cooling device for fast charging stations of electric vehicles, applicable in the automobile industry. The device includes a novel cooling system, which does not need to introduce air inside the charging station, thus not affecting the tightness of the equipment, and avoiding maintenance of auxiliary equipment such as filters, cleaning, etc.
Desde hace unos años hasta la fecha de hoy, debido al aumento de las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera y sus consecuentes daños en la capa de ozono, se han ido buscando alternativas a los combustibles fósiles para la alimentación de los medios de transporte, y así poder reducir en la medida de lo posible los daños al medio ambiente, además de hacer frente a la progresiva escasez de los citados combustibles fósiles. For a few years to date, due to the increase in emissions of pollutant gases into the atmosphere and their consequent damage to the ozone layer, alternatives to fossil fuels have been sought to feed the means of transport, and thus to be able to reduce as much as possible the damages to the environment, in addition to facing the progressive shortage of the mentioned fossil fuels.
Una de las tecnologías propuestas actualmente y que viene cobrando fuerza en los últimos tiempos es la implantación del vehículo eléctrico. La continua investigación respecto a dicha tecnología ha permitido ir superando dificultades iniciales tales como la autonomía de los vehículos, peso y tamaño de las baterías, duración de las mismas, reducción en los tiempos de recarga de la batería, etc. One of the technologies currently proposed and that has been gaining strength in recent times is the implementation of the electric vehicle. The continuous investigation regarding this technology has allowed to overcome initial difficulties such as the autonomy of the vehicles, weight and size of the batteries, their duration, reduction in the recharging times of the battery, etc.
Para la recarga de batería de los vehículos eléctricos se han ido implementando en las ciudades estaciones de servicio con dispensadores de energía denominadas estaciones de carga. Actualmente se han fabricado estaciones de carga rápida que suministran potencias de alrededor de 50 kW, de manera que pueden recargar el sistema de baterías del vehículo en 20-40 minutos, frente a las 5-8 horas de las estaciones de carga normales de unos 3.6 kW. For the battery recharge of electric vehicles, service stations with energy dispensers called charging stations have been implemented in the cities. Currently, fast charging stations have been manufactured that supply powers of around 50 kW, so that they can recharge the vehicle's battery system in 20-40 minutes, compared to 5-8 hours from normal charging stations of about 3.6 kW
Las altas corrientes requeridas para las elevadas entregas de potencia llevadas a cabo en la recarga de las baterías, sumado a una eficiencia energética poco óptima, producen inevitables pérdidas resistivas o pérdidas ohmicas. Esta energía perdida se convierte en calor, lo que puede perjudicar a la estación de carga. Además, el futuro aumento de la capacidad de las baterías requerirá un aumento de la potencia de carga, de la corriente y de las pérdidas en forma de calor, por lo que es necesaria una potencia adicional para refrigerar los equipos. The high currents required for the high power deliveries carried out in the recharging of the batteries, added to an inefficient energy efficiency, inevitably produce resistive losses or ohmic losses. This lost energy is converted into heat, which can harm the charging station. In addition, the future increase in battery capacity will require an increase in charging power, current and heat losses, so additional power is required to cool the equipment.
Las estaciones de carga se instalan en armarios que deben asegurar una buena estanqueidad dado que se ubicarán en la vía pública, y deben contar con sistemas de refrigeración por aire que hacen circular por el interior de dicho armario un cierto caudal. Estas características requieren una buena circulación del aire introducido y por lo tanto el empleo de filtros o sistemas intercambiables con su correspondiente mantenimiento, además de no comprometer en exceso los niveles de estanquidad requeridos. The charging stations are installed in cabinets that must ensure a good seal since they will be located on public roads, and must have air cooling systems that circulate a certain flow through the interior of said cabinet. These characteristics require a good circulation of the introduced air and therefore the use of interchangeable filters or systems with their corresponding maintenance, in addition to not compromising excessively the required levels of tightness.
Por el documento WO 2011/108925 A2 es conocido en el estado de la técnica un dispositivo, sistema y método para recargar una batería de un coche eléctrico y por el documento WO 2011/121064 A1 se describe un método para controlar la corriente entre al menos una estación de carga y al menos uno o más vehículos eléctricos. Por otro lado por el documento WO 2011/112638 A1 se conoce por el estado de la técnica una carcasa de doble pared para las estaciones de carga de los vehículos eléctricos. From WO 2011/108925 A2 a device, system and method for recharging a battery of an electric car is known in the state of the art and a method for controlling current between at least one is described by WO 2011/121064 A1 a charging station and at least one or more electric vehicles. On the other hand by WO 2011/112638 A1, a double-walled housing for charging stations of electric vehicles is known from the state of the art.
Sin embargo no es conocido en el estado de la técnica ningún documento que describa un sistema de refrigeración en el que no haga falta introducir aire en los equipos, con la ventaja de no requerir una buena filtración del aire introducido, mediante filtros o sistemas intercambiables con su correspondiente mantenimiento, además de no comprometer en exceso los niveles de estanqueidad requeridos. However, no document describing a refrigeration system in which it is not necessary to introduce air into the equipment is known in the state of the art, with the advantage of not requiring a good filtration of the introduced air, by means of filters or interchangeable systems with its corresponding maintenance, in addition to not compromising excessively the required sealing levels.
Descripción de la invención Description of the invention
La presente invención incluye un diseño con una sencilla disposición o sistema para refrigerar los armarios de las estaciones de carga de vehículos eléctricos, sin que sea necesario introducir aire en el interior de dicho armario, por lo que no se ve afectada la estanqueidad del equipo, y se evitan costes y mantenimientos de equipos auxiliares tales como filtros, limpieza, etc. The present invention includes a design with a simple arrangement or system for cooling the cabinets of the charging stations of electric vehicles, without the need to introduce air into said cabinet, so that the tightness of the equipment is not affected, and costs and maintenance of auxiliary equipment such as filters, cleaning, etc. are avoided.
El dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos está caracterizado por que comprende al menos una cámara estanca, al menos una pared y al menos una cámara de refrigeración, que comprende a su vez al menos una entrada de aire y al menos una salida de aire, todo ello dispuesto de tal manera que el calor procedente de un armario de estación de carga de vehículos eléctricos es capturado por la pared y transmitido por conducción a través de dicha pared a la cámara de refrigeración donde es disipado gracias a una corriente de aire creada entre la entrada de aire y la salida de aire. La citada pared común a ambas cámaras está caracterizada por estar compuesta de un material de elevada conductividad térmica, con lo que se facilita la transmisión de calor entre las cámaras. Se ha demostrado después de distintos ensayos iniciales efectuados que el aluminio presenta una muy buena transferencia térmica entre el interior del armario y la cámara. The cooling device for fast charging stations of electric vehicles is characterized in that it comprises at least one sealed chamber, at least one wall and at least one cooling chamber, which in turn comprises at least one air inlet and at least one air outlet, all arranged in such a way that the heat coming from an electric vehicle charging station cabinet is captured by the wall and transmitted by conduction through said wall to the cooling chamber where it is dissipated thanks to a current of air created between the air inlet and the air outlet. The said wall common to both chambers is characterized by being composed of a material of high thermal conductivity, which facilitates the transmission of heat between the chambers. It has been shown after several initial tests carried out that aluminum has a very good thermal transfer between the inside of the cabinet and the chamber.
Caracteriza la invención unos medios de ventilación forzada que están dispuestos en la cámara de refrigeración de tal forma que dichos medios sirven de ayuda para crear la corriente de aire entre la entrada de aire y la salida de aire, y que estarán situados en las zonas del armario de estación de carga donde las pérdidas y la disipación de calor sea mayor y se necesite una ayuda adicional para efectuar la refrigeración. Dichos medios de ventilación forzada comprenden al menos un soplador pudiendo ser combinado con al menos unos medios auxiliares de disipación. Los citados medios de disipación mejoran el intercambio térmico entre las cámaras, tanto por la transmisión desde el interior del armario, como por la transferencia de calor al aire circulante. The invention features forced ventilation means that are arranged in the cooling chamber in such a way that said means serve to create the air flow between the air inlet and the air outlet, and which will be located in the areas of the Charging station cabinet where losses and heat dissipation are greater and additional help is needed to effect cooling. Said forced ventilation means comprise at least one blower and can be combined with at least auxiliary dissipation means. The said dissipation means improve the thermal exchange between the chambers, both by the transmission from inside the cabinet, and by the transfer of heat to the circulating air.
Caracteriza igualmente la invención la situación de las entradas de aire en la cámara de refrigeración cuando ésta se produce por convección natural o por convección forzada. Cuando la refrigeración se produce por convección natural la entrada de aire se produce por una apertura situada en el extremo inferior de la cara exterior de la cámara de refrigeración. Cuando la refrigeración se produce por convección forzada la entrada de aire se produce por una apertura situada preferentemente en la parte inferior de la cara exterior de la cámara de refrigeración, aunque puede estar situada en la parte contraria. En dicha cámara de refrigeración, cuando ésta se produce por convección forzada, el soplador se coloca en el interior de la misma justo a la altura de la entrada de aire con lo que ayuda a que se cree una corriente de aire que favorece la ventilación. Asimismo, puede colocarse un soplador a la salida, haciendo las funciones de extracción de aire. A continuación, entre la entrada y la salida de aire se colocan medios auxiliares de disipación los cuales mejoran el intercambio térmico tanto como para la transmisión desde el interior del armario, como por la transferencia de calor del aire que circula por la cámara de refrigeración. The invention also characterizes the situation of the air inlets in the cooling chamber when it is produced by natural convection or forced convection. When cooling occurs by natural convection, the air inlet is produced by an opening located at the lower end of the outer face of the cooling chamber. When the cooling is produced by forced convection, the air inlet is produced by an opening preferably located in the lower part of the outer face of the cooling chamber, although it may be located in the opposite part. In said cooling chamber, when it is produced by forced convection, the blower is placed inside it just at the height of the air inlet, which helps to create an air flow that favors ventilation. Also, a blower can be placed at the exit, performing the functions of air extraction. Then, auxiliary dissipation means are placed between the air inlet and outlet which improve the thermal exchange both for the transmission from inside the cabinet, and for the heat transfer of the air circulating through the cooling chamber.
Con el objeto de refrigerar el armario de estación de carga de vehículos eléctricos se coloca una de las cámaras de refrigeración, ya sea con ventilación forzada o no, en al menos una cara del armario. En una realización preferente de la invención el armario de estación de carga de vehículos eléctricos cuenta con cuatro cámaras, tres de las citadas cámaras son de ventilación no forzada y se colocan en los laterales y la puerta del armario. La cuarta cámara dotada de ventilación forzada se coloca en la cara posterior, donde se encuentra el módulo de potencia, y los elementos eléctricos que mayor calor generan y disipan. In order to cool the electric vehicle charging station cabinet, one of the cooling chambers is placed, whether with forced ventilation or not, on at least one side of the cabinet. In a preferred embodiment of the invention, the electric vehicle charging station cabinet has four chambers, three of the aforementioned chambers are non-forced ventilation and are placed on the sides and the cabinet door. The fourth chamber equipped with forced ventilation is placed on the rear face, where the power module is located, and the electrical elements that generate the most heat and dissipate.
Descripción de los dibujos Description of the drawings
Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a esta memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un conjunto de dibujos en dónde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: In order to complete the description and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, this descriptive report is attached, as an integral part thereof, a set of drawings in which with an illustrative and non-limiting nature, the next:
La figura 1 es una vista en perfil del armario que protege una estación de carga de vehículos eléctricos, en cuyas caras laterales, trasera y frontal se colocan los dispositivos de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos objeto de la invención. Figure 1 is a profile view of the cabinet that protects an electric vehicle charging station, on whose side, rear and front faces the cooling devices of fast charging stations of electric vehicles object of the invention are placed.
La figura 2 es una vista en sección del alzado del dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos en donde se puede observar una configuración que dispone de una cámara de refrigeración no forzada mediante convección natural. Figure 2 is a sectional view of the elevation of the refrigeration device of fast charging stations of electric vehicles where a configuration can be seen that has a cooling chamber not forced by natural convection.
La figura 3 es una vista en sección del alzado del dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos en donde se puede observar otra configuración donde dispone de una cámara de refrigeración mediante convección forzada. Figure 3 is a sectional view of the elevation of the refrigeration device of fast charging stations of electric vehicles where another configuration can be seen where it has a cooling chamber by forced convection.
A continuación se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención: Below is a list of the different elements represented in the figures that make up the invention:
1 = Armario de la estación de carga 1 = Charging station cabinet
2 = Cámara de refrigeración 2 = Cooling chamber
3 = Soplador 3 = Blower
4 = Disipador 4 = Heatsink
5 = Pared 6 = Módulo de potencia 5 = Wall 6 = Power module
7 = Cámara estanca 7 = Waterproof camera
8 = Entrada de aire 8 = Air inlet
8a = Entrada de aire en convección natural 8a = Air intake in natural convection
8b = Entrada de aire en convección forzada 8b = forced convection air inlet
9 = Salida de aire 9 = Air outlet
A vista de lo anteriormente enunciado y haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, el dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos que se va a describir, según se ve en la figura 1, está ideado para refrigerar estaciones de carga como la que podemos observar en dicha figura 1, que suministran potencias de alrededor de 50kW, con lo que debido a esta potencia suministrada es posible reducir el tiempo de recarga del sistema de baterías del vehículo a 20-40 minutos. In view of the foregoing and referring to the numbering adopted in the figures, the cooling device for fast charging stations of electric vehicles to be described, as seen in Figure 1, is designed to cool charging stations as we can see in said figure 1, which provide powers of around 50kW, so that due to this power supplied it is possible to reduce the recharge time of the vehicle's battery system to 20-40 minutes.
En la figura 1 se puede observar el armario (1) donde se aloja la estación de carga, en cuyas caras laterales, trasera y frontal se colocan los dispositivos de refrigeración de estaciones de carga rápida objeto de la invención. Debido a esta posición de la cámara de refrigeración exterior al armario (1) de la estación de carga, se evita que el flujo de aire para refrigerar la estación de carga se introduzca en el interior del armario (1), con lo que se evita asimismo el coste en el mantenimiento de dispositivos auxiliares, tanto como de filtros de aire como de limpieza. Igualmente esta posición novedosa del dispositivo de refrigeración en las caras laterales, trasera y frontal del armario (1) permite asegurar una buena estanqueidad de la estación de carga, lo cual es una característica a tener en cuenta debido a que se ubica en la vía pública. In Figure 1 the cabinet (1) where the charging station is housed can be seen, on whose side, rear and front faces the cooling devices of fast charging stations object of the invention are placed. Due to this position of the refrigeration chamber outside the cabinet (1) of the charging station, the flow of air to cool the charging station is prevented from entering the interior of the cabinet (1), thereby avoiding also the cost in the maintenance of auxiliary devices, as well as air filters and cleaning. Likewise, this novel position of the cooling device on the side, rear and front sides of the cabinet (1) allows to ensure a good sealing of the charging station, which is a characteristic to be taken into account because it is located on public roads .
En las dos figuras siguientes se pueden observar dos configuraciones distintas del dispositivo de refrigeración de estaciones de carga rápida para vehículos eléctricos. In the following two figures, two different configurations of the cooling device for fast charging stations for electric vehicles can be observed.
En la figura 2 podemos observar una configuración donde la cámara de refrigeración (2) no dispone de una ventilación forzada, si no que la estación de carga se refrigera mediante convección natural. La cámara de refrigeración es colocada en el exterior de al menos una de las paredes del armario (1), con lo que dicho armario (1) transmite una cantidad de calor proveniente de la estación de carga, a la cámara estanca (7). Como se puede observar en la figura 2 la cámara de refrigeración (2) con ventilación no forzada dispone de una pared (5), la cual está compuesta de un material de elevada conductividad térmica como puede ser el aluminio, por lo que captura el calor desde el interior del armario (1) y lo transmite al interior de la cámara de refrigeración (2). El calor es disipado hacia el exterior debido al flujo de aire creado por convección natural en el interior de la cámara de refrigeración (2) de ventilación no forzada, entre una entrada de aire (8a) y una salida de aire (9). Cuando la refrigeración se produce por convección natural la entrada de aire (8a) se produce por una apertura situada en el extremo inferior de la cara exterior de la cámara de refrigeración, apreciable en la figura 2. In Figure 2 we can see a configuration where the cooling chamber (2) does not have forced ventilation, but the charging station is cooled by natural convection. The cooling chamber is placed on the outside of at least one of the walls of the cabinet (1), whereby said cabinet (1) transmits an amount of heat from the charging station, to the sealed chamber (7). As can be seen in Figure 2, the cooling chamber (2) with non-forced ventilation has a wall (5), which is composed of a material of high thermal conductivity such as aluminum, so it captures heat from inside the cabinet (1) and transmits it to the inside of the cooling chamber (2). The heat is dissipated outwards due to the flow of air created by natural convection inside the cooling chamber (2) of non-forced ventilation, between an air inlet (8a) and an air outlet (9). When the cooling occurs by natural convection, the air inlet (8a) is produced by an opening located at the lower end of the outer face of the cooling chamber, appreciable in Figure 2.
Otra configuración distinta es la mostrada en la figura 3, donde podemos observar una realización donde la cámara de refrigeración (2) dispone de medios de ventilación forzada, con lo que la estación de carga se refrigera mediante un flujo de aire forzado. La cámara de refrigeración es colocada, al igual que la anterior, en el exterior de al menos una de las paredes del armario (1), con lo que dicho armario (1) transmite una cantidad de calor proveniente de la estación de carga, a la cámara estanca (7) y posteriormente transmitido al interior de la cámara de refrigeración (2) a través de la pared (5). Another different configuration is that shown in Figure 3, where we can observe an embodiment where the cooling chamber (2) has forced ventilation means, whereby the charging station is cooled by a forced air flow. The cooling chamber is placed, like the previous one, on the outside of at least one of the walls of the cabinet (1), whereby said cabinet (1) transmits an amount of heat from the charging station, to the sealed chamber (7) and subsequently transmitted to the interior of the refrigeration chamber (2) through the wall (5).
En una configuración de la cámara de refrigeración (2) con ventilación forzada se crea un flujo de aire en el interior de dicha cámara de refrigeración (2), donde el aire que se introduce a través de la entrada de aire (8b) es impulsado mediante un pequeño soplador (3) a través de la cámara (2) hacia la salida de aire (9). Cuando la refrigeración se produce por convección forzada la entrada de aire (8b) se produce por una apertura situada preferentemente en la parte inferior de la cara exterior de la cámara de refrigeración, como se puede observar en la figura 3. In a configuration of the cooling chamber (2) with forced ventilation an air flow is created inside said cooling chamber (2), where the air that is introduced through the air inlet (8b) is driven by means of a small blower (3) through the chamber (2) towards the air outlet (9). When cooling occurs by forced convection, the air inlet (8b) is produced by an opening preferably located in the lower part of the outer face of the cooling chamber, as can be seen in Figure 3.
En otra configuración de la cámara de refrigeración (2) con ventilación forzada se dota la cámara de refrigeración (2) de un disipador (4) el cual mejora el intercambio térmico, tanto por la transmisión desde el interior del armario, como la transferencia de calor del aire circulante. In another configuration of the cooling chamber (2) with forced ventilation, the cooling chamber (2) is provided with a heatsink (4) which improves the thermal exchange, both by the transmission from inside the cabinet, and the transfer of circulating air heat.
Para llevar a cabo la refrigeración del armario (1) se dota al menos a una de las caras de dicho armario (1) de una de las cámaras de refrigeración (2). En una realización preferente de la invención, el armario cuenta con tres cámaras de refrigeración (2) no forzada y una cámara de refrigeración (2) con ventilación forzada mediante el soplador (3). En otra realización más preferente la cámara (2) cuenta además con el disipador (4). Normalmente la cámara de refrigeración (2) con ventilación forzada será la trasera donde se encuentra el módulo de potencia (6) como se puede observar en la figura 3. To carry out the cooling of the cabinet (1), at least one of the faces of said cabinet (1) is provided with one of the cooling chambers (2). In a preferred embodiment of the invention, the cabinet has three non-forced refrigeration chambers (2) and a refrigeration chamber (2) with forced ventilation by means of the blower (3). In another more preferred embodiment, the chamber (2) also has the heatsink (4). Normally the cooling chamber (2) with forced ventilation will be the rear one where the power module (6) is located as can be seen in figure 3.
Claims (11)
- --
- al menos una cámara estanca (7), at least one waterproof chamber (7),
- --
- al menos una pared (5), at least one wall (5),
- --
- al menos una cámara de refrigeración (2) que comprende a su vez al menos una entrada de aire (8) at least one cooling chamber (2) comprising at least one air inlet (8)
- --
- al menos un soplador (3), at least one blower (3),
- --
- al menos unos medios de disipación (4), at least a means of dissipation (4),
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted |
Effective date: 20121008 |
|
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20180507 |