JP2017034986A - 充電ケーブルを有する充電ステーション - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造の充電ケーブルを有する充電ステーションを提供する。【解決手段】充電ステーション１は、充電ケーブル２が充電ステーションに近位端５で接続され、かつ電気エネルギー貯蔵装置３を内包する充電すべき装置４の第２のプラグイン装置８に接続するための第１のプラグイン装置７と、第１のプラグイン装置が第２のプラグイン装置の第２の電気接触要素１０への電気接続のための第１の電気接触要素９と、充電ケーブルが充電ステーションの電圧源１２への第１の接触要素の電気接続のための電気接続線１１を有する。充電ケーブルは、充電ステーションから第１のプラグイン装置に向かい、さらに第１のプラグイン装置から充電ステーションに再び戻るように温度を制御するための流体を案内する流体管路１３を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車の電気エネルギー貯蔵装置を充電するための充電ケーブルを有する充電ステーションに関する。

駆動モータとして電気モータを有する自動車は、自動車の走行に必要なエネルギーを貯蔵することができるように、充電ステーションで充電されなければならない。このために、自動車は、電気エネルギー貯蔵装置とプラグイン装置とを有する。プラグイン装置は、それに対応して互換性のあるプラグイン装置を備える充電ケーブルによって充電ステーションに接続することができ、電気エネルギー貯蔵装置の充電を可能にする。ここで、電気エネルギー貯蔵装置は、しばしば高電圧の充電流を供給される。

このタイプの充電操作において電気エネルギー貯蔵装置の温度が大幅に上昇することがある。これはエネルギー貯蔵装置のパワー出力および寿命に悪影響を及ぼすことがあるため、電気エネルギー貯蔵装置を冷却することができる冷却オプションが従来技術で開示されている。

（特許文献１）は、充電ケーブルを有する充電ステーションであって、冷却デバイスと、その冷却デバイスに接続することができるクーラントラインとが充電ステーション内にさらに設けられ、クーラントラインを自動車に接続することができ、エネルギー貯蔵装置にクーラントを供給してエネルギー貯蔵装置を冷却することができる、充電ステーションを開示している。ここで、電気充電流用の電気ケーブルは、クーラントラインから離されている。

しかし、特に外部条件が変化する場合および充電操作中にも車両側のプラグイン装置と充電ステーション側のプラグイン装置との電気接触の質が変わり、充電操作中にその電気接触が悪化し得ることが分かっている。その結果、プラグイン装置の温度が望ましくないほど大幅に上昇することがあり、それにより充電操作に悪影響が及ぶことがある。この悪影響により、充電後の充電容量がより小さくなり、または充電時間が長引くことがある。

独国特許第１０ ２０１０ ００７ ９７５ Ｂ４号明細書

本発明の目的は、従来技術と比べて改良され、それにも関わらず単純な構造の充電ケーブルを有する充電ステーションを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴によって実現される。

本発明の１つの例示的実施形態は、電気エネルギー貯蔵装置を充電するための充電ケーブルを有する充電ステーションであって、充電ケーブルが、充電ステーションに近位端で接続され、かつ電気エネルギー貯蔵装置を内包する充電すべき装置、例えば特に自動車の第２のプラグイン装置に接続するための第１のプラグイン装置を遠位端に有し、第１のプラグイン装置が、第２のプラグイン装置の第２の電気接触要素への電気接続のための第１の電気接触要素を有し、充電ケーブルが、充電ステーションの電圧源への第１の接触要素の電気接続のための電気接続線を有し、充電ケーブルが、充電ステーションから第１のプラグイン装置に向かい、さらに第１のプラグイン装置から充電ステーションに再び戻るように流体を案内するための流体管路を有する、充電ステーションに関する。これにより、流体管路を通る流体の流れによって、充電ケーブル自体およびまた充電ケーブルの第１のプラグイン装置の温度を制御し得る状況が実現される。温度が高すぎる場合、冷却のために流体の流れを使用することができる。その結果、充電ケーブルおよび第１のプラグイン装置が冷却される。低温では、充電ケーブルと、特に第１のプラグイン装置との温度を上昇させるために流体の流れを使用することもできる。これにより、第１のプラグイン装置と第２のプラグイン装置との電気接触が、熱的に、電気エネルギーの適切な伝送を可能にする範囲内にある状況が実現される。

また、流体管路が、第１の部分流体管路と第２の部分流体管路とを有し、第１および第２の部分流体管路が、第１のプラグイン装置の領域内で偏向管路に連通しており、偏向管路において、充電ステーションの下流の第１の部分管路からの流体が、第２の流体管路内へ、充電ステーションに向かう流れ方向に偏向されると有利である。それにより、充電ケーブル内で、充電ステーションからプラグイン装置を通り、さらにプラグイン装置を通り過ぎて充電ステーションに再び戻る流れが実現される。これにより、充電ケーブルを冷却するための流体の回路への接続が可能になる。

第１の接触要素が、第１の部分流体管路内、第２の部分流体管路内、および／または偏向管路内に係入し、ならびに／あるいは第１の部分流体管路、第２の部分流体管路、および／または偏向管路に熱的に接続されると特に有利である。それにより、第２のプラグイン装置との電気接触を確立するために接触要素の温度を直接または間接的に制御することができる。この制御により、接触要素の温度を所望の温度窓内に保つことが促進される。これにより、電気接触、および電気エネルギーの伝送、例えば接触要素を通る電流の流れが促進される。

同様に、流体が、接触要素の少なくとも一部の周りを流れると好適である。それにより、接触要素が対応する流体管路または偏向管路内に少なくとも一部延びている場合、接触要素の直接的な温度制御を行うことができる。

また、充電ステーションが、少なくとも１つの流体ポンプまたは流体圧縮機を備える部分流体回路を有し、流体ポンプまたは流体圧縮機が、第１の部分流体管路を通って偏向管路に向かい、さらに偏向管路から第２の部分流体管路を通って部分流体回路に戻るように流体に付力するためのものであると好適である。それにより、対応する流体管路を通って充電ケーブルを流れることができる流体を実現することができる。

充電ステーション、部分流体回路、および／または部分流体管路が、流体の温度を制御するための手段を有すると特に有利である。それにより、充電ケーブルおよび接触要素の最適な温度制御に適した温度に流体自体を予め事前調整することができる。

ここで、温度を制御するための手段が、流体を加熱するための加熱手段および／または流体を冷却するための冷却手段を有すると有利である。それにより、流体を加熱または冷却することができる。その結果、充電ケーブルおよび／または接触要素の所望の温度を実現することができる。

また、流体が、特に充電ステーションの外部空間から吸入することができる空気であり、またはリザーバから吸入することができる別の気体もしくは気体混合物または液体であると有利である。

充電ケーブルが、電気接続線に加えて部分流体管路も有し、電気接続線が部分流体管路と熱的に接続していると特に有利である。それにより、充電ケーブルの長さ全体にわたって電気接続線の温度制御を行うことができる。その結果、電気接続線の温度を同様にその長さ全体にわたって安定させることができる。

以下の本文では、図面を参照して１つの例示的実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。

充電ケーブルを有する充電ステーションと共に、電気エネルギー貯蔵装置を有する装置の構成の概略図を示す。 充電ケーブルを有する充電ステーションと、第１のプラグイン装置との概略図を示す。 第１のプラグイン装置の拡大概略図を示す。 充電ケーブルの一部を含む充電ステーションの詳細の拡大概略図を示す。

図１〜図４は、電気エネルギー貯蔵装置３を充電するための充電ケーブル２を有する充電ステーション１を含む、１つの例示的実施形態の様々な図を示す。電気エネルギー貯蔵装置３は、装置４の一部である。充電ケーブル２は、充電ステーション１に近位端５で接続される。また、充電ケーブル２は、電気エネルギー貯蔵装置３を内包する充電すべき装置４の第２のプラグイン装置８に接続するための第１のプラグイン装置７を遠位端６に備えるように構成される。第１のプラグイン装置は、有利には、プラグ、例えばプラグの雄部品として構成される。第２のプラグイン装置は、プラグの雌部品として構成される。同様に、第１のプラグイン装置をプラグ、例えばプラグの雌部品として構成することもできる。第２のプラグイン装置をプラグの雄部品として構成することも可能である。

第１のプラグイン装置７は、第２のプラグイン装置８の第２の電気接触要素１０への電気接続のための第１の電気接触要素９を有する。

充電ケーブル２は、充電ステーション１の電圧源１２への第１の接触要素９の電気接続のための電気接続線１１を有する。

本発明によれば、充電ケーブル２は、充電ステーション１から第１のプラグイン装置７に向かい、さらに第１のプラグイン装置７から充電ステーション１に再び戻るように流体を案内するための流体管路１３を有する。

流体管路１３は、第１の部分流体管路１４と、第２の部分流体管路１５とを有する。第１および第２の部分流体管路１４、１５は、第１のプラグイン装置７の領域内で偏向管路１６につながっている。偏向管路１６において、充電ステーション１の下流の第１の部分流体管路１４からの流体が、第２の部分流体管路１５内へ、充電ステーション１に向かう流れ方向に偏向される。したがって、流体は、充電ステーション１から充電ケーブル２に沿って流れることができ、偏向管路１６内で偏向させることができる。その結果、第２の部分流体管路１５内で充電ステーションに再び戻るように流体を案内することができる。

また、第１の接触要素９の改良された温度制御のために、この第１の接触要素９は、第１の部分流体管路１４内、第２の部分流体管路１５内、および／または偏向管路１６内に延びており、ならびに／あるいは第１の接触要素９は、第１の部分流体管路１４、第２の部分流体管路１５、および／または偏向管路１６に熱的に接続されている。１つの有利な例示的実施形態では、流体（矢印１７参照）が、第１の接触要素９の少なくとも一部の周りを流れることができる。

流体を供給するために、充電ステーション１は、少なくとも１つの流体ポンプまたは流体圧縮機１９を備える部分流体回路１８を有する。流体ポンプまたは流体圧縮機１９は、第１の部分流体管路１４を通って偏向管路１６に向かい、さらに偏向管路１６から第２の部分流体管路１５を通って部分流体回路１８に戻るように流体に付力するためのものである。

本発明のさらなる態様によれば、充電ステーション１または部分流体管路１４は、流体１７の温度を制御するための手段２０を有する。それらは、例えば、抵抗加熱手段、ＰＴＣ加熱手段、もしくはペルティエ素子などの電気加熱手段、またはペルティエ素子などの電気冷却手段でよい。

本発明の概念によれば、流体は空気である。空気は、特に充電ステーション１の外部空間から吸入可能であり得る。例えばリザーバから吸入することができる別の気体もしくは気体混合物または液体を使用することもできる。ここで、空気は、冷却回路を通過した後に再び放出することができる。代替形態として、空気または別の流体を閉じた冷却回路内で案内することもでき、再冷却または再加熱することができる。

例えば、充電ケーブル２が、電気接続線１１に加えて部分流体管路１４、１５も有し、電気接続線１１が部分流体管路１４、１５に熱的に接続されると有利である。それにより、電気接続線の長さ全体にわたって、または少なくとも長さの一部にわたって電気接続線の温度制御を行うことができる。

本発明による充電ステーションは、充電ケーブルおよび第１のプラグイン装置の温度制御が可能であるため、約−３０℃〜＋６０℃の周囲温度範囲内で、最大パワー出力においてさえ、特に無休での恒久的な動作が可能であり得るという利点を有する。

また、ここで有利には、高温により損壊が起こることがないように、表面の温度上昇を最大６０℃までに保ち得ることも実現される。

本発明による温度制御のために、有利には、例えば赤外放射による温度センサシステムも設けられる。この温度センサシステムにより、第１のプラグイン装置および／または充電ケーブルの温度を測定することができる。

さらに、充電ステーションに温度を通信するための特に標準化されたプロトコルが存在すると有利である。

その結果、必要に応じて、確実な接触温度を保つように意図された温度制御を行うことができる。

この温度制御により、手で触れることができる表面の最高温度を超えないようにすることができる状況も実現し得る。

充電ステーションは、有利には、最大５００Ａで最大１０００Ｖの充電圧を有する高圧充電ステーションである。

１ 充電ステーション
２ 充電ケーブル
３ 電気エネルギー貯蔵装置
４ 装置
５ 近位端
６ 遠位端
７ 第１のプラグイン装置
８ 第２のプラグイン装置
９ 第１の電気接触要素
１０ 第２の電気接触要素
１１ 電気接続線
１２ 電圧源
１３ 流体管路
１４ 第１の部分流体管路
１５ 第２の部分流体管路
１６ 偏向管路
１７ 流体
１８ 部分流体回路
１９ 流体ポンプまたは流体圧縮機
２０ 温度を制御するための手段

Claims (10)

1. 電気エネルギー貯蔵装置（３）を充電するための充電ケーブル（２）を有する充電ステーション（１）であって、前記充電ケーブル（２）が、前記充電ステーション（１）に近位端（５）で接続され、かつ電気エネルギー貯蔵装置（３）を内包する充電すべき装置（４）の第２のプラグイン装置（８）に接続するための第１のプラグイン装置（７）を遠位端（６）に有し、前記第１のプラグイン装置（７）が、前記第２のプラグイン装置（８）の第２の電気接触要素（１０）への電気接続のための第１の電気接触要素（９）を有し、前記充電ケーブル（２）が、前記充電ステーション（１）の電圧源（１２）への前記第１の接触要素（９）の電気接続のための電気接続線（１１）を有する、充電ステーション（１）において、前記充電ケーブル（２）が、前記充電ステーション（１）から前記第１のプラグイン装置（７）に向かい、さらに前記第１のプラグイン装置（７）から前記充電ステーション（１）に再び戻るように流体（１７）を案内するための流体管路（１３）を有することを特徴とする、充電ステーション（１）。
2. 前記流体管路（１３）が、第１の部分流体管路（１４）と第２の部分流体管路（１５）とを有し、前記第１および第２の部分流体管路（１４、１５）が、前記第１のプラグイン装置（７）の領域内で偏向管路（１６）に連通しており、前記偏向管路（１６）において、前記充電ステーション（１）の下流の前記第１の部分流体管路（１４）からの流体（１７）が、前記第２の部分流体管路（１５）内へ、前記充電ステーション（１）に向かう流れ方向に偏向されることを特徴とする、請求項１に記載の充電ステーション（１）。
3. 前記第１の接触要素（９）が、前記第１の部分流体管路（１４）内、前記第２の部分流体管路（１５）内、および／または前記偏向管路（１６）内に係入し、ならびに／あるいは前記第１の部分流体管路（１４）、前記第２の部分流体管路（１５）、および／または前記偏向管路（１６）に熱的に接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の充電ステーション（１）。
4. 前記流体（１７）が、前記第１の接触要素（９）の少なくとも一部の周りを流れることを特徴とする、請求項３に記載の充電ステーション（１）。
5. 部分流体回路（１８）が、少なくとも１つの流体ポンプまたは流体圧縮機（１９）を設けられ、前記流体ポンプまたは流体圧縮機（１９）が、前記第１の部分流体管路（１４）を通って前記偏向管路（１６）に向かい、さらに前記偏向管路（１６）から前記第２の部分流体管路（１５）を通って、特に前記部分流体回路（１８）に戻るように流体（１７）に付力するためのものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電ステーション（１）。
6. 前記充電ステーション（１）、前記部分流体回路（１８）、および／または前記第１の部分流体管路（１４）が、前記流体（１７）の温度を制御するための手段（２０）を有することを特徴とする、請求項５に記載の充電ステーション（１）。
7. 前記温度を制御するための前記手段（２０）が、前記流体を加熱するための加熱手段および／または前記流体を冷却するための冷却手段を有することを特徴とする、請求項６に記載の充電ステーション（１）。
8. 前記流体（１７）が、特に前記充電ステーション（１）の外部空間から吸入することができる空気であり、またはリザーバから吸入することができる別の気体もしくは気体混合物または液体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電ステーション（１）。
9. 前記充電ケーブル（２）が、前記電気接続線（１１）に加えて前記部分流体管路（１４、１５）も有し、前記電気接続線（１１）が前記部分流体管路（１４、１５）と熱的に接続していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電ステーション（１）。
10. 前記電気接続線（１１）が、前記部分流体管路（１４、１５）に対して電気的には絶縁されるが、熱は伝導するように接続されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電ステーション（１）。

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