JP2019022433A - 充電スタンドの充電柱用の充電ケーブルユニットおよびそのようなユニットの使用 - Google Patents

Abstract

【課題】 充電スタンドの充電柱用の充電ケーブルユニットおよびそのようなユニットの使用を提供する。【解決手段】 本発明は、充電スタンドの充電柱（３０）用の充電ケーブルユニット（４０）であって、充電ケーブルユニット（４０）が、冷却ユニット（１０）と、好ましくはケーブルシュー（２２）を設けられた充電ケーブル（１７）とを備え、充電ケーブル（１７）が二次冷却剤回路を有し、冷却ユニット（１０）が、第１の接続部および第２の接続部を有する熱交換器（２０）を備え、第２の接続部が、第２の冷却剤回路に流体的に接続され、冷却ユニット（１０）が、第１の接続部が充電スタンドの共通の一次冷却剤回路に流体的に接続される場合に第２の冷却剤回路を冷却するように設計される充電ケーブルユニット（４０）を提供する。さらに、本発明は、そのような充電ケーブルユニット（４０）を使用した取付け方法を提供する。【選択図】 図４

Description

本発明は、充電スタンドの充電柱（ｃｏｌｕｍｎ）用の充電ケーブルユニットに関する。さらに、本発明は、そのような充電ケーブルユニットの使用に関する。

電気工学において、充電ステーションとは、エネルギー貯蔵装置（例えば電気自動車の主電池）を取り外す必要なく、簡単な設置やプラグイン操作によって、可動のバッテリ駆動式のデバイス、機械、または自動車にエネルギーを供給するために用いられる任意の固定装置または電気的設備を表す。電気自動車用の充電ステーションは、一般に「充電スタンド」と呼ばれ、複数の充電ポイントを含むことがあり、それらは、設計に応じて「充電柱」として特徴付けられる。

ここで特に、欧州で広く普及しているいわゆるコンバインドチャージングシステム（ＣＣＳ）などの直流急速充電システム（高性能充電、ＨＰＣ）が知られている。この全般的な直流充電の場合、直流が充電柱から車両に直接供給され、そのために、電源網から高出力整流器によって、または太陽光充電ステーションでの大型の緩衝蓄電器によって直流が提供される。車両には、電流強度を調節するため、または容量限界に達したときに動作を終了させるために充電柱と通信するバッテリ管理システムがある。

従来技術によれば、この目的に必要なパワーエレクトロニクスは通常、充電柱に組み込まれており、５０ｋＷの電力限度まで負荷をかけることができる。充電柱の直流接続は、主電池の対応する接続部に直接接続されるので、低損失で高い充電電流を伝達することができ、これは充電時間を短くするが、熱の発生にもつながる。

使用者のために充電ケーブルの重量および可撓性を低く保つために、液体が流れる充電ケーブルを有するケーブル冷却システムが文献に記載されている。そのようなシステムには、時として、設置、動作、およびメンテナンスの際に問題がある。特に、充電ケーブルは、通常の使用、天候、または不適切な取扱いにより、特に高い摩耗を受ける。しかし、その交換および設置は通常、冷却システムの構成要素の取付けまたは充電柱の冷却システムへのケーブル冷却回路の接続を必要とする。そのために、一方で冷却液体を充填しなければならないだけでなく、さらに、問題なく動作するように冷却回路を換気する必要もある。これらの活動は時間がかかり、過失が生じやすく、現場で充電コラムにメンテナンス要員をつなぎ留めることになる。

充填または換気操作を不要にすることができる、漏れのない、さらには死容積のないプラグコネクタを用いる代替形態は、非常に高価で壊れやすい。そこで、例えば（特許文献１）は、液体を冷却するための空洞をそれぞれ有する接続ラインとプラグコネクタとの電気的接続を開示している。さらに、このプラグコネクタは、接続ラインの接続点がプラグコネクタから切り離される場合に空洞の第１の開口部を閉じる弁を有し、接続点は、接続点がプラグコネクタから切り離される場合に空洞の第２の開口部を閉じる対応する弁を有する。

（特許文献２）は、供給または監視および制御ライン用のプラグ結合具に関し、このプラグ結合具は、一方としての結合ピンおよび他方としての結合スリーブからなる３つの結合点を形成するプラグソケットおよびプラグを備え、ここで、電気ライン用の結合点に加えて、圧力媒体ライン用の結合点が提供され、この結合点の結合ピンおよび結合スリーブは、軸方向穴および末端ホース接続を有し、逆止弁が、結合スリーブの軸方向穴内に配置され、結合ピンが結合スリーブ内に貫入することによって押圧することができる。

（特許文献３）は、さらなる充電ケーブル冷却システムに関する。

独国特許第１０２００７０４１１１０Ｂ４号明細書 欧州特許第８００２３４Ｂ１号明細書 欧州特許出願公開第２９０９８９３Ａ１号明細書

本発明は、独立請求項に記載の、充電スタンドの充電柱用の充電ケーブルユニットと、そのような充電ケーブルユニットを取り付けるための方法とを提供する。

この解決策の利点は、ユニットを取り外す必要なく、冷却システムを既に充填した状態で送達して取り付けることができることである。したがって、現場での冷却回路の換気を回避することができる。

充電ケーブル冷却のために、充電ケーブルの冷却回路は、熱交換器のみを介して充電柱の液体冷却回路に接続され、液体冷却回路は別の冷却媒体を使用することができる。ここでは、全ての閉止具および結合具が、迅速な取付け（クイックカップリングなど）を可能にすることが好ましい。

冷却ユニットは、充電柱の高い点にあることが好ましい。それにより、現場での取付け中に、ケーブルを冷却ユニットと共に上から充電柱内に下降させればよい。

充電ケーブルの固定は、（クランプ式に、充電柱からの出口での、場合によっては充電柱の支持アームでの）ジャケットの数箇所での固定、および充電柱内部での冷却ユニットの固定または懸架のみによって実現される。

本発明のさらに有利な改良形態は、従属請求項に記載されている。すなわち、本発明による対応する構成は、充電ケーブルが外部から垂直充電柱にねじ留めされる（ｔｈｒｅａｄｅｄ）ことを可能にする。ここで、扱いにくい要素（冷却システムなど）も、充電柱側の端部に問題なく導入することができる。

本明細書で提示される解決策は、ルーフの上にケーブルを引き回す。しかし、代替として、本発明の範囲から逸脱することなく、充電柱への任意の他の配線に関する解決策を使用することもできる。

本発明の例示的な実施形態を図面に示し、以下でより詳細に説明する。

第１の充電柱の斜視図である。 第２の充電柱の分解図である。 第２の充電柱の冷却ユニットの斜視図である。 第３の充電柱の部分分解図である。

図１に、提案される充電柱（３０）の基本構造を示す。本発明の重要な特徴として、充電柱（３０）は冷却ユニット（１０）を備え、冷却ユニット（１０）は、充電スタンドの複数の充電柱に共通の一次冷却剤回路に充電柱（３０）が流体的に接続されている場合に、充電柱（３０）の閉じた二次冷却剤回路を冷却する。

図２による若干異なる実施形態と、図３に詳細に示されるその冷却ユニット（１０）とを併せて見ながら、この動作原理を述べる。それによれば、冷却ユニット（１０）は、第１の接続部（１１、１３）および第２の接続部（１５、１６）を有する熱交換器（２０）に基づく。第１の接続部（１１、１３）は、遮断弁（１８）を有する２つのホース（１９）を介して一次冷却剤回路の接続点（２１）に接続され、その一方で、第２の接続部（１５、１６）は、膨張タンク（１２）を有するポンプ（１４）によって二次冷却剤回路に冷却剤を供給し、上記二次冷却剤回路の熱が熱交換器（２０）を通って一次冷却剤回路に伝達されることが意図される。一次冷却剤回路は、典型的には水／グリコール混合物を伝達するが、二次冷却剤回路は、例えば商標名「Ｎｏｖｅｃ」として市販されている合成メトキシヘプタフルオロプロパンもしくはメトキシノナフルオロプロパン、ハイドロフルオロエーテル、もしくはフルオロケトン、またはできる限り反応しにくい何らかの他の非導電性流体で満たすことができる。

冷却システムを備えたそのような予め作製された充電ケーブルユニット（４０）は、容易に取り付けて、充電柱（３０）の内側フレームワーク（３４）内に下降させることができ、この内側フレームワーク（３４）も図２に示されており、そのハウジングは、樹脂マット（シートモールディングコンパウンド、ＳＭＣ）から構成された外部支持カンチレバープレート（３１、３６）を備えた外壁（３２、３５）によって形成されており、この場合には、左外壁（３２）のロックメカニズム（３７）を介して内部に手が届く。上側ケーブルホルダ（３３）、およびドリップエッジを有するルーフ（３８）は、カンチレバープレート（３１、３６）の（図面において）上側の端部の間に嵌合式に配置される。その部分のためのケーブルホルダ（３３）は、２つの射出成形部品から構成され、これらは、相補的に形成された２つの空隙によって、冷却された充電ケーブル（１７）を間に受け入れる。

次に、この取付け操作を、図４による充電柱（３０）の第３の実施形態を参照して説明する。充電ケーブルユニット（４０）は、好ましくは、丸い切欠きを有する図示の金属ルーフフレーム（３９）を通して既に取り付けられている。あるいは、このルーフフレーム（３９）は、充電ケーブル（１７）のプラグ側を通して後で導入される。

次いで、封止プレート（４４）（ここでは円形であり、例えばプラスチックから製造されている）が、カバーに押し被せられる。この封止プレート（４４）は、送達される充電ケーブル（１７）に既にねじ留めされていることができる。この場合、さらに、接着結合によって充電ケーブル（１７）に固定して封止することができ、または径方向の圧力によって封止気密性を確保することができる。後者の場合、封止プレート（４４）の内側が弾性を有するか、弾性材料で覆われていることが好ましい。

代替として、冷却システムを備える充電ケーブルユニット（４０）が、正面からドア開口部を通して充電柱（３０）に挿入され、充電ケーブル（１７）のプラグがルーフ開口部を通して案内される。この取付けステップにおいて、上述したように、封止プレート（４４）は充電ケーブル（１７）に既にねじ留めされており、適宜固定されている。最後に、ここでは四角形状に設計されたルーフプレート（４３）が適用され、封止プレート（４４）の存在により、より大きな切欠きを中央に有して、現場でプラグ側から充電ケーブル（１７）にねじ留めすることができる。

ここで、封止プレート（４４）は、封止リングとのプラスチック射出成形品であることが好ましい。ルーフプレート（４３）は、例えばプラスチック射出成形品または金属部品でよい。図示した支持アームは任意選択のものであり、本発明を実施するために必須ではない。支持アームがある場合には、支持アームの端部にある歪み解放手段（４２）が有利である。ない場合には、対応する歪み解放手段（４２）をルーフに取り付けることができ、または封止プレート（４４）に一体化することができる。

歪み解放手段（４２）は、例えば、充電ケーブル（１７）の周りのプラスチック、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、または何らかの他のゴムなどの弾性材料で形成された従来のリングと、少なくとも１つのプラスチックエンクロージャ、または弾性リングに圧力を及ぼす他の係止手段とからなることがある。リングは、充電ケーブルユニット（４０）の送達状態で既にねじ留めされていても、スロットに差し込まれていてもよい。

代替形態として、ここではニッケルめっきされた真鍮から製造された歪み解放手段（４２）を充電ケーブル（１７）にねじ留めし、適正な点で接着結合する、または何らかの他の方法で固定することができる。始めから適正な点に位置決めすることで、現場で向きを定める必要がなくなる。ここで、選択される位置は、ルーフから支持アームの端部までの円弧の長さと、支持アームからの充電ケーブル（１７）の長さとを決定し、上記の長さは、充電ケーブル（１７）が地面をこするか、所期の操作用の充電ポートおよび車の充電ソケット位置まで延びるかどうかを決定する。固定の歪み解放手段（４２）は、ねじ留めされたケーブルホルダ（４１）によって、図示される２つのプラスチック製ハーフシェルによって径方向で位置決めされ、「ディスク」に関する負の凹部に軸方向で固定されることに留意されたい。

１０ 冷却ユニット
１１、１３ 第１の接続部
１５、１６ 第２の接続部
１７ 充電ケーブル
２０ 熱交換器
２２ ケーブルシュー
３０ 充電柱
４０ 充電ケーブルユニット

Claims (10)

1. 充電スタンドの充電柱（３０）用の充電ケーブルユニット（４０）であって、
   充電ケーブルユニット（４０）が、冷却ユニット（１０）と、好ましくはケーブルシュー（２２）を設けられた充電ケーブル（１７）とを備え、
   前記充電ケーブル（１７）が二次冷却剤回路を有し、
   前記冷却ユニット（１０）が、第１の接続部（１１、１３）および第２の接続部（１５、１６）を有する熱交換器（２０）を備え、
   前記第２の接続部（１５、１６）が、前記二次冷却剤回路に流体的に接続され、
   前記冷却ユニット（１０）が、前記第１の接続部（１１、１３）が充電スタンドの共通の一次冷却剤回路に流体的に接続される場合に前記二次冷却剤回路を冷却するように設計される
   ことを特徴とする充電ケーブルユニット（４０）。
2. 前記冷却ユニット（１０）がポンプ（１４）を備え、
   前記ポンプ（１４）が前記第２の接続部（１５、１６）に流体的に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電ケーブルユニット（４０）。
3. 前記冷却ユニット（１０）が膨張タンク（１２）を備え、
   前記膨張タンク（１２）が前記ポンプ（１４）に流体的に接続される
   ことを特徴とする請求項２に記載の充電ケーブルユニット（４０）。
4. 前記充電ケーブルユニット（４０）が、前記一次冷却剤回路に接続するためのホース（１９）を備え、
   前記第１の接続部（１１、１３）が前記ホース（１９）に流体的に接続される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電ケーブルユニット（４０）。
5. 前記二次冷却剤回路が、反応しにくい、好ましくは不活性の非導電性流体、特にメトキシヘプタフルオロプロパン、メトキシノナフルオロプロパン、ハイドロフルオロエーテル、またはフルオロケトンで満たされている
   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ケーブルユニット（４０）。
6. 前記ホース（１９）が、遮断弁（１８）と、前記一次冷却剤回路を接続するための接続点（２１）とを有し、
   前記遮断弁（１８）が前記接続点（２１）に配置される
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の充電ケーブルユニット（４０）。
7. 充電柱（３０）が、共通の一次冷却剤回路を有する充電スタンドに設置され、
   前記充電ケーブルユニット（４０）が、好ましくは、ルーフフレーム（３９）の下で前記充電柱（３０）に配置されて取り付けられ、
   前記一次冷却剤回路が前記接続点（２１）に接続され、
   ルーフプレート（４３）が、前記充電ケーブル（１７）にねじ留めされ、前記充電柱（３０）に適用される
   ことを特徴とする請求項６に記載の充電ケーブルユニット（４０）の使用。
8. 前記充電ケーブルユニット（４０）が、上から前記充電柱（３０）内に下降され、
   好ましくは円形の封止プレート（４４）が、ルーフフレーム（３９）に押し被せられる
   ことを特徴とする請求項７に記載の使用。
9. 前記充電ケーブルユニット（４０）が、好ましくは、正面からドア開口部を通して前記充電柱（３０）に挿入され、
   前記充電ケーブル（１７）が、前記充電柱（３０）から上方に導かれる
   ことを特徴とする請求項７に記載の使用。
10. 歪み解放手段（４２）が前記充電ケーブル（１７）にねじ留めされ、
    前記歪み解放手段（４２）が、ケーブルホルダ（４１）によって、前記充電ケーブル（１７）に対して軸方向で固定される
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の使用。

Images