JP6655112B2 - 電気車両用の充電スタンドシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、具体的には電気車両用の、充電スタンド（充電所）システムに関する。

電気エネルギーを電気車両に供給するための充電スタンドシステムは、先行技術から知られている。充電スタンドには、１つまたは複数の充電ユニットが装備されている。これらの充電ユニットは、完全な事前製造ユニットとして習慣的に設計されている。ユニットでは、給電するためおよび冷却のためのデバイス、動作要素ならびに充電接続ケーブルは、固定された配置、数および構成で見られる。充電ユニットは、この事例では、一定の適用および／またはある特定の使用場所のために構築される。以前の場所に関連して条件が変化する新しい適用および／または場所には、新しい充電ユニットの計画および構築が必要とされる。既知の充電スタンドシステムでは、充電スタンドの構築において局所的なおよび現在の状況および要件を柔軟に考慮することは可能ではない。

本発明の目的は、充電スタンドの構築において局所的なおよび現在の要件および状況に柔軟に対応できるようにする充電スタンドシステムおよびそのような充電スタンドを構築するための対応する方法を提供することである。

この目的は、少なくとも１つのハウジングを有し、多数の主要コンポーネントを有する、具体的には電気車両用の、充電スタンドシステムであって、ハウジングにおいて主要コンポーネントをモジュール式に配置できるような方式でハウジングおよび主要コンポーネントが標準化されることを特徴とする、充電スタンドシステムによって達成される。

それにより、有利には、充電スタンドの構築において場所要件に柔軟に対応することが可能である。具体的には、充電スタンドの電力および冷却力は、互いに無関係に（独立に）選択することができる。充電スタンドの電力は、例えば、冷却力を変更することなく、変更することができる。また、逆に言えば、充電スタンドの冷却力は、充電スタンドの電気効率を変更することなく、変更することができる。それにより、充電スタンドシステムは、有利には、充電スタンドの冷却力とは無関係に充電スタンドの電力を校正できるように提供される。それにより、充電スタンドシステムは、有利には、充電スタンドの電力とは無関係に充電スタンドの冷却力を校正できるように提供される。

本発明の好ましい実施形態では、主要コンポーネントおよびハウジングは、それらの寸法に関して相互に調整して標準化され、具体的には、ハウジングは、主要コンポーネントの外寸によって決定される内寸を有する。

本発明の好ましい実施形態では、ハウジングは、ハウジングの体積を最適利用した、ハウジングにおける多数の主要コンポーネントの配置を可能にする内寸を有する。具体的には、ハウジングは、主要コンポーネントの外寸の整数倍およびハウジングと主要コンポーネントとの間で維持される距離から構成される内寸を有する。本発明の好ましい実施形態では、ハウジングは、正方形エリアを有する。さらなる好ましい実施形態では、ハウジングのエリアの外寸は、１つまたは複数のユーロパレット上に底面を突出することなく乗せた状態でハウジングを配置できるような方式で選択される。この本発明の文脈内のユーロパレットは、ＥＮ１３６９８−１に従って標準化された再利用可能な輸送パレットを指す。本発明の好ましい実施形態では、ハウジングのエリアは、最大長で１２００ｍｍの外縁を有する。代替の好ましい実施形態では、ハウジングのエリアは、最大長で１２００ｍｍの整数倍の外縁を有する。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、多数の主要コンポーネントを有し、前記主要コンポーネントの各々は、制御ボックスを有し、主要コンポーネントは、少なくとも１つのモジュールを有し、モジュールのアーキテクチャは、制御ボックスにおいてモジュールをモジュール式に配置できることを特徴とする。

本発明の好ましい実施形態では、制御ボックスは、１９インチラックとして設計される。本発明の文脈内では、１９インチラックは、ＥＩＡ３１０−Ｄ、ＩＥＣ６０２９７およびＤＩＮ４１４９４ＳＣ４８Ｄに従って標準化された、電子デバイスを収容するためのフレームワークを指し、フレームワークは、１９インチ（すなわち、４８２．６ｍｍ）の標準幅を有し、その上、フレームワークは、電子デバイスのための保持デバイスを有し、前記保持デバイスは、高さ単位から標準距離のところに垂直に取り付けられ、高さ単位は、１．７５インチ（すなわち、４４．４５ｍｍ）に相当する。

本発明の好ましい実施形態では、モジュールの外寸は、１９インチラックにおける配置が可能であるような方式で選択される。

それにより、有利には、モジュール式に設計することができる主要コンポーネントが提供される。それにより、有利には、既定のモジュールから迅速におよび簡単に、異なる特性を有する主要コンポーネントを構築することが可能である。この手段により、有利には、経費を削減して、例えば、場所ならびに／あるいは技術要件の変更および／または消費者行動の変更から生じる新しい状況および要件に主要コンポーネントを適応させることが可能である。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、少なくとも１つの主要コンポーネントを有し、主要コンポーネントは、多数のモジュールを有し、モジュールが排他的に給電モジュールであることを特徴とする。

それにより、有利には、排他的に給電に役立つ主要コンポーネントが提供される。それにより、有利には、他のコンポーネントの追加のおよび相反する可能性がある要件および制限を参照することなく、充電スタンドの給電に課される要件および制限を考慮することが可能である。

例えば、給電コンポーネントのタスクは、固定電力網に基づいて、エンドユーザ（例えば、電気車両）の充電に効率的な直流電流に交流電流を変換することである。この目的のため、給電コンポーネントは、交流電圧ラインによって固定電力網に接続される。給電コンポーネントは、この目的のため、直流電圧ラインを介して充電デバイスに接続される。異なる技術要件のため、交流電圧ラインは、直流電圧ラインよりはるかに長くなるように設計することができる。例えば、交流電圧ラインは、最大で１０００ｍの長さを有し得、直流電圧ラインは、最大で１００ｍの長さを有し得る。直流電圧および交流電圧ラインの技術的に生じた異なる最大長は、充電スタンドシステムのモジュール式の構築のため、充電スタンドの残りのコンポーネントに課される要件を参照することなく、有利に考慮することができる給電コンポーネントに課される特定の要件を構成する。

本発明の好ましい実施形態では、主要コンポーネントは、正確には１つの給電モジュールを有する。代替の好ましい実施形態では、主要コンポーネントは、少なくとも２つの給電モジュールを有する。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、第１のタイプの給電モジュールと、少なくとも１つの第２のタイプの給電モジュールとを有し、第１および第２のタイプの給電モジュールは、少なくとも１つの特性において異なる。本発明の好ましい実施形態では、第１のタイプの給電モジュールは、第１のアーキテクチャを有し、第２のタイプの給電モジュールは、第１のアーキテクチャとは異なる第２のアーキテクチャを有する。本発明の文脈内のアーキテクチャは、ここでは、給電モジュールが構成される電気コンポーネントの方式および配置を指す。

本発明の文脈内では、コンポーネントは、排他的ではないが、例えば、交流電流を直流電流に変換するためのいかなる設計のユニット（ＡＣ／ＤＣユニット）でも、直流電流を直流電流に変換するためのいかなる設計のユニット（ＤＣ／ＤＣユニット）でもある。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、少なくとも１つの主要コンポーネントを有し、主要コンポーネントは、多数のモジュールを有し、主要コンポーネントが少なくとも１つの給電モジュールおよび冷却モジュールを有することを特徴とする。

それにより、有利には、冷却および給電を組み合わせた主要コンポーネントが提供される。少なくとも１つの冷却モジュールおよび少なくとも１つの給電モジュールを有する主要コンポーネントは、以下では、給電／冷却併用（組み合せ）コンポーネントと呼ばれる。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、少なくとも１つの主要コンポーネントを有し、主要コンポーネントは、多数のモジュールを有し、モジュールが排他的に冷却モジュールであることを特徴とする。

それにより、主要コンポーネントは、有利には、単独での冷却目的のために提供される。それにより、有利には、他のコンポーネントの追加のおよび相反する可能性がある要件および制限を参照することなく、充電スタンドの冷却に課される要件および制限を考慮することが可能である。

本発明の好ましい実施形態では、主要コンポーネントは、正確には１つの冷却モジュールを有する。代替の好ましい実施形態では、主要コンポーネントは、少なくとも２つの冷却モジュールを有する。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、第１のタイプの冷却モジュールと、少なくとも１つの第２のタイプの冷却モジュールとを有し、第１および第２のタイプの冷却モジュールは、少なくとも１つの特性において異なる。本発明の好ましい実施形態では、第１のタイプの冷却モジュールは、第１の冷却力を有し、第２のタイプの冷却モジュールは、第１の冷却力とは異なる第２の冷却力を有する。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、充電ポールを有する。本発明の好ましい実施形態では、充電ポールは、充電ポールのユーザによって動作するための動作要素を有する。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、変圧（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）ステーションを有する。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つのハウジングは、スチールシート、スチールプレートまたはコンクリートから製造される。それにより、有利には、屋外または建物内で組み立てることができるハウジングが提供される。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つのハウジングは、正確には１つのドアを有する。それにより、有利には、主要コンポーネントが取り付けられたハウジングを組み立てた後、ハウジングを損傷することなく、主要コンポーネントを交換すること、ならびに／あるいは、主要コンポーネントおよびそのラインの修理および／または保守作業を実行することが可能である。

本発明の好ましい実施形態では、充電スタンドシステムは、第１のハウジングと、第１のハウジングの隣または上方に位置する少なくとも１つの第２のハウジングとを有する。

それにより、有利には、そのハウジングを互いに隣り合っておよび／または上下に積み重ねることができる充電スタンドシステムが提供される。それにより、有利には、主要コンポーネントを収容するために存在する内部空間を増大することが可能である。

本発明のさらなる詳細、特徴および利点は、図面から、そして、図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明から明らかになる。本明細書の図面は、本発明概念を制限しない本発明の単なる例示的な実施形態を示す。

充電ポールおよび給電／冷却併用コンポーネントを備える充電スタンドの構築を概略的に示す。 ２つの充電ポールおよび２つの給電／冷却併用コンポーネントを備える充電スタンドの構築を概略的に示す。 ２つの充電ポール、１つの給電コンポーネントおよび１つの冷却コンポーネントを備える充電スタンドの構築を概略的に示す。 ４つの充電ポール、２つの給電コンポーネント、１つの冷却コンポーネントおよび１つの変圧ステーションを備える充電スタンドの構築を概略的に示す。 ６つの充電ポール、３つの給電コンポーネント、１つの冷却コンポーネントおよび１つの変圧ステーションを備える充電スタンドの構築を概略的に示す。

図１は、本発明による、給電／冷却併用コンポーネント４ｃおよび充電ポール１２を備える充電スタンド１を概略的に示す。

本発明の好ましい実施形態では、主要コンポーネント４ｃには、給電モジュール２ａおよび冷却モジュール２ｂが装備される。主要コンポーネント４ｃは、交流電流源および交流電流ライン１０のための第１の入力を有する。その上、主要コンポーネント４ｃは、冷却液ライン８のための第１の出力および直流電流のための第２の出力を有する。その上、充電スタンドは、冷却液ライン８および直流電流ライン９によって主要コンポーネント４ｃに接続される充電ポール１２を有する。それにより、有利には、充電ポールを備える充電スタンドが提供される。冷却モジュールは、有利には、給電モジュールを備えるコンポーネントに直接設置される。

図２は、本発明による、２つの給電／冷却併用コンポーネント４ｃ、４ｃ’および２つの充電ポール１２、１２’を備える充電スタンド１を概略的に示す。

本発明の代替の好ましい実施形態では、第１の主要コンポーネント４ｃおよびそれと同一の第２の主要コンポーネント４ｃ’が提供され、第１および第２の主要コンポーネント４ｃ、４ｃ’は、各々が、給電モジュール２ａ、２ａ’を有し、各々が、冷却モジュール２ｂ、２ｂ’を有する。第１および第２の主要コンポーネント４ｃ、４ｃ’は、各々が、同じ交流電流源のための入力と、冷却液ライン８、８’のための第１の出力と、直流電流のための第２の出力とを有する。その上、充電スタンド１は、冷却液ライン８および直流電流ライン９によって第１の主要コンポーネント４ｃに接続される第１の充電ポール１２を有する。その上、充電スタンド１は、冷却液ライン８’および直流電流ライン９’によって第２の主要コンポーネント４ｃ’に接続される第２の充電ポール１２’を有する。それにより、有利には、同じ交流電流源から両方とも供給される２つの充電ポール１２、１２’を備える充電スタンド１が提供される。それにより、有利には、例えば、最大で２台の電気車両に同時に電気エネルギーを充電することが可能である。

図３は、本発明による、１つの給電コンポーネント４ａ、１つの冷却コンポーネント４ｂおよび２つの充電ポール１２、１２’を備える充電スタンド１を概略的に示す。

本発明の代替の好ましい実施形態では、第１の主要コンポーネント４ａおよび第２の主要コンポーネント４ｂが提供される。第１の主要コンポーネント４ａは、交流電流源のための入力を介して交流電流が供給される２つの給電モジュール２ａ、２ａ’を有する。その上、第１の主要コンポーネント４ａは、直流電流のための出力を有する。第２の主要コンポーネント４ｂは、２つの冷却モジュール２ｂ、２ｂ’、ならびに、第１および第２の冷却液ライン８、８’のための第１および第２の出力を有する。その上、充電スタンドは、第１および第２の充電ポール１２、１２’を有し、第１の充電ポール１２は、第１の冷却液ライン８によって冷却コンポーネント４ｂの第１の出力に接続され、第２の充電ポール１２’は、第２の冷却液ライン８’によって冷却コンポーネント４ｂの第２の出力に接続される。充電ポール１２、１２’のみが冷却コンポーネント４ｂによって冷却される。給電コンポーネント４ａは、冷却コンポーネント４ｂによって冷却されない。第１の主要コンポーネント４ａは、直流電流ライン９によって第１および第２の充電ポール１２、１２’に直流電流を供給し、直流電流ライン９は、主要コンポーネント４ａの第１の出力に接続され、２本のラインに分岐する。それにより、有利には、２つの充電ポール１２、１２’を備える充電スタンド１が提供され、冷却は、給電とは無関係に配置することができる。それにより、有利には、充電スタンド１の構築において局所的な状況および制限を考慮することが可能である。

図４は、本発明による、２つの給電コンポーネント４ａ、４ａ’、１つの冷却コンポーネント４ｂおよび４つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’を備える充電スタンド１を概略的に示す。

本発明のさらなる代替の実施形態では、第１、第２および第３の主要コンポーネント４ｂ、４ａ、４ａ’が提供される。第１の主要コンポーネント４ｂは、ここでは、第１および第２の冷却液ライン８、８’のための第１および第２の出力を有する２つの冷却モジュール２ｂ、２ｂ’を有する。第２および第３の主要コンポーネント４ａ、４ａ’は、各々が、２つの給電モジュール２ａ、２ａ’および２ａ’’、２ａ’’’を有し、各々が、交流電流のための入力を有し、各々が、直流電流のための出力を有する。第２および第３の主要コンポーネント４ａ、４ａ’は、各々が、冷却液ライン８のための入力を有し、冷却液ライン８により、第２および第３の主要コンポーネント４ａ、４ａ’は、冷却コンポーネント４ｂの第１の出力に接続される。その上、充電スタンド１は、４つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’を有し、４つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’は、４つの分岐を有する冷却液ライン８’によって冷却コンポーネント４ｂの第２の出力を介して冷却コンポーネント４ｂに接続される。冷却コンポーネント４ｂは、給電コンポーネント４ａ、４ａ’および４つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’を冷却する。第１の給電コンポーネント４ａは、分岐直流電流ライン９を介して第１の給電コンポーネント４ａの直流電流出力において第１および第２の充電ポール１２、１２’に接続される。第２の給電コンポーネント４ａ’は、分岐直流電流ライン９’を介して第１の給電コンポーネント４ａ’の直流電流出力において第３および第４の充電ポール１２’’、１２’’’に接続される。その上、充電スタンド１は、変圧ステーション１１を有する。変圧ステーション１１は、分岐交流電流ライン１０を介して第１および第２の給電コンポーネント４ａ、４ａ’に（それぞれの主要コンポーネントの交流電流入力に）交流電流を供給する。

それにより、有利には、最大で４台の電気車両を同時に充電することができる４つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’を備える充電スタンド１が提供される。冷却および給電は、有利には、異なる主要コンポーネントにおいて実現される。給電コンポーネントの配置は変圧ステーションの場所によるが、冷却コンポーネントの配置は、そのようないかなる制限も受けない。また、充電スタンドのモジュール式の構築により、ここでは、局所的な状況および要件に柔軟に入ることも可能になる。

図５は、本発明による、３つの給電コンポーネント４ａ、４ａ’、４ａ’’、１つの冷却コンポーネント４ｂおよび６つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’、１２^ＩＶ、１２^Ｖを備える充電スタンド１を概略的に示す。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、充電スタンド１は、６つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’、１２^ＩＶ、１２^Ｖを有する。その上、充電スタンド１は、冷却モジュール２ｂおよび冷却液ライン８のための出力を有する第１の冷却コンポーネント４ｂを有する。その上、充電スタンド１は、第１および第２の給電コンポーネント４ａ、４ａ’を有し、第１および第２の給電コンポーネント４ａ、４ａ’は、各々が、２つの給電モジュール２ａ、２ａ’および２ａ’’、２ａ’’’を有し、各々が、交流電流のための入力および直流電流のための出力を有する。その上、充電スタンド１は、第３の給電コンポーネント４ａ’’を有し、第３の給電コンポーネント４ａ’’は、２つの給電モジュール２ａ^ＩＶ、２ａ^Ｖ、交流電流入力、ならびに、第１および第２の直流電流出力を有し、各々が、各事例において、１つの冷却液ラインのための入力も有する。その上、充電スタンド１は、変圧ステーション１１を有し、変圧ステーション１１は、それぞれの交流電流ライン１０、１０’、１０’’を介して、各事例において、第１、第２および第３の給電コンポーネント４ａ、４ａ’、４ａ’’の交流電流入力に接続される。冷却コンポーネント４ｂは、冷却コンポーネント４ｂの出力に接続された分岐冷却液ライン８を介して、第２および第３の給電コンポーネント４ａ’、４ａ’’を冷却し、また、６つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’、１２^ＩＶ、１２^Ｖも冷却する。第１および第２の充電ポール１２、１２’には、第１の給電コンポーネント４ａの直流電流出力から分岐する直流電流ライン９を介して、直流電流が供給される。第３および第４の充電ポール１２’’、１２’’’には、第２の給電コンポーネント４ａ’の直流電流出力から分岐する直流電流ライン９’を介して、直流電流が供給される。第５の充電ポール１２^ＩＶには、直流電流ライン９’’によって第３の給電コンポーネント４ａ’’の第１の直流電流出力から直流電流が供給される。第６の充電ポール１２^Ｖには、直流電流ライン９’’’によって第３の給電コンポーネント４ａ’’の第２の直流電流出力から直流電流が供給される。

それにより、有利には、例えば最大で６台の電気車両を同時に充電するための６つの充電ポール１２、１２’、１２’’、１２’’’、１２^ＩＶ、１２^Ｖを備える充電スタンド１が提供される。

１ 充電スタンド
２ａ 給電モジュール
２ｂ 冷却モジュール
４ａ 給電コンポーネント
４ｂ 冷却コンポーネント
４ｃ 給電／冷却併用コンポーネント
７ ハウジング
８ 冷却液ライン
９ 直流電流ライン
１０ 交流電流ライン
１１ 変圧ステーション
１２ 充電ポール

Claims (9)

1. 少なくとも１つのハウジング（７）を有し、多数の主要コンポーネント（４）と多数の充電ポール（１２）を有する、電気車両用の、充電スタンドシステムであって、前記ハウジング（７）において前記主要コンポーネント（４）をモジュール式に配置できるような方式で前記ハウジング（７）および前記主要コンポーネント（４）が標準化され、
   前記多数の主要コンポーネント（４）の各々が、多数のモジュール（２）を有し、前記各主要コンポーネント（４）が少なくとも１つの給電モジュール（２ａ）および冷却モジュール（２ｂ）を有し、前記多数の主要コンポーネント（４）の各々が、冷却液ラインによって、対応する前記充電ポール（１２）と１対１で接続されている、ことを特徴とする、充電スタンドシステム。
2. 前記主要コンポーネント（４）および前記ハウジング（７）が、それらの寸法に関して相互に調整して標準化され、前記ハウジング（７）が、前記主要コンポーネント（４）の外寸によって決定される内寸を有する、請求項１に記載の充電スタンドシステム。
3. 多数の主要コンポーネント（４）を有する充電スタンドシステムであって、前記主要コンポーネントの各々が、制御ボックスを有し、前記モジュール（２）のアーキテクチャが、前記制御ボックスにおいて前記モジュール（２）をモジュール式に配置できることを特徴とする、請求項１または２に記載の充電スタンドシステム。
4. 変圧ステーション（１１）を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電スタンドシステム。
5. 前記少なくとも１つのハウジング（７）が、スチールシート、スチールプレートまたはコンクリートから製造される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電スタンドシステム。
6. 前記少なくとも１つのハウジング（７）が、１つのドアを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電スタンドシステム。
7. 第１のハウジング（７）と、前記第１のハウジング（７）の隣または上方に位置する少なくとも１つの第２のハウジング（７）とを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電スタンドシステム。
8. 電気車両用の、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電スタンドを構築するための方法であって、第１のステップでは、少なくとも１つの標準化ハウジング（７）が提供され、第２のステップでは、第１の標準化主要コンポーネント（４）および少なくとも１つの第２の標準化主要コンポーネント（４）が前記少なくとも１つの標準化ハウジング（７）にモジュール式に取り付けられ、第３のステップでは、前記第１の標準化主要コンポーネント（４）が前記第２の標準化主要コンポーネント（４）に接続される、方法。
9. 第１のステップでは、少なくとも１つの標準化主要コンポーネント（４）が各々に取り付けられた第１の標準化ハウジング（７）および第２の標準化ハウジング（７）が提供され、第２のステップでは、前記第１の標準化ハウジング（７）が前記第２の標準化ハウジング（７）の隣または上に組み立てられ、第３のステップでは、前記第１の標準化ハウジング（７）が前記第２の標準化ハウジング（７）に接続される、請求項８に記載の方法。

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