KR101843642B1 - 충전 케이블이 구비된 충전소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전기 에너지 저장부(3)를 충전하기 위한 충전 케이블(2)을 구비한 충전소(1)에 관한 것으로, 상기 충전 케이블(2)의 전단부(5)가 충전소(1)에 연결되고, 말단부(6)는 전기 에너지 저장부(3)를 포함하는 충전될 장치(4)의 제2 플러그-인 장치(8)에 연결하기 위한 제1 플러그-인 장치(7)를 가지며, 상기 제1 플러그-인 장치(7)는 제2 플러그-인 장치(8)의 제2 전기 접촉 요소들(10)과의 전기적 연결을 위한 제1 전기 접촉 요소들(9)을 가지며, 상기 충전 케이블(2)은 제1 전기 접촉 요소들(9)을 충전소(1)의 전압 공급원(12)에 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결 라인들(11)을 가지고, 상기 충전 케이블(2)은 충전소(1)로부터 제1 플러그-인 장치(7)로, 그리고 상기 제1 플러그-인 장치(7)로부터 다시 충전소(1)로 유체(17)를 안내하기 위한 유체 덕트(13)를 갖는다.
Description
본 발명은 특히, 자동차의 전기 에너지 저장부를 충전하기 위한 충전 케이블이 구비된 충전소에 관한 것이다.
구동 모터로서 전동기를 구비한 자동차는, 자동차 운행을 위해 필요한 에너지를 저장할 수 있도록 충전소에서 충전되어야 한다. 이를 위해 자동차는 전기 에너지 저장부 및 플러그-인 장치를 가지며, 상기 플러그-인 장치는 전기 에너지 저장부를 충전할 수 있도록 하기 위해 상응하는 호환 플러그-인 장치를 갖는 충전 케이블을 이용하여 충전소에 연결될 수 있다. 여기서, 전기 에너지 저장부는 종종 고전압 충전 전류를 공급받는다.
이러한 방식의 충전 과정들에서 전기 에너지 저장부는 강하게 가열될 수 있고, 이는 에너지 저장부의 유효 수명 및 성능에 악영향을 줄 수 있으므로, 선행 기술에서는 전기 에너지 저장부를 냉각할 수 있는 냉각 방법들이 공지되었다.
DE 10 2010 007 975 B4호에 개시된, 충전 케이블이 구비된 충전소의 경우, 충전소 내에 냉각제 라인이 연결될 수 있는 냉각 장치도 제공되며, 상기 냉각제 라인은 에너지 저장부에 냉각제를 공급하여 에너지 저장부를 냉각할 수 있도록 자동차에 연결될 수 있다. 여기서, 전기 충전 전류를 위한 전기 케이블은 냉각제 라인과 분리되어 보유된다.
그러나, 특히 외부 조건들이 변하는 경우 및 충전 과정 중에도 차량 측 플러그-인 장치와 충전소 측 플러그-인 장치 사이의 전기 접촉의 품질이 변할 수 있고,충전 과정 중에 악화될 수 있음으로써, 플러그-인 장치가 바람직하지 않게 강하게 가열될 수 있고, 그로 인해 충전 과정에 악영향이 미칠 수 있으며, 이는 충전 이후 더 낮은 충전 용량 또는 충전 시간의 연장을 초래할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 과제는, 선행 기술에 비해 개선되면서도 더 간단하게 구성되는, 충전 케이블이 구비된 충전소를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결된다.
본 발명의 한 실시예는, 전기 에너지 저장부를 충전하기 위한 충전 케이블이 구비된 충전소에 관한 것으로, 상기 충전 케이블의 전단부가 충전소에 연결되고, 말단부는 특히 자동차와 같이 전기 에너지 저장부를 포함하는 충전될 장치의 제2 플러그-인 장치에 연결하기 위한 제1 플러그-인 장치를 가지며, 상기 제1 플러그-인 장치는 제2 플러그-인 장치의 제2 전기 접촉 요소들과의 전기적 연결을 위한 제1 전기 접촉 요소들을 가지며, 상기 충전 케이블은 제1 전기 접촉 요소들을 충전소의 전압 공급원에 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결 라인들을 가지고, 상기 충전 케이블은 충전소로부터 제1 플러그-인 장치로, 그리고 상기 제1 플러그-인 장치로부터 다시 충전소로 유체를 안내하기 위한 유체 덕트를 갖는다. 이로써, 충전 케이블 자체 및 충전 케이블의 제1 플러그-인 장치도 유체 덕트를 통한 유체 흐름에 의해 온도 조절이 가능해진다. 온도의가 너무 높을 때에는 유체 흐름이 냉각을 위해 사용될 수 있음으로써, 충전 케이블 및 제1 플러그-인 장치가 냉각된다. 온도가 낮을 때에는 유체 흐름이 충전 케이블 및 특히 제1 플러그-인 장치를 가열하는 데에도 이용될 수 있다. 그럼으로써, 제1 플러그-인 장치와 제2 플러그-인 장치의 전기 접촉이 열적으로 전기 에너지의 적절한 전달을 허용하는 범위 내에 놓일 수 있게 된다.
유체 덕트가, 제1 플러그-인 장치의 영역에서 편향 덕트 내로 통하는 제1 부분 유체 덕트 및 제2 부분 유체 덕트를 가지며, 상기 영역에서 충전소 하류의 제1 부분 덕트로부터의 유체가 충전소를 향하는 유동 방향으로 제2 부분 덕트 내로 편향되는 것도 바람직하다. 그럼으로써, 충전 케이블 내에서 충전소로부터 플러그-인 장치를 지나서 또는 플러그인 장치를 통해서 다시 충전소로 이어지는 흐름이 달성된다. 이는 충전 케이블을 냉각하기 위한 유체의 회로로의 접속을 가능하게 한다.
특히 유리하게는, 제1 전기 접촉 요소들이 제1 부분 유체 덕트, 제2 부분 유체 덕트, 및/또는 편향 덕트 내에 결합되고/결합되거나, 상기 요소와 열적으로 연결된다. 그럼으로써, 접촉 요소들의 온도가 제2 플러그-인 장치와의 전기 접촉을 구현하기 위해 직접적으로 또는 간접적으로 조절될 수 있고, 이는 제2 플러그-인 장치의 온도가 원하는 온도 대역(temperature window)에서 유지되는 데 도움이 된다. 이는 접촉 요소들을 통한 전류 흐름과 같은 전기 에너지의 전달 및 전기 접촉을 촉진한다.
유체가 적어도 부분적으로 접촉 요소들 주위를 흐르는 것도 역시 바람직하다. 그럼으로써, 접촉 요소들이 대응하는 유체 덕트 또는 편향 덕트에 적어도 부분적으로 도달하는 경우, 상기 접촉 요소들의 직접적인 온도 조절이 수행될 수 있다.
제1 부분 유체 덕트를 통해 편향 덕트로, 그리고 이 편향 덕트로부터 다시 제2 부분 유체 덕트를 통해 특히 부분 유체 회로로 유체를 공급하기 위한 유체 압축기 또는 적어도 하나의 유체 펌프를 구비한 부분 유체 회로가 충전소에 제공되는 것도 바람직하다. 그럼으로써, 상응하는 유체 덕트들을 통해 충전 케이블을 관류할 수 있는 유체가 제공될 수 있다.
충전소, 부분 유체 회로, 및/또는 부분 유체 덕트가 유체의 온도 조절을 위한 수단을 갖는 것이 특히 바람직하다. 그럼으로써, 유체가 충전 케이블 및 접촉 요소들의 최적의 온도 조절을 위해 사전에 자체적으로 적절한 온도로 미리 조절될 수 있다.
이 경우, 상기 온도 조절 수단이 유체를 가열하기 위한 가열 수단 및/또는 유체를 냉각하기 위한 냉각 수단을 갖는 것이 바람직하다. 그럼으로써 유체가 가열되거나 냉각될 수 있고, 그 결과 충전 케이블 및/또는 접촉 요소들의 원하는 온도가 달성될 수 있다.
상기 유체가 특히 충전소의 외부 공간으로부터 흡입될 수 있는 공기이거나, 저장소로부터 흡입될 수 있는 다른 기체나 기체 혼합물 또는 액체인 것도 바람직하다.
충전 케이블은 전기 연결 라인들 외에 부분 유체 덕트들도 가지며, 상기 전기 연결 라인들은 부분 유체 덕트들과 열적으로 연결되어 있는 것이 특히 바람직하다. 그럼으로써, 충전 케이블의 길이에 걸쳐 전기 연결 라인들의 온도 조절이 수행될 수 있고, 그 결과 충전 케이블의 온도도 마찬가지로 그 길이에 걸쳐 안정화될 수 있다.
하기에서 본 발명은 도면을 참조하여 하나의 실시예를 토대로 상세히 설명될 것이다.
도 1은 충전 케이블이 구비된 충전소와 함께, 전기 에너지 저장부를 갖는 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 제1 플러그-인 장치 및 충전 케이블이 구비된 충전소의 개략도를 도시한다.
도 3은 제1 플러그-인 장치의 확대 개략도이다.
도 4는 충전 케이블의 일부와 함께 충전소의 일 섹션을 확대한 개략도이다.
도 2는 제1 플러그-인 장치 및 충전 케이블이 구비된 충전소의 개략도를 도시한다.
도 3은 제1 플러그-인 장치의 확대 개략도이다.
도 4는 충전 케이블의 일부와 함께 충전소의 일 섹션을 확대한 개략도이다.
도 1 내지 도 4는 전기 에너지 저장부(3)를 충전하기 위한 충전 케이블(2)이 구비된 충전소(1)를 포함하는 일 실시예의 상이한 도면들을 도시한다. 전기 에너지 저장부(3)는 장치(4)의 일부이다. 충전 케이블(2)은 전단부(5)에서 충전소(1)와 연결된다. 충전 케이블(2)은 또한, 전기 에너지 저장부(3)를 포함하는 충전될 장치(4)의 제2 플러그-인 장치(8)와의 연결을 위해, 말단부(6)에 제1 플러그-인 장치(7)를 구비하여 형성된다. 제1 플러그-인 장치는 바람직하게 플러그로서, 예컨대 플러그의 수형부로서 형성되고, 제2 플러그-인 장치는 플러그의 암형부로서 형성된다. 마찬가지로 제1 플러그-인 장치가 플러그로서, 예컨대 플러그의 암형부로서 형성될 수도 있고, 이 경우 제2 플러그-인 장치가 플러그의 수형부로서 형성될 수 있다.
제1 플러그-인 장치(7)는 제2 플러그-인 장치(8)의 제2 전기 접촉 요소들(10)과의 전기적 연결을 위한 제1 전기 접촉 요소들(9)을 구비한다.
충전 케이블(2)은 충전소(1)의 전압 공급원(12)에 제1 전기 접촉 요소들(9)을 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결 라인들(11)을 구비한다.
본 발명에 따르면, 충전 케이블(2)은 충전소(1)로부터 제1 플러그-인 장치(7)를 향해, 그리고 상기 제1 플러그-인 장치(7)로부터 다시 충전소(1)로 유체를 안내하기 위한 유체 덕트(13)를 구비한다.
유체 덕트(13)는, 제1 플러그-인 장치(7)의 영역에서 편향 덕트(16) 내로 통하는 제1 부분 유체 덕트(14) 및 제2 부분 유체 덕트(15)를 가지며, 상기 영역에서 유체는 충전소(1) 하류의 제1 부분 유체 덕트(14)로부터 충전소(1)를 향하는 유동 방향으로 제2 부분 유체 덕트(15) 내로 편향된다. 그럼으로써, 충전소(1)로부터 나오는 유체가 충전 케이블(2)을 따라 흘러가서 편향 덕트(16) 내에서 편향될 수 있고, 그 결과 제2 부분 유체 덕트(15) 내에서 다시 충전소로 안내될 수 있다.
또한 제1 전기 접촉 요소들(9)의 온도 조절의 개선을 위해, 이들 제1 전기 접촉 요소(9)가 제1 부분 유체 덕트(14), 제2 부분 유체 덕트(15), 및/또는 편향 덕트(16) 내에 도달하고/도달하거나, 제1 전기 접촉 요소들(9)이 제1 부분 유체 덕트(14), 제2 부분 유체 덕트(15), 및/또는 편향 덕트(16)와 열적으로 연결된다. 한 바람직한 실시예에서, 유체가 적어도 부분적으로 제1 전기 접촉 요소들(9) 주위를 환류할 수 있다(화살표 "17" 참조).
유체 공급을 위해 충전소(1)는 적어도 하나의 유체 펌프 또는 유체 압축기(19)를 갖는 부분 유체 회로(18)를 가지며, 이 부분 유체 회로는 유체를 제1 부분 유체 덕트(14)를 통해 편향 덕트(16)로, 그리고 상기 편향 덕트(16)로부터 제2 부분 유체 덕트(15)를 통해 다시 부분 유체 회로(18)로 공급한다.
본 발명의 또 다른 한 양태에 따르면, 충전소(1) 또는 부분 유체 덕트(14)는 유체(17)의 온도 조절을 위한 수단(20)을 구비한다. 이는 예컨대 저항 가열 수단, PTC 가열 수단, 또는 펠티에 소자와 같은 전기 가열 수단이나, 펠티에 소자와 같은 전기 냉각 수단일 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면 유체는 공기이다. 공기는 특히 충전소(1)의 외부 공간으로부터 흡입될 수 있다. 예컨대 저장소로부터 흡입될 수 있는 다른 기체나 기체 혼합물 또는 액체도 사용될 수 있다. 여기서, 공기는 냉각 회로를 통과한 후 다시 배출될 수 있다. 대안으로, 공기 또는 다른 유체가 폐쇄된 냉각 회로 내에서도 안내될 수 있고, 다시 재냉각되거나 다시 가열될 수 있다.
따라서, 충전 케이블(2)이 전기 연결 라인들(11) 외에 부분 유체 덕트들(14, 15)도 가지며, 이때 상기 전기 연결 라인들(11)이 부분 유체 덕트들(14, 15)과 열적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 전기 연결 라인들의 온도 조절이 이들의 길이 또는 적어도 부분 길이에 걸쳐 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 충전소는, 충전 케이블 및 제1 플러그-인 장치의 가능한 온도 조절로 인해, 약 -30℃ 내지 +60℃의 주변 온도 범위에서 최대 출력으로도, 특히 일년 내내(24시간/7일) 영구 작동이 가능할 수 있다는 이점이 있다.
이 경우, 고온으로 인한 손상이 발생할 수 없도록, 표면 가열이 최대 60℃로 준수될 수 있는 점도 바람직하게 달성된다.
본 발명에 따른 온도 조절을 위해, 예컨대 적외선 조사를 이용하는 열 센서 시스템도 제공되는데, 이 열 센서 시스템은 제1 플러그-인 장치 및/또는 충전 케이블의 온도의 측정을 허용한다.
또한, 충전소로 온도를 통신하기 위한 특히 표준화된 프로토콜이 제공되는 것이 바람직하다.
그럼으로써, 필요 시, 안전한 접촉 온도의 준수를 구현하는 온도 조절이 수행될 수 있다.
이로써 또한, 접촉될 수 있는 표면들의 최대 온도를 준수하는 것이 가능해질 수 있다.
충전소는 바람직하게, 500A 이하에서 1000V 이하의 충전 전압을 갖는 고전압 충전소이다.
Claims (10)
- 전기 에너지 저장부(3)를 충전하기 위한 충전 케이블(2)을 구비한 충전소(1)로서, 상기 충전 케이블(2)의 전단부(5)가 상기 충전소(1)에 연결되고, 말단부(6)는 전기 에너지 저장부(3)를 포함하는 충전될 장치(4)의 제2 플러그-인 장치(8)에 연결하기 위한 제1 플러그-인 장치(7)를 구비하며, 상기 제1 플러그-인 장치(7)는 제2 플러그-인 장치(8)의 제2 전기 접촉 요소들(10)과의 전기적 연결을 위한 제1 전기 접촉 요소들(9)을 구비하며, 상기 충전 케이블(2)은 상기 제1 전기 접촉 요소들(9)을 충전소(1)의 전압 공급원(12)에 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결 라인들(11)을 구비하는, 충전소(1)에 있어서,
상기 충전 케이블(2)은 충전소(1)로부터 제1 플러그-인 장치(7)로, 그리고 상기 제1 플러그-인 장치(7)로부터 다시 충전소(1)로 유체(17)를 안내하기 위한 유체 덕트(13)를 구비하며,
상기 제1 전기 접촉 요소들(9)은 유체 덕트(13) 안으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 충전소(1). - 제1항에 있어서, 유체 덕트(13)는 제1 플러그-인 장치(7)의 영역에서, 편향 덕트(16) 내로 통하는 제1 부분 유체 덕트(14) 및 제2 부분 유체 덕트(15)를 구비하며, 상기 영역에서는 충전소(1) 하류의 제1 부분 유체 덕트(14)로부터의 유체(17)가 충전소(1)를 향하는 유동 방향으로 제2 부분 유체 덕트(15) 내로 편향되는되는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 전기 접촉 요소들(9)은 제1 부분 유체 덕트(14), 제2 부분 유체 덕트(15), 및/또는 편향 덕트(16) 내에 결합되고, 그리고/또는 상기 요소와 열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제3항에 있어서, 유체(17)는 적어도 부분적으로 제1 전기 접촉 요소들(9)의 주위를 흐르는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 부분 유체 회로(18)가 제공되며, 이 부분 유체 회로는 제1 부분 유체 덕트(14)를 통해 편향 덕트(16)로, 그리고 상기 편향 덕트(16)로부터 다시 제2 부분 유체 덕트(15)를 통해 부분 유체 회로(18)로 유체(17)를 공급하기 위한 유체 압축기(19) 또는 적어도 하나의 유체 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제5항에 있어서, 충전소(1), 부분 유체 회로(18), 및/또는 제1 부분 유체 덕트(14)가 유체(17)의 온도 조절을 위한 수단(20)을 갖는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제6항에 있어서, 상기 온도 조절 수단(20)은 유체를 가열하기 위한 가열 수단 및/또는 유체를 냉각하기 위한 냉각 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체(17)는 충전소(1)의 외부 공간으로부터 흡입될 수 있는 공기이거나, 저장소로부터 흡입될 수 있는 다른 기체나 기체 혼합물 또는 액체인 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 연결 라인들(11)은 유체 덕트(13)와 열적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 연결 라인들(11)은 유체 덕트(13)에 대해 전기적으로는 절연되나 열전도가 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는, 충전소(1).
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