CN106553560A - 电动车辆充电站 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个示例性方面的车辆充电站，除其他方面外包括，配置为将冷却气流传输给位于电动车辆上的热管理***的一部分，冷却***包括风扇和冷却器总成。

Description

电动车辆充电站
技术领域
本公开涉及一种为电动车辆的电池组进行充电的车辆充电站。充电站包括被配置为在特定条件下向电动车辆传输冷却气流以增强电池组冷却的冷却***。
背景技术
减少机动车燃料消耗和排放的必要性是众所周知的。因此，正在研发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电动车辆是目前正在为此目的而研发的车辆中的其中一种类型。在一般情况下，电动车辆与常规的机动车辆不同，因为它们有选择地由一个或多个电池供电的电机驱动。常规的机动车辆，相比之下，完全依靠内燃发动机驱动车辆。
高电压电池组通常为电机和电动车辆的其它电气负载供电。电池组包括多个必须定期再充电以补充为这些负载供电所需的能量的电池单元。需要一种方便获取充电站的基础设施来为电动车辆电池组充电。
发明内容
根据本公开的一个示例性方面的车辆充电站，除其他方面外包括，配置为将冷却气流传输给位于电动车辆上的热管理***的一部分，冷却***包括风扇和冷却器总成。
在上述车辆充电站的进一步的非限制性的实施例中，冷却***被容纳在车辆充电站的外壳内。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，外壳包括通风装置，冷却气流通过通风装置被传输到外壳外部的位置。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，冷却器总成包括热交换器，风扇被配置为传输气流穿过热交换器以产生冷却气流。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，冷却器总成包括压缩机、第一热交换器、膨胀阀和第二热交换器。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，第一热交换器是冷凝器，第二热交换器是蒸发器。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，控制器被配置为控制冷却***的运转。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，控制器被配置成在直流快速充电事件期间指示冷却***运转。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，充电线延伸至车辆充电站外壳外部的位置。
在任一前述车辆充电站的进一步的非限制性实施例中，冷却***由外部电源供电。
根据本公开另一个示例性方面的方法，除其他方面外包括，在直流快速充电事件期间增强电动车辆电池组的冷却。增强冷却的步骤包括从充电站的冷却***传输冷却气流穿过电动车辆热管理***的部件。
在上述方法的进一步的非限制性实施例中，热管理***的部件包括冷却组。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，冷却组包括散热器、冷凝器或两者皆有。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，该方法包括，通过充电站外壳的通风装置传输冷却气流。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，该方法包括，如果充电站的充电线被***电动车辆的充电端口，则传输冷却气流。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，该方法包括，在直流快速充电事件结束后继续传输冷却气流。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，冷却***包括风扇和冷却器总成。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，冷却器总成包括压缩机、第一热交换器、膨胀阀和第二热交换器。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，该方法包括吹送气流穿过冷却***的热交换器以产生冷却气流。
在任一前述方法的进一步的非限制性实施例中，当气流传输穿过热交换器时，气流将热量转移给在热交换器内部循环的冷却剂。
前述段落、权利要求书或下述说明书和附图中的实施例、例子和替代方案，包括它们各个方面或各自的独立特征中的任一项，可以独立地或以任何组合的方式使用。与一个实施例相关的特征适用于所有实施例，除非这些特征是不相容的。
从下面的具体实施例中，对于本领域技术人员来说，本公开的各种特征和优点将是显而易见的。伴随详细说明的附图可简要描述如下。
附图说明
图1示意性示出了电动车辆的动力传动***；
图2示出了用于为电动车辆电池组进行充电的车辆充电站；
图3示出了示例性的车辆充电站的冷却***。
具体实施方式
本公开描述了用于为电动车辆的能量存储装置(例如，电池组)进行充电的车辆充电站。车辆充电站包括被配置为向连接到车辆充电站上的电动车辆传输冷却气流以增强电池组的冷却，例如在直流快速充电事件期间。冷却***可以包括冷却器总成和用于产生和传输冷却气流的风扇。这些和其它特征将在这个具体实施方式下面的段落中进行更详细的讨论。
图1示意性示出了电动车辆12的动力传动***10。虽然描述的是纯电动车辆(BEV)，但是应该理解的是，这里描述的概念不局限于BEV并可以扩展至其他电动车辆，其中包括但不限于，插电式混合动力电动车辆(PHEV)。因此，虽然未在此实施例中示出，电动车辆12可以配备有可以被单独使用或与其他能源组合使用来驱动电动车辆12的内燃发动机。
在一个非限制性的实施例中，电动车辆12是仅通过电力驱动而没有内燃发动机辅助的全电动车辆，例如由电机14。电机14可以作为电动马达、发电机或两者来运转。电机14接收电力，并提供转动输出功率。电机14可以连接到通过预定的齿轮比调整电机14的输出扭矩和速度的变速箱16上。变速箱16由输出轴20连接到一组驱动轮18上。高压总线22通过逆变器26将电机14电连接到电池组24上。电机14、变速箱16和逆变器26被统称为传动装置28。
电池组24是示例性的电动车辆电池。电池组24可以是高电压牵引电池组，其包括多个能够输出电力以操作电动车辆12的电机14和/或其它电负载的电池总成25(即，电池阵列或电池单元组)。其它类型的能量存储设备和/或输出设备也可用于为电动车辆12供电。
电动车辆12还可以包括用于为电池组24的能量存储设备(例如，电池单元)充电的充电***30。充电***30可连接到外部电源(未示出)来接收和分配电能。充电***30还可以配备有用于将从外部电源接收的AC电力转化为为电池组24的能量存储设备充电的DC电力的电力电子设备。充电***30可以适应来自外部电力供应的一个或多个常规电压源(例如，110伏，220伏等)。
图1所示的动力传动***10是高度示意性的，并非意在限制本公开内容。在本公开的范围内，各种其它部件可以替代性地或附加地由动力传动***10使用。
图2是可以用来为能量存储设备(例如电动车辆12的电池组24)充电的车辆充电站32的高度示意图示。电动车辆12被示出停放在靠近车辆充电站32的地方。车辆充电站32和电动车辆12的各种部件被示意性示出以更好地说明本公开的特征，而且不必被绘制在车辆充电站32和电动车辆12各自内部的确切位置和构造处。还应该理解的是，在图2中所示的组件不必按比例绘制。
车辆充电站32可被连接到电动车辆12上为电池组24充电。在一个非限制性的实施例中，车辆充电站32被配置为执行电池组24的直流快速充电。直流快速充电事件是通常持续约30分钟或更少的直接、快速充电事件。车辆充电站32可以使用直流快速充电通过传输功率比为在200V和600V之间约50A和500A之间的直流电为电池组24快速充电，这与标准交流电充电器的典型4A至15A输出相反。
车辆充电站32，包括其各种部件，可以由外部电源42(示意性示出)供电。在一个非限制性的实施例中，外部电源42为公用电网电源。在另一个非限制性实施例中，外部电源42包括替代能源，例如太阳能电源、风能等。在又一个非限制性的实施例中，外部电源42包括公用电网电源和替代能源的组合。
示例性的车辆充电站32可以包括外壳34、控制器36、充电线38和冷却***40。控制器36和冷却***40被容纳在外壳34内，而充电线38可以延伸至外壳34的外面，用于连接电动车辆12。虽然未示出，外壳34可以包括一个或多个输出显示器，用于向电动车辆12的乘员显示信息。
控制器36被配置成控制从车辆充电站32供给到电池组24的电量，诸如在DC快速充电事件期间。例如，控制器36可以控制在DC快速充电事件期间供应的电压和电流量以及充电时长、以及其他参数值。控制器36还可以与电动车辆12的各种控制***进行通信用于监视或以其它方式控制DC快速充电事件。
控制器36可以配备有控制充电相关任务的各种电力电子设备。例如，在一个非限制性实施例中，控制器36将从外部电源42接收到的交流电(AC)转换为直流电(DC)为电池组24进行DC快速充电。在又一个非限制性实施例中，如在下面更详细地讨论的，控制器36可另外控制冷却***40的运转，用于在DC快速充电事件期间选择性地将冷却气流48引向电动车辆12。
车辆充电站32的充电线38包括配置连接到电动车辆12的充电端口46的插头44或连接器，来自外部电源42的电流可以通过充电线38从车辆充电站32被转移到电动车辆12对电池组24充电。
由于在DC快速充电期间所提供的充电速率和电池组24电池单元的内阻，在电池组24内部产生相对较多的热量。因此电动车辆12配备有用于在充电事件期间管理热量的热管理***50。热管理***50可以是封闭回路冷却***，该***通过使冷却剂C1循环穿过电池组24的一部分来除去热量。冷却剂C1可以是任何类型的冷却剂，包括但不限于气体(如空气)或液体(如水与乙二醇混合物)。热管理***50可包括各种用于传输冷却剂C1导入电池组24或由电池组24导出的管道或通道55。
热管理***50可能在DC快速充电事件期间不足以有效地冷却电池组24。在这种情况下，可使用车辆充电站32的冷却***40以增强电池组24的冷却。在一个非限制性实施例中，在DC快速充电事件期间为了增强电池组24的热管理，冷却***40传输冷却气流48到车辆充电站32外壳34的外部位置。
在一个非限制性实施例中，车辆充电站32的冷却***40包括风扇52和冷却器总成54。冷却剂C2可以循环穿过冷却器总成54的热交换器56。冷却剂C2与由风扇52传输穿过热交换器56的空气流F交换热量。当穿过多个热交换器56的翅片或线圈58被吹出时，气流F被冷却(即，将热量转移给冷却剂C2)以产生冷却气流48。冷却气流48然后可穿过外壳34的通气装置60向电动车辆12传输，帮助热管理***50冷却电池组24。
从车辆充电站32导出的冷却空气流48可被引导穿过热管理***50的一部分以增强电池组24的热管理。例如，在一个非限制性的实施例中，冷却气流48被引导穿过热管理***50的冷却组(cooling pack)62。冷却组62可包括散热器、冷凝器或两者皆有，以及其他部件。在一个非限制性的实施例中，冷却组62被安装在靠近电动车辆12的前端并且一旦充电线38被***到电动车辆12的充电端口46上则靠近车辆充电站32。
当冷却气流48被传输穿过冷却组62时，冷却气流48从通过热管理***50的封闭回路而循环流通的冷却剂C1带走热量H。换句话说，当冷却剂C1在冷却组62内部传输时，来自冷却剂C1的多余热量H被转移给冷却气流48。因此通过车辆充电站32的冷却***40，增强了电池组24的冷却。
车辆充电站32的控制器36被配置为控制冷却***40的运转，用于选择性地提供冷却气流48。在一个非限制性的实施例中，控制器36可以在DC快速充电事件中指示冷却***40运转。在另一个非限制性实施例中，控制器36可以在充电线38每次被***到电动车辆12的充电端口46时指示冷却***40运转。在又一个非限制性实施例中时，控制器36可以在即使DC快速充电事件已经结束后指示冷却***40继续运转，以便继续在相对极端的环境条件下(例如，当环境温度超过存储在控制器36存储器中的预定阈值温度时)冷却电池组24。
图3示出了可以用于上述车辆充电站32中的示例性冷却***40。冷却***40可以包括冷却器总成54，其包括压缩机64、第一热交换器66(例如，冷凝器)、膨胀阀68、第二热交换器70(例如，蒸发器)和风扇52。在冷却***40运行期间，压缩机64压缩并使处于第一相C-1(即蒸汽)的冷却剂穿过冷却***40的封闭循环74而循环。压缩机64可以使用外部电源42(图2中示意性示出)的电力来供电。压缩机64将高压冷却剂引导至第一热交换器66。
高压冷却剂可以接着在第一热交换器66内与另一种流体交换热量，例如空气流。可以是冷凝器的第一热交换器66，通过将冷却剂由蒸汽冷凝为具有第二相C-2的液体冷却剂将热量转移至周围环境中。
离开第一热交换器66的液体冷却剂可被传送到膨胀阀68，膨胀阀68降低了冷却剂的压力并且导致液体冷却剂的一部分蒸发为具有第三相C-3的液体和蒸汽冷却剂的组合物。液体和蒸汽冷却剂混合物的温度比液体冷却剂的温度更低。
离开膨胀阀68的液体和蒸汽冷却剂混合物接下来被传输至第二热交换器70，其可以被配置成为蒸发器。在第二热交换器70中，热量被在周围环境和液体和蒸汽冷却剂混合物之间传递，从而使冷却剂混合物完全汽化。冷却***40的风扇52可传输气流F穿过第二热交换器70，并且当这种情况发生时，气流F将热量转移给冷却剂从而产生冷却气流48。
参照图2和图3所示出和描述的冷却***40仅是可用于车辆充电站32内部的冷却***的一个非限制性的实施例。其它冷却***的配置可以替代地或附加地被用来在DC快速充电事件或在其他情况期间将冷却气流48引导向电动车辆12。
虽然不同的非限制性实施例被示出具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例并不限于这些特定的组合。有可能将任一非限制性实施例中的一些部件或特征与任一其它非限制性实施例中的特征或部件进行组合使用。
应当理解的是，同样的附图标记在几个附图中代表相应的或在相似的元件。应当理解，尽管特定的部件设置在这些示例性实施例中公开和示出，其它设置也可以从本公开的教导中受益。
前面的描述应被解释为说明性的而不是以任何限制性意义解释。本领域的普通技术的人员将理解，某些修改可能落入本发明的范围之内。由于这些原因，下面的权利要求应该被研究以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (10)

1.一种车辆充电站，其包括：
冷却***，所述冷却***被配置为将冷却气流传输给位于电动车辆上的热管理***的一部分，所述冷却***包括风扇和冷却器总成。
2.如权利要求1所述的车辆充电站，其中所述冷却***被容纳在所述车辆充电站的外壳内。
3.如权利要求2所述的车辆充电站，其中所述外壳包括通风装置，所述冷却气流通过所述通风装置被传输到所述外壳外部的位置。
4.如权利要求1所述的车辆充电站，其中所述冷却器总成包括热交换器，所述风扇被配置为传输气流穿过所述热交换器以产生所述冷却气流。
5.如权利要求1所述的车辆充电站，其中所述冷却器总成包括压缩机、第一热交换器、膨胀阀和第二热交换器。
6.如权利要求5所述的车辆充电站，其中所述第一热交换器是冷凝器，且所述第二热交换器是蒸发器。
7.如权利要求1所述的车辆充电站，包含控制器，所述控制器被配置为控制所述冷却***的运转。
8.如权利要求7所述的车辆充电站，其中所述控制器被配置为在DC快速充电事件期间指示所述冷却***运转。
9.如权利要求1所述的车辆充电站，包括延伸至所述车辆充电站外壳外部的位置的充电线。
10.如权利要求1所述的车辆充电站，其中所述冷却***由外部电源供电。
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