DE102016117074A1 - Ladestation für elektrifizierte fahrzeuge - Google Patents

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Erik J. Christen
Matthew Fleming
Ray C. Siciak
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Abstract

Eine Fahrzeugladestation gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst u.a. ein Kühlsystem, das zum Leiten eines Kühlluftstroms zu einem Abschnitt eines Wärmemanagementsystems an Bord eines elektrifizierten Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung umfasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugladestation zum Laden eines Batteriesatzes eines elektrifizierten Fahrzeugs. Die Ladestation umfasst ein Kühlsystem, das dazu konfiguriert ist, zur Verstärkung der Batteriesatzkühlung während bestimmter Bedingungen einen Kühlluftstrom zum elektrifizierten Fahrzeug zu leiten.
  • HINTERGRUND
  • Die Notwendigkeit des Verringerns von Kraftstoffverbrauch und Emissionen von Kraftfahrzeugen ist gut bekannt. Daher werden Fahrzeuge entwickelt, bei welchen die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen verringert oder vollständig eliminiert wird. Elektrifizierte Fahrzeuge sind eine Fahrzeugart, die gegenwärtig für diesen Zweck entwickelt wird. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen darin, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge hingegen sind zum Antrieb des Fahrzeugs ausschließlich auf die Brennkraftmaschine angewiesen.
  • Ein Hochspannungsbatteriesatz versorgt in der Regel die elektrischen Maschinen und andere elektrische Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs mit Strom. Der Batteriesatz umfasst mehrere Batteriezellen, die zum Auffüllen der zum Antreiben dieser Lasten erforderlichen Energie regelmäßig wieder aufgeladen werden müssen. Es besteht Bedarf an einer Infrastruktur leicht zugänglicher Ladestationen zum Laden der Batteriesätze von elektrifizierten Fahrzeugen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Eine Fahrzeugladestation gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst u.a. ein Kühlsystem, das zum Leiten eines Kühlluftstroms zu einem Abschnitt eines Wärmemanagementsystems an Bord eines elektrifizierten Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung umfasst.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Fahrzeugladestation ist das Kühlsystem in einem Gehäuse der Fahrzeugladestation untergebracht.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen umfasst das Gehäuse eine Entlüftungsöffnung und der Kühlluftstrom wird durch die Entlüftungsöffnung zu einer Stelle, die sich außerhalb des Gehäuses befindet, geleitet.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen umfasst die Abkühlanordnung einen Wärmetauscher und das Gebläse ist dazu konfiguriert, zur Erzeugung des Kühlluftstroms Luftstrom über den Wärmetauscher zu leiten.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen umfasst die Abkühlanordnung einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, ein Expansionsventil und einen zweiten Wärmetauscher.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen handelt es sich bei dem ersten Wärmetauscher um einen Kondensator und bei dem zweiten Wärmetauscher um einen Verdampfer.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen ist eine Steuerung dazu konfiguriert, den Betrieb des Kühlsystems zu steuern.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen ist die Steuerung dazu konfiguriert, den Betrieb des Kühlsystems während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen zu steuern.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen erstreckt sich ein Ladekabel zu einer Stelle, die sich außerhalb eines Gehäuses der Fahrzeugladestation befindet.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Fahrzeugladestationen wird das Kühlsystem durch eine externe Energiequelle mit Energie versorgt.
  • Ein Verfahren gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst u.a. Verstärken der Kühlung eines Batteriesatzes eines elektrifizierten Fahrzeugs während eines Gleichstrom-Schnellladungsereignisses. Der Schritt des Verstärkens der Kühlung umfasst Leiten eines Kühlluftstroms von einem Kühlsystem einer Ladestation über eine Komponente eines Wärmemanagementsystems des elektrifizierten Fahrzeugs hinweg.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens umfasst die Komponente des Wärmemanagementsystems ein Kühlpaket.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren umfasst das Kühlpaket einen Kühler, einen Kondensator oder beides.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Leiten des Kühlluftstroms durch eine Entlüftungsöffnung eines Gehäuses der Ladestation.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Leiten des Kühlluftstroms, wenn ein Ladekabel der Ladestation in einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs eingesteckt ist.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren anhaltendes Leiten des Kühlluftstroms nach der Beendigung des Gleichstrom-Schnellladungsereignisses.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst die Abkühlanordnung einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, ein Expansionsventil und einen zweiten Wärmetauscher.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Blasen von Luftstrom über einen Wärmetauscher des Kühlsystems zur Erzeugung des Kühlluftstroms.
  • Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren gibt der Luftstrom Wärme an ein Kühlmittel ab, das in dem Wärmetauscher zirkuliert wird, wenn der Luftstrom über den Wärmetauscher geleitet wird.
  • Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Zeichnungen, einschließlich jedes ihrer verschiedenen Aspekte oder entsprechenden einzelnen Merkmale, können unabhängig oder in irgendeiner Kombination genommen werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, gelten für alle Ausführungsformen, es sei denn, derartige Merkmale sind nicht kompatibel.
  • Die diversen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung gehen für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor. Die Zeichnungen, die die detaillierte Beschreibung begleiten, können kurz wie folgt beschrieben werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
  • 2 veranschaulicht eine Fahrzeugladestation zum Laden eines Batteriesatzes eines elektrifizierten Fahrzeugs.
  • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Kühlsystem einer Fahrzeugladestation.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Fahrzeugladestation zum Laden einer Energiespeichervorrichtung (z. B. eines Batteriesatzes) eines elektrifizierten Fahrzeugs. Die Fahrzeugladestation umfasst ein Kühlsystem, das dazu konfiguriert ist, zur Verstärkung der Batteriesatzkühlung, z. B. während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen, einen Kühlluftstrom zu einem mit der Fahrzeugladestation verbundenen elektrifizierten Fahrzeug zu leiten. Das Kühlsystem kann eine Abkühlanordnung und ein Gebläse zum Erzeugen und Leiten des Kühlluftstroms umfassen. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung näher erläutert.
  • 1 stellt schematisch einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12 dar. Obgleich als Batterie-Elektrofahrzeug (BEV – Battery Electric Vehicle) dargestellt, versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf BEVs beschränkt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge ausdehnen könnten, darunter unter anderem Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs – Plug-in Hybrid Electric Vehicles). Obgleich bei der vorliegenden Ausführungsform nicht gezeigt, könnte das elektrifizierte Fahrzeug 12 deshalb mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet sein, die entweder alleine oder in Kombination mit anderen Energiequellen zum Antrieb des elektrifizierten Fahrzeugs 12 eingesetzt werden kann.
  • Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform handelt es sich bei dem elektrifizierten Fahrzeug 12 um ein vollelektrisches Fahrzeug, das einzig durch elektrische Energie, wie z. B. durch eine elektrische Maschine 14, ohne Unterstützung von einer Brennkraftmaschine, vorgetrieben wird. Die elektrische Maschine 14 kann als Elektromotor, als Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine 14 empfängt elektrische Energie und liefert Rotations-Ausgangsenergie. Die elektrische Maschine 14 kann zum Anpassen des Ausgangsdrehmoments und der Drehzahl der elektrischen Maschine 14 mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis mit einem Zahnradgetriebe 16 verbunden sein. Das Zahnradgetriebe 16 ist über eine Ausgangswelle 20 mit einem Satz von Antriebsrädern 18 verbunden. Ein Hochspannungsbus 22 verbindet die elektrische Maschine 14 über einen Wechselrichter 26 elektrisch mit einem Batteriesatz 24. Die elektrische Maschine 14, das Zahnradgetriebe 16 und der Wechselrichter 26 können zusammengenommen als ein Getriebe 28 bezeichnet werden.
  • Der Batteriesatz 24 ist eine beispielhafte Batterie für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Der Batteriesatz 24 kann ein Hochspannungstraktionsbatteriesatz sein, der mehrere Batterieanordnungen 25 (d.h. Batterie-Arrays oder Gruppierungen von Batteriezellen) umfasst, die elektrische Leistung zum Betrieb der elektrischen Maschine 14 und/oder anderer elektrischer Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 abgeben können. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder -abgabevorrichtungen können auch zur Versorgung des elektrifizierten Fahrzeugs 12 mit elektrischer Leistung verwendet werden.
  • Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann auch ein Ladesystem 30 zum Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Batteriesatzes 24 umfassen. Das Ladesystem 30 kann mit einer externen Leistungsquelle (nicht gezeigt) zum Empfangen und Verteilen von Leistung verbunden sein. Das Ladesystem 30 kann des Weiteren mit Leistungselektronik ausgestattet sein, die zur Umwandlung von von der externen Leistungsversorgung empfangener Wechselstromleistung (AC-Leistung) in Gleichstromleistung (DC-Leistung) zum Laden der Energiespeichervorrichtungen des Batteriesatzes 24 verwendet wird. Das Ladesystem 30 kann auch einer oder mehreren herkömmlichen Spannungsquellen von der externen Leistungsversorgung (zum Beispiel 110 Volt, 220 Volt usw.) Rechnung tragen.
  • Der in 1 gezeigte Antriebsstrang 10 ist sehr schematisch und soll die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Verschiedene zusätzliche Komponenten könnten alternativ oder zusätzlich durch den Antriebsstrang 10 innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden.
  • 2 ist eine sehr schematische Darstellung einer Fahrzeugladestation 32, die zum Laden einer Energiespeichervorrichtung, wie z. B. des Batteriesatzes 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12, eingesetzt werden kann. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 ist in der Darstellung nahe bei der Fahrzeugladestation 32 geparkt. Die verschiedenen Komponenten der Fahrzeugladestation 32 und des elektrifizierten Fahrzeugs 12 werden schematisch dargestellt, um die Merkmale der vorliegenden Offenbarung besser zu veranschaulichen, und werden nicht unbedingt in ihren exakten Positionierungen und Konfigurationen innerhalb der Fahrzeugladestation 32 bzw. des elektrifizierten Fahrzeugs 12 dargestellt. Es versteht sich des Weiteren, dass die in 2 dargestellten Komponenten nicht unbedingt maßstabsgerecht sind.
  • Die Fahrzeugladestation 32 kann zum Laden des Batteriesatzes 24 mit dem elektrifizierten Fahrzeug 12 verbunden sein. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Fahrzeugladestation 32 dazu konfiguriert, eine Gleichstrom-Schnellladung des Batteriesatzes 24 durchzuführen. Gleichstrom-Schnellladungsereignisse sind unmittelbare Schnellladungsereignisse, die in der Regel ungefähr dreißig Minuten oder weniger dauern. Die Fahrzeugladestation 32 kann Gleichstrom-Schnellladung durch Zuführen eines Gleichstroms mit Stromstärken zwischen ungefähr 50 A und 500 A bei 200 V bis 600 V zur Schnellladung des Batteriesatzes 24 einsetzen, im Gegensatz zur typischen Ausgabe von 4 A bis 15 A standardmäßiger Wechselstromladegeräte.
  • Die Fahrzeugladestation 32, einschließlich ihrer verschiedenen Komponenten, kann durch eine externe Energiequelle 42 (schematisch gezeigt) mit Energie versorgt werden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die externe Energiequelle 42 das Stromversorgungsnetz. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die externe Energiequelle 42 eine alternative Energiequelle, wie z. B. Solarenergie, Windenergie usw. Bei noch einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die externe Energiequelle 42 eine Kombination aus Stromversorgungsnetz und alternativen Energiequellen.
  • Die beispielhafte Fahrzeugladestation 32 kann ein Gehäuse 34, eine Steuerung 36, ein Ladekabel 38 und ein Kühlsystem 40 umfassen. Die Steuerung 36 und das Kühlsystem 40 sind in dem Gehäuse 34 untergebracht, während sich das Ladekabel 38 zur Verbindung mit dem elektrifizierten Fahrzeuge 12 außerhalb des Gehäuses 34 erstrecken kann. Obgleich dies nicht gezeigt wird, könnte das Gehäuse 34 eine oder mehrere Abgabeanzeigen zum Anzeigen von Informationen für einen Insassen des elektrifizierten Fahrzeugs 12 umfassen.
  • Die Steuerung 36 ist dazu konfiguriert, die von der Fahrzeugladestation 32 zu dem Batteriesatz 24 zugeführte Ladungshöhe, z. B. während eines Gleichstrom-Schnellladungsereignisses, zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung 36 die Spannungs- und Stromhöhe, die während des Gleichstrom-Schnellladungsereignisses zugeführt wird, sowie die Ladungsdauer neben anderen Parametern steuern. Die Steuerung 36 kann des Weiteren zur Überwachung oder anderweitigen Steuerung des Gleichstrom-Schnellladungsereignisses mit den verschiedenen Steuersystemen des elektrifizierten Fahrzeugs 12 in Verbindung stehen.
  • Die Steuerung 36 kann mit verschiedenartiger Leistungselektronik zum Steuern mit der Ladung in Verbindung stehender Aufgaben ausgestattet sein. Beispielsweise wandelt die Steuerung 36 bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform von der externen Energiequelle 42 empfangenen Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) zum Gleichstrom-Schnellladen des Batteriesatzes 24 um. Bei noch einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform, die detaillierter im Folgenden erörtert wird, kann die Steuerung 36 zusätzlich den Betrieb des Kühlsystems 40 zum selektiven Leiten von Kühlluftstrom 48 zum elektrifizierten Fahrzeuge 12 während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen steuern.
  • Das Ladekabel 38 der Fahrzeugladestation 32 umfasst einen Stecker 44, oder Verbinder, der zur Verbindung mit einem Ladeanschluss 46 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 konfiguriert ist. Von der externen Energiequelle 42 stammender Strom kann zum Laden des Batteriesatzes 24 über das Ladekabel 38 von der Fahrzeugladestation 32 zum elektrifizierten Fahrzeuge 12 transferiert werden.
  • Durch die während der Gleichstrom-Schnellladungsereignisse zugeführten Ladestärken und aufgrund der inneren Widerstände der Batteriezellen des Batteriesatzes 24 kann eine relativ beträchtliche Menge an Wärme in dem Batteriesatz 24 erzeugt werden. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 ist daher mit einem Wärmemanagementsystem 50 zum Managen dieser Wärme während Ladungsereignissen ausgestattet. Das Wärmemanagementsystem 50 kann ein Kühlsystem mit geschlossenem Regelkreis sein, das zum Abführen von Wärme Kühlmittel C1 durch einen Abschnitt des Batteriesatzes 24 zirkuliert. Bei dem Kühlmittel C1 kann es sich um eine beliebige Art von Kühlmittel handeln, darunter unter anderem ein Gas, wie z.B. Luft, oder eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser im Gemisch mit Ethylenglykol. Das Wärmemanagementsystem 50 kann verschiedene Leitungen oder Kanäle 55 zum Leiten des Kühlmittels C1 zu und von dem Batteriesatz 24 umfassen.
  • Das Wärmemanagementsystem 50 kann eine unzulängliche Kapazität zum effektiven Kühlen des Batteriesatzes 24 während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen aufweisen. In solchen Fällen kann das Kühlsystem 40 der Fahrzeugladestation 32 zum Verstärken der Kühlung des Batteriesatzes 24 eingesetzt werden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform leitet das Kühlsystem 40 während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen Kühlluftstrom 48 zu einer Stelle, die sich außerhalb des Gehäuses 34 der Fahrzeugladestation 32 befindet, um das Wärmemanagement des Batteriesatzes 24 zu verstärken.
  • Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst das Kühlsystem 40 der Fahrzeugladestation 32 ein Gebläse 52 und eine Abkühlanordnung 54. Ein Kühlmittel C2 kann durch einen Wärmetauscher 56 der Abkühlanordnung 54 zirkuliert werden. Es erfolgt ein Wärmeaustausch des Kühlmittels C2 mit einem Luftstrom F, der durch das Gebläse 52 über den Wärmetauscher 56 geleitet wird. Der Luftstrom F wird gekühlt (d.h. gibt Wärme an das Kühlmittel C2 ab), wenn er zur Erzeugung des Kühlluftstroms 48 über mehrere Lamellen oder Spulen 58 des Wärmetauschers 56 hinweg geblasen wird. Der Kühlluftstrom 48 kann dann durch eine Entlüftungsöffnung 60 des Gehäuses 34 zu dem elektrifizierten Fahrzeug 12 hin geleitet werden, um das Wärmemanagementsystem 50 beim Kühlen des Batteriesatzes 24 zu unterstützen.
  • Der Kühlluftstrom 48, der von der Fahrzeugladestation 32 geleitet wird, kann über einen Abschnitt des Wärmemanagementsystems 50 geleitet werden, um das Wärmemanagement des Batteriesatzes 24 zu verstärken. Beispielsweise wird der Kühlluftstrom 48 bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform über ein Kühlpaket 62 des Wärmemanagementsystems 50 geleitet. Das Kühlpaket 62 kann einen Kühler, einen Kondensator oder beides sowie andere Komponenten umfassen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Kühlpaket 62 nahe an einem vorderen Ende des elektrifizierten Fahrzeugs 12 befestigt und befindet sich sehr nahe an der Fahrzeugladestation 32, sobald das Ladekabel 38 in den Ladeanschluss 46 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 eingesteckt ist.
  • Der Kühlluftstrom 48 nimmt Wärme H vom Kühlmittel C1, das durch den geschlossenen Kreis des Wärmemanagementsystems 50 zirkuliert wird, auf, wenn der Kühlluftstrom 48 über das Kühlpaket 62 geleitet wird. Anders ausgedrückt geht zusätzliche Wärme H von dem Kühlmittel C1 bei Leitung des Kühlmittels C1 in dem Kühlpaket 62 an den Kühlluftstrom 48 verloren. Die Kühlung des Batteriesatzes 24 wird somit durch das Kühlsystem 40 der Fahrzeugladestation 32 verstärkt.
  • Die Steuerung 36 der Fahrzeugladestation 32 ist dazu konfiguriert, den Betrieb des Kühlsystems 40 zur selektiven Bereitstellung des Kühlluftstroms 48 zu steuern. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Steuerung 36 einen Betrieb des Kühlsystems 40 während jedes Gleichstrom-Schnellladungsereignisses ansteuern. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Steuerung 36 jedes Mal einen Betrieb des Kühlsystems 40 ansteuern, wenn das Ladekabel 38 in einen Ladeanschluss 46 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12 eingesteckt wird. Bei noch einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Steuerung 36 Weiterführen des Betriebs des Kühlsystems 40 ansteuern, selbst wenn ein Gleichstrom-Schnellladungsereignis geendet hat, um den Batteriesatz 24 während relativ extremer Umgebungsbedingungen (z. B. wenn eine Umgebungstemperatur eine in dem Speicher der Steuerung 36 gespeicherte vordefinierte Schwellentemperatur übersteigt) weiterhin abzukühlen.
  • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Kühlsystem 40, das zur Verwendung in der oben beschriebenen Fahrzeugladestation 32 eingesetzt werden könnte. Das Kühlsystem 40 kann eine Abkühlanordnung 54 umfassen, die einen Verdichter 64, einen ersten Wärmetauscher 66 (z. B. einen Kondensator), ein Expansionsventil 68, einen zweiten Wärmetauscher 70 (z. B. einen Verdampfer) und ein Gebläse 52 umfasst. Während des Betriebs des Kühlsystems 40 beaufschlagt der Verdichter 64 ein Kühlmittel in einer ersten Phase C-1 (d.h. einen Dampf) mit Druck und zirkuliert es durch einen geschlossenen Kreis 74 des Kühlsystems 40. Der Verdichter 64 kann unter Verwendung von Energie von der externen Energiequelle 42 (in 2 schematisch dargestellt) mit elektrisch angetrieben werden. Der Verdichter 64 leitet das Hochdruckkühlmittel zum ersten Wärmetauscher 66.
  • Es kann dann ein Wärmeaustausch des Hochdruckkühlmittels mit einem anderen Fluid, wie z. B. Luftstrom, in dem ersten Wärmetauscher 66 erfolgen. Der erste Wärmetauscher 66, bei dem es sich um einen Kondensator handeln kann, transferiert Wärme in die unmittelbare Umgebung durch Kondensieren des Kühlmittels von einem dampfförmigen zu einem flüssigen Kühlmittel mit einer zweiten Phase C-2.
  • Das aus dem ersten Wärmetauscher 66 austretende flüssige Kühlmittel kann zu dem Expansionsventil 68 geleitet werden, wodurch der Druck des Kühlmittels reduziert wird und was zur Verdampfung eines Teils des flüssigen Kühlmittels in eine Kombination aus einem flüssigen und einem dampfförmigen Kühlmittel mit einer dritten Phase C-3 führt. Die Temperatur des Gemischs aus flüssigem und dampfförmigem Kühlmittel ist kälter als die Temperatur des flüssigen Kühlmittels.
  • Das aus dem Expansionsventil 68 austretende Gemisch aus flüssigem und dampfförmigem Kühlmittel wird danach zu dem zweiten Wärmetauscher 70, der als ein Verdampfer konfiguriert sein kann, geleitet. In dem zweiten Wärmetauscher 70 wird Wärme zwischen der unmittelbaren Umgebung und dem Gemisch aus flüssigem und dampfförmigem Kühlmittel übertragen, wodurch eine vollständige Verdampfung des Kühlmittelgemischs bewirkt wird. Das Gebläse 52 des Kühlsystems 40 kann Luftstrom F über den zweiten Wärmetauscher 70 hinweg leiten, und während dies geschieht, gibt der Luftstrom F zur Erzeugung des Kühlluftstroms 48 Wärme an das Kühlmittel ab.
  • Das gezeigte und mit Bezug auf 2 und 3 beschriebene Kühlsystem 40 ist lediglich eine nicht einschränkende Ausführungsform der Art von Kühlsystem, das in der Fahrzeugladestation 32 eingesetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu können andere Kühlsystemkonfigurationen zum Leiten von Kühlluftstrom 48 zu dem elektrifizierten Fahrzeug 12 während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen oder während anderer Bedingungen verwendet werden.
  • Obgleich die verschiedenen, nicht einschränkenden Ausführungsformen in der Darstellung spezielle Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus irgendeiner der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus irgendeiner der anderen, nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
  • Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen sich entsprechender oder ähnlicher Elemente in sämtlichen der mehreren Zeichnungen dienen. Obwohl eine besondere Komponentenanordnung offenbart und in diesen beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht wird, versteht sich, dass auch andere Anordnungen von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
  • Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht als in irgendeinem Sinne einschränkend interpretiert werden. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzbereich dieser Offenbarung fallen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Ansprüche genau studiert werden, um den wahren Schutzbereich und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen.
  • Es ist ferner beschrieben:
    • A. Fahrzeugladestation, die Folgendes umfasst: ein Kühlsystem, das zum Leiten eines Kühlluftstroms zu einem Abschnitt eines Wärmemanagementsystems an Bord eines elektrifizierten Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung umfasst.
    • B. Fahrzeugladestation nach A, wobei das Kühlsystem in einem Gehäuse der Fahrzeugladestation untergebracht ist.
    • C. Fahrzeugladestation nach B, wobei das Gehäuse eine Entlüftungsöffnung umfasst und der Kühlluftstrom durch die Entlüftungsöffnung zu einer Stelle, die sich außerhalb des Gehäuses befindet, geleitet wird.
    • D. Fahrzeugladestation nach A, wobei die Abkühlanordnung einen Wärmetauscher umfasst und das Gebläse dazu konfiguriert ist, zur Erzeugung des Kühlluftstroms Luftstrom über den Wärmetauscher hinweg zu leiten.
    • E. Fahrzeugladestation nach A, wobei die Abkühlanordnung einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, ein Expansionsventil und einen zweiten Wärmetauscher umfasst.
    • F. Fahrzeugladestation nach E, wobei es sich bei dem ersten Wärmetauscher um einen Kondensator handelt und es sich bei dem zweiten Wärmetauscher um einen Verdampfer handelt.
    • G. Fahrzeugladestation nach A, die eine Steuerung umfasst, die zur Steuerung des Betriebs des Kühlsystems konfiguriert ist.
    • H. Fahrzeugladestation nach G, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Kühlsystems während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen anzusteuern.
    • I. Fahrzeugladestation nach A, die ein Ladekabel umfasst, das sich zu einer Stelle, die sich außerhalb eines Gehäuses der Fahrzeugladestation befindet, erstreckt.
    • J. Fahrzeugladestation nach A, wobei das Kühlsystem durch eine externe Energiequelle mit Energie versorgt wird.
    • K. Verfahren, dass Folgendes umfasst: Verstärken der Kühlung eines Batteriesatzes eines elektrifizierten Fahrzeugs während eines Gleichstrom-Schnellladungsereignisses, wobei der Schritt des Verstärkens der Kühlung das Leiten eines Kühlluftstroms von einem Kühlsystem einer Ladestation über eine Komponente eines Wärmemanagementsystems des elektrifizierten Fahrzeugs hinweg umfasst.
    • L. Verfahren nach K, wobei die Komponente des Wärmemanagementsystems ein Kühlpaket umfasst.
    • M. Verfahren nach L, wobei das Kühlpaket einen Kühler, einen Kondensator oder beides umfasst.
    • N. Verfahren nach K, das das Leiten des Kühlluftstroms durch eine Entlüftungsöffnung eines Gehäuses der Ladestation umfasst.
    • O. Verfahren nach K, das das Leiten des Kühlluftstroms, wenn ein Ladekabel der Ladestation in einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs eingesteckt ist, umfasst.
    • P. Verfahren nach K, das das anhaltende Leiten des Kühlluftstroms, nachdem das Gleichstrom-Schnellladungsereignis geendet hat, umfasst.
    • Q. Verfahren nach K, wobei das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung umfasst.
    • R. Verfahren nach Q, wobei die Abkühlanordnung einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, ein Expansionsventil und einen zweiten Wärmetauscher umfasst.
    • S. Verfahren nach K, das das Blasen von Luftstrom über einen Wärmetauscher des Kühlsystems zur Erzeugung des Kühlluftstroms umfasst.
    • T. Verfahren nach S, wobei der Luftstrom Wärme an ein Kühlmittel abgibt, das in dem Wärmetauscher zirkuliert wird, wenn der Luftstrom über den Wärmetauscher geleitet wird.

Claims (10)

  1. Fahrzeugladestation, die Folgendes umfasst: ein Kühlsystem, das zum Leiten eines Kühlluftstroms zu einem Abschnitt eines Wärmemanagementsystems an Bord eines elektrifizierten Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei das Kühlsystem ein Gebläse und eine Abkühlanordnung umfasst.
  2. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem in einem Gehäuse der Fahrzeugladestation untergebracht ist.
  3. Fahrzeugladestation nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse eine Entlüftungsöffnung umfasst und der Kühlluftstrom durch die Entlüftungsöffnung zu einer Stelle, die sich außerhalb des Gehäuses befindet, geleitet wird.
  4. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, wobei die Abkühlanordnung einen Wärmetauscher umfasst und das Gebläse dazu konfiguriert ist, zur Erzeugung des Kühlluftstroms Luftstrom über den Wärmetauscher hinweg zu leiten.
  5. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, wobei die Abkühlanordnung einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, ein Expansionsventil und einen zweiten Wärmetauscher umfasst.
  6. Fahrzeugladestation nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem ersten Wärmetauscher um einen Kondensator handelt und es sich bei dem zweiten Wärmetauscher um einen Verdampfer handelt.
  7. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, die eine Steuerung umfasst, die zur Steuerung des Betriebs des Kühlsystems konfiguriert ist.
  8. Fahrzeugladestation nach Anspruch 7, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Kühlsystems während Gleichstrom-Schnellladungsereignissen anzusteuern.
  9. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, die ein Ladekabel umfasst, das sich zu einer Stelle, die sich außerhalb eines Gehäuses der Fahrzeugladestation befindet, erstreckt.
  10. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem durch eine externe Energiequelle mit Energie versorgt wird.
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