Блок зарядного кабеля для зарядной колонны электрозаправочной станции и применение такого блока

Изобретение предоставляет блок (40) зарядного кабеля для зарядной колонны (30) электрозаправочной станции, содержащий блок (10) охлаждения и зарядный кабель (17), который предпочтительно обеспечен кабельными наконечниками (22); причем зарядный кабель (17) имеет вторичный контур охладителя; блок (10) охлаждения содержит теплообменник (20) с первыми соединениями и вторыми соединениями; вторые соединения гидравлически соединены с вторичным контуром охладителя; и блок (10) охлаждения предназначен для охлаждения вторичного контура охладителя, если первые соединения гидравлически соединены с общим первичным контуром охладителя электрозаправочной станции. Изобретение повышает безотказную работу кабеля и упрощает эксплуатацию. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к блоку зарядного кабеля для зарядной колонны электрозаправочной станции. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу монтажа такого блока зарядного кабеля.

Уровень техники

В электротехнике под зарядной станцией подразумевается любое стационарное приспособление или электрическая установка, которая служит для подачи питания на мобильные устройства, работающие от аккумуляторной батареи, машины или автомобили с помощью простой операции размещения или подключения без необходимости извлечения накопителя энергии, например, тяговой батареи электромобиля. Под зарядными станциями для электромобилей в разговорной речи также подразумевают «электрозаправочные станции», которые могут содержать несколько пунктов подзарядки, в зависимости от конструкции называемые «зарядными колоннами».

Здесь известны в особенности системы быстрой зарядки на основе постоянного тока (высокопроизводительная зарядка, HPC), например, так называемая комбинированная зарядная система (CCS), которая широко распространена в Европе. В случае обычной зарядки от постоянного тока, постоянный ток подается непосредственно в автомобиль из зарядной колонны, и для этой цели предоставлен выпрямитель большой мощности от электрической сети или мощные буферные аккумуляторы на заправочных станциях на солнечных батареях. Внутри автомобиля размещена система управления аккумуляторной батареей, которая сообщается с зарядной колонной для регулирования силы тока или завершения операции, когда максимальная емкость достигнута.

В соответствии с уровнем техники устройства силовой электроники, необходимые для этой цели, как правило, интегрированы в зарядную колонну и могут быть нагружены до предельного значения мощности 50 кВт. Поскольку контакты постоянного тока зарядной колонны непосредственно соединены с соответствующими контактами тяговой батареи, таким образом может передаваться с низкими потерями большой зарядный ток, что позволяет сократить время зарядки, но также приводит к выделению тепла.

С целью сохранения значений веса и гибкости зарядного кабеля низкими для пользователя, в литературе описаны системы охлаждения кабеля, имеющие зарядные кабели, через которые течет жидкость. Такие системы иногда создают проблемы с установкой, функционированием и техническим обслуживанием. В частности, зарядный кабель подвергается высокой степени изнашивания вследствие регулярного использования, атмосферных воздействий или неправильного обращения. Однако для его замены и установки, как правило, требуется монтаж компонентов системы охлаждения или соединение контура охлаждения кабеля с системой охлаждения зарядной колонны. Для этой цели должна быть залита охлаждающая жидкость, а также для безотказной работы должен быть продут контур охлаждения. Эти действия являются времязатратными, ненадежными и обуславливают потребность в персонале технического обслуживания на месте эксплуатации зарядных колонн.

Альтернативные варианты с функционирующими без протеканий или даже без недействующего объема штепсельными соединителями, с которыми можно избежать операций заливки или продувки, являются несоразмерно дорогими и затруднительными. Таким образом, например, документ DE102007041110B4 описывает электрическое соединение с соединительной линией и штепсельным соединителем, каждый из которых имеет полость для охлаждающей жидкости. Штепсельный соединитель дополнительно имеет клапан, который закрывает первое отверстие полости, если точка соединения соединительной линии отсоединена от штепсельного соединителя; причем точка соединения имеет соответствующий клапан, который закрывает второе отверстие полости, если точка соединения отсоединена от штепсельного соединителя.

Документ EP800234B1 относится к штепсельному соединению для линий подачи, контроля и управления, содержащих штепсельное гнездо и штепсельную вилку, которые образуют три точки соединения, состоящие из соединительных стержней с одной стороны и соединительных муфт с другой стороны, при этом также предоставлены точки соединения для электрических линий, причем точка соединения для линии с рабочей средой под давлением и соединительный стержень и соединительная муфта этой точки соединения имеют осевые отверстия и соединительные головки шланга, и обратный клапан размещен в осевом отверстии соединительной муфты и может быть зажат после прохождения соединительного стержня в соединительную муфту.

Документ EP2909893A1 относится к дополнительной системе охлаждения зарядного кабеля.

Описание изобретения

Настоящее изобретение предоставляет блок зарядного кабеля для зарядной колонны электрозаправочной станции и способ монтажа такого блока зарядного кабеля согласно независимым пунктам формулы изобретения.

Преимущество этого решения состоит в том, что система охлаждения может быть доставлена и собрана уже в заполненном состоянии, без необходимости снимать блоки. Таким образом можно избежать продувки контура охлаждения на месте эксплуатации.

Для охлаждения зарядного кабеля контур охлаждения зарядного кабеля соединен только посредством теплообменника с жидкостным контуром охлаждения зарядной колонны, в котором может быть использована другая охлаждающая среда. В данном случае все заглушки и соединения предпочтительно позволяют осуществлять быстрый монтаж (быстроразъёмные соединения, и т.п.).

Блок охлаждения предпочтительно расположен на наивысшей точке в зарядной колонне. При монтаже на месте эксплуатации кабель вместе с блоком охлаждения, таким образом, необходимо только спустить сверху в зарядную колонну.

Крепление зарядного кабеля достигается только посредством нескольких креплений кожуха (способом клепки, на выходе из зарядной колонны и, где необходимо, в поддерживающем кронштейне колонны) и посредством крепления или подвешивания блока охлаждения внутри зарядной колонны.

Дополнительные преимущественные уточнения настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Таким образом, соответствующее размещение согласно настоящему изобретению позволяет зарядному кабелю проходить извне в вертикальную зарядную колонну. В данном случае громоздкий элемент (система охлаждения и т.п.) также может без проблем быть введен с боковой стороны зарядной колонны.

Согласно представленному здесь решению кабель проходит через крышку. В качестве альтернативы, однако, решение может быть использовано для любого другого проведения на зарядной колонне без ухода от объема настоящего изобретения.

Краткое описание графических материалов

Взятый для примера вариант осуществления настоящего изобретения проиллюстрирован на графических материалах и описан более детально ниже.

На фиг. 1 показан вид в перспективе первой зарядной колонны.

На фиг. 2 показано покомпонентное изображение второй зарядной колонны.

На фиг. 3 показан вид в перспективе блока охлаждения второй зарядной колонны.

На фиг. 4 показано частичное покомпонентное изображение третьей зарядной колонны.

Варианты осуществления настоящего изобретения

На фиг. 1 показана базовая конструкция предлагаемой зарядной колонны (30). В качестве отличительного признака настоящего изобретения зарядная колонна (30) содержит блок (10) охлаждения, который охлаждает замкнутый вторичный контур охладителя зарядной колонны (30), если зарядная колонна (30) гидравлически соединена с общим первичным контуром охладителя нескольких зарядных колонн электрозаправочной станции.

Этот принцип действия проиллюстрирован с помощью изображения немного отличающегося варианта осуществления согласно фиг. 2 вместе с его блоком (10) охлаждения, представленным в деталях на фиг. 3: блок (10) охлаждения соответственно содержит теплообменник (20) с первыми соединениями (11, 13) и вторыми соединениями (15, 16). Поскольку первые соединения (11, 13) соединены с точками (21) соединения первичного контура охладителя посредством двух шлангов (19), имеющих перекрывные краны (18), вторые соединения (15, 16) снабжают вторичный контур охладителя посредством
насоса (14) с расширительным баком (12), при этом тепло указанного вторичного контура охладителя должно передаваться в первичный контур охладителя посредством теплообменника (20). Поскольку первичный контур охладителя обычно направляет водно-гликолевую смесь, вторичный контур охладителя может таким образом быть заполнен синтетическим метоксигепта- или -нонафторпропаном, который продается, например, под торговой маркой “Novec”, гидрофторэфиром, фторкетоном или какой-либо другой непроводящей и также по возможности нереакционноспособной жидкостью.

Такой предварительно изготовленный блок (40) зарядного кабеля с системой охлаждения может быть спущен удобным для монтажа способом во внутренний каркас (34) зарядной колонны (30), при этом внутренний каркас также представлен на фиг. 2 и его корпус образуют внешние стенки (32, 35) с размещенными снаружи консольными пластинами (31, 36), состоящими из полимерного материала (листовая формовочная масса, SMC), и в данном случае доступ к которому регулируется стопорным механизмом (37) левой внешней стенки (32). Верхний кабельный держатель (33) и крышка (38) с отливом установлены без зазоров между верхними (на графических материалах) краями консольных пластин (31, 36). Кабельный держатель (33) со своей стороны состоит из двух деталей, полученных литьем под давлением, которые вмещают охлажденный зарядный кабель (17), благодаря дополнительно образованным между ними двум зазорам.

Эта операция по монтажу будет сейчас объяснена со ссылкой на третий вариант осуществления зарядной колонны (30) согласно фиг. 4: блок (40) зарядного кабеля предпочтительно уже проходит через изображенный металлический каркас (39) крышки, имеющий круглый вырез; в противном случае, этот
каркас (39) крышки только после этого надевают со стороны штепсельного края зарядного кабеля (17).

Уплотнительную пластину (44), которая в данном варианте осуществления является круглой и изготовлена из пластика, например, затем прижимают к покрышке. Эта уплотнительная пластина (44) может быть уже нанизана на подведенный зарядный кабель (17). В этом случае она может быть дополнительно закреплена и приклеена к зарядному кабелю (17) с помощью клеевого соединения, или прочность герметичного соединения может быть обеспечена за счет радиального давления. В последнем рассматриваемом случае внутренняя сторона уплотнительной пластины (44) является предпочтительно эластичной или покрытой эластичным материалом.

В качестве альтернативы, блок (40) зарядного кабеля с системой охлаждения вставляют в зарядную колонну (30) спереди через дверное отверстие, и штепсельную вилку зарядного кабеля (17) проводят через отверстие в крышке. На этом этапе монтажа, как описано выше, уплотнительная пластина (44) уже нанизана на зарядный кабель (17) и, где необходимо, закреплена. В результате применяется плита (43) крышки, которая спроектирована в данном случае четырехугольной, и, благодаря уплотнительной пластине (44), может иметь больший вырез в центре для нанизывания на зарядный кабель (17) со штепсельного края на месте эксплуатации.

В данном случае уплотнительная пластина (44) представляет собой предпочтительно пластиковую деталь, полученную литьем под давлением, с уплотнительным кольцом. Плита (43) крышки может представлять собой пластиковую деталь, полученную литьем под давлением, или например металлическую деталь. Изображенный поддерживающий кронштейн не является обязательным и абсолютно необходимым для выполнения изобретения. При его наличии средства (42) компенсации натяжения возле края поддерживающего кронштейна являются преимущественными. Если он отсутствует, соответствующие средства (42) компенсации натяжения могут быть установлены на крышке или интегрированы в уплотнительную пластину (44).

Средства (42) компенсации натяжения могут содержать, например, стандартное кольцо из эластичного материала, такого как пластик, бутадиен-нитрильный каучук (NBR) или какой-либо другой каучук вокруг зарядного кабеля (17) и по меньшей мере одну пластмассовую камеру или другие запорные средства, которые оказывают давление на эластичное кольцо. Кольцо может также быть нанизано на уже собранный блок (40) зарядного кабеля или надето через прорезь.

В качестве альтернативы, средства (42) компенсации натяжения, которые здесь изготовлены из никелированной латуни, могут быть нанизаны на зарядный кабель (17) и соединены с помощью клея в соответствующей точке или прикреплены каким-либо другим способом. Их первоначальное расположение в соответствующей точке предотвращает необходимость их ориентации на месте эксплуатации. В данном случае выбранное расположение определяет длину дуги от крышки до края поддерживающего кронштейна и длину зарядного кабеля (17) от поддерживающего кронштейна, при этом указанные длины в свою очередь определяют наличие трения зарядного кабеля (17) о землю или прохождение до зарядного порта при соответствующих манипуляциях и положениях гнезда зарядки автомобиля. Прикрепленные средства (42) компенсации натяжения размещают в радиальном направлении с помощью двух изображенных пластиковых половин оболочки с винтовым кабельным держателем (41) и закрепляют в осевом направлении с учетом углублений под «диск».

1. Блок (40) зарядного кабеля для зарядной колонны (30) электрозаправочной станции, отличающийся тем, что:

– блок (40) зарядного кабеля содержит блок (10) охлаждения и зарядный кабель (17), который предпочтительно оснащен кабельными наконечниками (22),

– зарядный кабель (17) имеет вторичный контур охладителя,

– блок (10) охлаждения содержит теплообменник (20) с первыми соединениями (11, 13) и вторыми соединениями (15, 16),

– вторые соединения (15, 16) гидравлически соединены с вторичным контуром охладителя и

– блок (10) охлаждения предназначен для охлаждения вторичного контура охладителя, если первые соединения (11, 13) гидравлически соединены с общим первичным контуром охладителя электрозаправочной станции.

2. Блок (40) зарядного кабеля по п. 1, отличающийся тем, что:

– блок (10) охлаждения содержит насос (14) и

– насос (14) гидравлически соединен со вторыми соединениями (15, 16).

3. Блок (40) зарядного кабеля по п. 2, отличающийся тем, что:

– блок (10) охлаждения содержит расширительный бак (12) и

– расширительный бак (12) гидравлически соединен с насосом (14).

4. Блок (40) зарядного кабеля по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что:

– блок (40) зарядного кабеля содержит шланги (19) для соединения с первичным контуром охладителя и

- первые соединения (11, 13) гидравлически соединены со шлангами (19).

5. Блок (40) зарядного кабеля по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что:

– вторичный контур охладителя заполнен нереакционноспособной, предпочтительно инертной непроводящей жидкостью, в частности метоксигептафторпропаном, метоксинонафторпропаном, гидрофторэфиром или фторкетоном.

6. Блок (40) зарядного кабеля по любому из пп. 4, 5, отличающийся тем, что:

– шланги (19) имеют перекрывные краны (18) и точки (21) соединения для соединения первичного контура охладителя и

– перекрывные краны (18) расположены около точек (21) соединения.

7. Способ монтажа блока (40) зарядного кабеля по одному из пп. 1 - 6,

характеризующийся следующими признаками:

– устанавливают зарядную колонну (30) на электрозаправочной станции с общим первичным контуром охладителя,

– размещают и монтируют блок (40) зарядного кабеля в зарядной колонне (30), предпочтительно ниже каркаса (39) крышки,

– первичный контур охладителя соединяют с точками (21) соединения и

– плиту (43) крышки нанизывают на зарядный кабель (17) и прикрепляют к зарядной колонне (30).

8. Способ по п. 7, характеризующийся следующими признаками:

– блок (40) зарядного кабеля опускают в зарядную колонну (30) сверху и

– предпочтительно круглую уплотнительную пластину (44) прижимают к каркасу (39) крышки.

9. Способ по п. 7, характеризующийся следующими признаками:

– блок (40) зарядного кабеля предпочтительно вставляют в зарядную колонну (30) спереди через дверное отверстие и

– зарядный кабель (17) выводят вверх из зарядной колонны (30).

10. Способ по любому из пп. 7 - 9, характеризующийся следующими

признаками:

– средства (42) компенсации натяжения нанизывают на зарядный кабель (17) и

– закрепляют средства (42) компенсации натяжения в осевом направлении относительно зарядного кабеля (17) с помощью кабельного держателя (41).