电动车辆充电系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于电动车辆的电动车辆充电系统。


背景技术：

2.用于电动车辆的充电电缆中的一个限制因素是当高电流从充电站流经电缆和电连接器到车辆的电池时产生的热量。对于高达约200a的充电电流，现有设计的无源解决方案是可能的。在200a以上，电缆变得太重而不能舒适地处理。这个问题的解决方案是使用循环冷却液体来将电缆和到车辆的连接器的温度保持在可接受的水平。为了使冷却剂循环，需要诸如泵的附加装置。
3.现有技术us2019/0315239 a1公开了一种用于汽车充电插头连接器的电接触元件。该电接触元件具有接触部分和连接部分，其中该连接部分可以被连接到电缆的电导体。冷却液体可以被输送至接触元件。结果，在接触元件上产生的热量被直接提取。
4.us 10,109,395 b2涉及一种用于流体冷却的缆线的连接单元并且涉及一种由插入式连接器、流体冷却的缆线和连接单元组成的系统。该连接单元包括壳体，该壳体具有电缆连接开口、流体入口开口和流体出口开口。
5.us 2019/0074628 a1涉及一种用于插入式连接到匹配的插入式连接器部分的插入式连接器部分。
6.现有技术de 102011100389 a1公开了一种用于将电能传输至电动或混合动力车辆的能量储存装置的充电电缆。该充电电缆包括冷却剂引导装置，该冷却剂引导装置被布置在电缆护套内部。


技术实现要素：

7.本发明的一个目的可以是提供一种电动车辆充电系统，该电动车辆充电系统可以更经济地操作，同时提供高电流速率。
8.该问题通过具有权利要求1的特征的电动车辆充电系统来解决。本发明的有利实施例在从属权利要求中指定。
9.根据本发明，一种电动车辆充电系统包括充电连接器，该充电连接器被配置为接纳充电电缆，该充电电缆设置有充电电线。充电电缆和/或充电连接器提供用于引导液体冷却剂的流动路径，该液体冷却剂冷却充电电缆和/或充电连接器，以及用于冷却液体冷却剂的热管理单元，该热管理单元被流体地连接到流动路径。该液体冷却剂是可电离的冷却剂，其中设置有去离子单元，该去离子单元被流体到连接到流动路径，用于使液体冷却剂去离子，以降低冷却剂的电导率。
10.充电连接器将充电电流从充电站提供到电动车辆的电池。因此，“充电连接器”被理解为手持设备，例如充电枪或充电喷嘴。车辆侧上的充电连接器的对应部分称为插座。为了给车辆充电，充电连接器提供充电电缆。充电电缆由此包括若干导管，如冷却剂导管和用于到车辆的电流的充电线。流动路径的至少一部分由冷却剂导管形成。为了冷却充电连接
器，可以向充电连接器的电触点提供液体冷却剂。热管理单元用于冷却液体冷却剂。优选地，热管理单元是热交换器。
11.通过在电动车辆充电系统的操作期间使用可电离的冷却剂，冷却剂的传导性可增加，从而增加短路的风险。因此，去离子单元降低了冷却剂的电导率，从而也降低了短路的风险。因此可以省略液体冷却剂的定期更换，从而可以更经济地操作充电系统，同时降低维护要求。由于冷却剂被定期去离子，充电系统可以在较高的电流下运行而不会有短路的危险。此外，当短路的风险最小化时，车辆充电系统的安全性增加。
12.在本发明的优选实施例中，基于冷却剂流动方向，去离子单元与用于冷却液体冷却剂的热管理单元被串联布置。换句话说，热管理单元和去离子单元被一个接一个地布置。因此，全部冷却剂必须通过两个单元。这种布置的优点在于，由冷却剂泵泵送的全部冷却剂被用于冷却电缆和充电连接器。因此，这种布置改善了冷却效果。
13.在本发明的另一优选实施例中，基于冷却剂流动方向，去离子单元与用于冷却液体冷却剂的热管理单元被平行布置。通过这种布置，仅一部分冷却剂流量被引导到去离子单元。这是有利的，因为在去离子单元中不需要使全部冷却剂去离子。因此，由去离子单元引起的流动阻力被减小。因此，可以更经济地操作电动车辆充电系统。
14.有利地，在去离子单元的上游设置可控阀，用于控制流向去离子单元的冷却剂。根据使冷却剂去离子化的需要，可控阀可以处于打开、关闭或中间位置。因此，去离子单元可以不时地使用。因此，能够进一步减小电动车辆充电系统中的流动阻力。除此之外，还可以降低去离子单元的能量消耗。电动车辆充电系统因此可以更高效地操作。
15.在另一个有利的发展中，为了向去离子单元供给液体冷却剂，提供了单独的泵。换句话说，提供了冷却回路的泵的附加泵。单独的泵优选被设置在去离子单元的上游。这具有的优点是去离子单元可以独立于冷却回路操作。因此，如果冷却回路不运行，甚至可以运行去离子单元。这提供了在充电期间运行冷却剂的去离子循环的可能性。因此，增加了电动车辆充电系统的灵活性。
16.优选地，提供电导率测量装置，用于测量液体冷却剂的电导率值。电导率测量装置可以被设置在冷却回路的任何位置。优选地，该电导率测量装置被设置在充电站中。利用电导率测量装置，可以监测水的电导率，从而当需要将冷却剂去离子化时可以控制去离子单元。电导率测量值与给定的电导率阈值连续比较。当例如在充电期间可达到阈值时，充电期间可以安全地停止或可增加去离子单元的流率。因此，可以提高电动车辆充电系统的安全性。
17.对于液体冷却剂，优选使用水或水和乙二醇的混合物。尽管水是可电离的冷却剂，但其优点在于，由于高热容量，可储存大量热能。由此可以改进冷却剂的热管理，使得可以经济地冷却电缆和/或充电连接器。
18.在有利的实施例中，液体冷却剂与电缆的充电线和/或充电连接器的导电部分直接接触。换言之，冷却剂分别与充电连接器的导电部分的充电电线物理接触。与冷却剂仅冷却电缆的电缆护套的布置相比，冷却效果显著增加。电动车辆充电系统能够以高功率操作，而不超过电缆和充电连接器的温度阈值。因此，可以提高电动车辆充电系统的效率。
19.在优选实施例中，液体冷却剂在到热管理单元的回流处与电缆的电线直接接触。因此，在电线被冷却之前，冷却剂首先冷却所连接的充电。由于充电连接器相对于所产生的
热量是最关键的部分，所以充电连接器以冷却剂的最大冷却效果被冷却。
20.参考附图和以下描述，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。相同或等效的元件原则上具有相同的附图标记。
附图说明
21.将在附图中示出的以下描述中更详细地解释本发明的主题，在附图中示出：
22.图1是根据本发明的第一实施例的电动车辆充电系统，
23.图2是根据本发明的第二实施例的电动车辆充电系统，
24.图3是根据本发明的第三实施例的电动车辆充电系统，以及
25.图4是充电电缆的实施例。
具体实施方式
26.图1示出了根据本发明第一实施例的电动车辆充电系统10。这种充电系统10包括充电连接器14，该充电连接器14必须被连接到电动车辆的插座(未示出)以对电池充电。充电连接器14与从充电站22延伸的充电电缆18连接。在充电电缆18内，流动路径26、28被提供用于将液体冷却剂引导至充电连接器14和充电站22。充电系统10还包括热管理单元30，热管理单元被流体地连接到充电电缆18的回流路径26，用于冷却液体冷却剂。在该示例中，热管理单元30被设置为热交换器。
27.在流向热管理单元30的下游，冷却剂罐34被布置在充电站22中。冷却剂罐34的下游设置有冷却剂泵38，用于沿流动路径26、28泵送冷却剂。冷却剂泵38被连接到用于使液体冷却剂去离子化的去离子单元42。去离子单元42被流体地连接到充电电缆18的供给流动路径28。利用上述布置，提供了冷却回路。在第一实施方案中，去离子单元42与热管理单元30被串联布置。
28.在图2中，示出了根据本发明第二实施例的电动车辆充电系统10。该实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于，热管理单元30与去离子单元42被并联布置。在该实施例中，冷却剂泵38被直接连接到供给流动路径28。去离子单元42与冷却剂泵38和供给流动路径28之间的流体管线被流体地连接。离开去离子单元42的冷却剂被引导至冷却剂罐34。
29.在第二实施例中，在回流路径26和热管理单元30之间设置有电导率测量装置46，利用该电导率测量装置46测量液体冷却剂的电导率。基于电导率测量装置46的值，可以控制去离子单元42或通知服务部门。电动车辆充电系统10还包括布置在去离子单元42上游的可控阀50。由此可以根据电导率值来控制流率。
30.图3示出了根据本发明第三实施例的电动车辆充电系统10。该实施例与图2所示的第二实施例的不同之处在于提供了用于去离子单元42的单独的泵54。在该实施方案中，单独的泵54被设置在去离子单元42的上游和冷却剂罐34的下游。通过这种布置，去离子单元42可以独立于冷却回路运行。
31.图4示出了用于充电系统10的充电电缆的实施例。充电电缆18包括用于电绝缘的外电缆护套58。在充电电缆18中，配置有构成供给流动路径28的两个冷却剂供给管线28a、28b。电缆18还包括用于向电动车辆提供电能的两条电力线62、64。每个电力线62、64包括围绕内圆72布置的充电电线68。内圆72提供冷却剂回流管线26a、26b，形成回流路径26。冷却
剂由此与充电线68直接接触。绝缘体76使电力线62、64彼此绝缘。
32.附图标记列表
33.10
ꢀꢀ
充电系统
34.14
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充电连接器
35.18
ꢀꢀ
充电电缆
36.22
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充电站
37.26
ꢀꢀ
回流路径
38.26a 冷却剂回流管线
39.26b 冷却剂回流管线
40.28
ꢀꢀ
供给流动路径
41.28a 冷却剂供给管线
42.28b 冷却剂供给管线
43.30
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热管理单元
44.34
ꢀꢀ
冷却剂罐
45.38
ꢀꢀ
冷却剂泵
46.42
ꢀꢀ
去离子装置
47.46
ꢀꢀ
电导率测量装置
48.50
ꢀꢀ
可控阀
49.54
ꢀꢀ
分离泵
50.58
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外电缆护套
51.62
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电力线
52.64
ꢀꢀ
电力线
53.68
ꢀꢀ
充电线
54.72
ꢀꢀ
内圆
55.76
ꢀꢀ
绝缘体